Методы бурения

Появление первых технологий бурения было связано с добычей воды. Их развитию и разработке новых подходов значительно способствовала разработка углеводородного сырья, потребовавшая значительно увеличить глубины скважин, что усложнило условия работ.

К настоящему времени создано несколько технологий бурения, множество их вариантов и соответствующих типов оборудования.

Технологии бурения

В систематике технологий бурения используется несколько критериев.

Один из них – способ воздействия на породы.

•  Физические.
• Химические.
• Комбинированные (растворение, плавление, сжигание).

Физические методы можно подразделить на механические, термические, электрические, гидравлические методы. Первые распространены почти повсеместно и значительно преобладают среди всех технологий бурения. Критерий их подразделения - механизм воздействия.

• Вращательный.
• Ударный.
• Вибрационный.
• Комбинированные.

Дальнейшая дифференциация осуществляется на основе особенностей применяемого оборудования и его основных узлов.

Тип привода породоразрушающего инструмента.

• Вращательный:
• роторный;
• урбинный;
• объемный;
• электробур;
• Ударный:
• ударно-канатный;
• ударно-штанговый.

Механизм разрушения пород в стволе.

• Сплошной.
• Колонковый.
• Специальные.

Тип конструкции рабочей поверхности породоразрушающего инструмента.

• Шарошечная.
• Лопастная.
• Фрезерная.

Механизм воздействия его на породу.

• Дробящий.
• Истирающе-режущий.
• Дробяще-скалывающий.
• Режуще-скалывающий.

С другой стороны, методы бурения можно дифференцировать по природе источника воздействия.

• Породоразрушающий инструмент.
• Агенты естественного и искусственного происхождения.
• Комбинированные.

Дифференциация первых осуществляется по типу оборудования, как рассмотрено ранее. Вторые предполагают направленное воздействие природных и искусственных веществ и явлений и представлены следующими категориями.

• Гидравлический (гидромоторный, гидроимпульсный, гидроударный).
• Термический (термодинамический, термостатический, термоциклический).
• Взрывоударный (использование твердых, жидких взрывчатых веществ).
• Электрический (электроискровой, электроимпульсный).

Кроме того, в систематике учитывается направление ствола скважины.

• Вертикальное.
  Наклонно направленное.
  Горизонтальное.

Наконец, большое значение имеет тип поверхности.

• Наземное.
• Морское.

Буровое оборудование

Оборудование для буровых работ представлено отдельными агрегатами и комплексными установками. Сложность используемого оборудования определяется, прежде всего, глубиной скважины и условиями работ.

По сложности оборудования, соответствующего глубине скважин, их можно условно подразделить на 2 категории.

• Небольшой глубины.
• Большой глубины.

К первой категории относятся выработки на воду, технические и т. д. Глубина составляет от нескольких десятков до нескольких сотен м. Для скважин глубиной в несколько м используют ручные агрегаты или механизмы на шасси строительной техники либо грузовых автомобилей. Выработки до 30-70 м на воду (от колодцев до скважин на первый песок) бурят легкими агрегатами на мобильных станках или грузовых шасси. Глубочайшие скважины на воду (на крупный песок и артезианские) требуют использования тяжелых агрегатов на грузовых шасси. Преобладание мобильных установок в бурении на малые глубины обусловлено их использованием только в процессе создания скважин, который достаточно быстро осуществим, требует небольшого количество материалов, а буровое оборудование относительно компактное и легкое. Стационарные варианты представлены только установками ударно-канатного бурения, почти вышедшими из использования.

В отличие от выработок небольшой глубины глубокие скважины создают стационарными буровыми установками. Необходимость их использования определяется четырьмя факторами. Во-первых, процесс бурения и обустройства таких выработок весьма длительный и сложный. Во-вторых, это требует использования тяжелого бурового оборудования. В-третьих, такие работы требуют значительный объем ресурсов: энергии, материалов и т. д. Для их обеспечения нужно введение в общий комплекс дополнительных сложных систем агрегатов и строений.

В-четвертых, созданные буровые сооружения актуальны не только на стадии бурения – с их использованием осуществляется последующее использование скважин (разработка месторождений, научные изыскания и т. д.).
Стационарные буровые установки представлены буровыми вышками. Это сооружения, представляющие собой металлический каркас, на котором размещены системы буровой установки: буровая, энергетическая, спускоподъемная, приготовления и подачи бурового раствора и т. д.

По условиям поверхности размещения буровые установки подразделяют на наземные и морские. Естественно, это определяет различия в конструкции. Морские установки представлены надводными и подводными платформами, судами.

Нужно отметить, что бурение скважин большой глубины предполагает предварительное и последующее освоение территории. Так, в случае со скважинами на углеводороды производится освоение месторождения: изначально осуществляют поисковые и разведочные работы, далее оконтуривают и оценивают месторождение по различным параметрам, потом на основе полученной информации переходят к освоению и разработке. Это определяет необходимость использования нескольких типов скважин, оснащаемых различным оборудованием. Ввиду этого территории углеводородных месторождений включают множество буровых вышек различного назначения, а также дополнительные сооружения, механизмы и системы. Аналогична ситуация с параметрическими скважинами, но здесь дополнительно к буровому требуется изыскательское оборудование.

Таким образом, оборудование для бурения скважин большой глубины включает обширный ассортимент агрегатов и систем. Помимо бурового оборудования сюда относятся системы, обеспечивающие осуществление бурения и освоения, научных изысканий и т. д.