Файл: Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник.pdf

Рис. 131. Б ур о вая ус­ тановка УВД -100.

Рис. 132. Кинемати­ ческая схема буро­ вой установки

У В Д -100.

1—дизель типа СМД-14В мощностью 62 л. с.; 2 —

редуктор отбора мощно­ сти; 3 — фрикцион раз­ даточной коробки; 4 —

фрикцион грунтового на­ соса; 5 — вспомогатель­

ная лебедка; в — насос центробежный для отсоса пульпы; 7 — талевая ле­ бедка; 8 — угловой ре­ дуктор; 9 — ротор; 10 — инструментальная лебед­ ка; 11 — раздаточная четырехскоростная ко­

робка; 12 — вакуумный насос; 13 — гидродвига­ тель.

Буровой и вспомогательный инструмент

Для бурения вращательным способом с обратной циркуляцией используется следующий буровой инструмент (рис. 133): вертлюгсальник, ведущая квадратная тру­ ба, бурильные трубы, воздухопро­ водные трубы, смеситель, породо­ разрушающий инструмент, вспо­ могательный инструмент для осуществления спуско-подъемных

операций.

Рпс. 134. Вертлюг — сальник для по­ дачи сжатого воздуха по центрально расположенному шлангу.

Основное влияние на конструк­ цию бурового инструмента оказы­ вает выбранный способ органи­

зации обратной промывки с по­ мощью центробежного насоса или эрлифта. При этом должно соблю­

даться одно из условий безаварийной работы — канал восходящего движения жидкости, несущей разбуренную породу, от забоя до

поверхности (долото, колонна бурильных труб, ведущая труба, вертлюг, шланги) не должен иметь сужений, расширений и крутых поворотов.

При организации промывки с помощью центробежного насоса конструкция бурового инструмента проще, ибо не требуется подача

излив промывочной жидкости и подача сжатого воздуха к смесителю. Квадратное сечение ведущей трубы формируется путем приварки к круглой трубе фигурного проката (уголков, швеллеров). Простран­

ство между уголками и трубой используется как воздухопроводный канал. Верхняя и нижняя части ведущей трубы снабжаются резьбо­ вым или фланцевым соединительным элементом.

Длина ведущей трубы принимается на 0,5—1,0 м больше длины бурильных труб.

Б у р и л ь н ы е т р у б ы (см. рис. 133, а) обычно изготовляются из обсадных труб.

При бурении с эрлифтом и наружном расположении воздухопро­ водных труб применяются бурильные трубы фланцевого соединения; во всех других случаях — резьбового.

Длину бурильных труб определяет способ организации обратно­ всасывающей промывки. При бурении с всасывающим центробежным насосом применяются бурильные трубы длиной 3 м, а при бурении с эрлифтом — бурильные трубы длиной до 6 м. При возбуждении обратной циркуляции эрлифтом применяются смесители различной конструкции. При подаче сжатого воздуха в скважину по центрально расположенным трубам смесителем является нижняя часть воздухо­ проводной трубы с отверстиями. При подаче сжатого воздуха по трубам, расположенным на наружной поверхности бурильных труб, в состав бурового инструмента входит специальная бурильная труба-смеситель. В одной из бурильных труб имеются сверления по окружности отверстий диаметром 10 мм (150—200 отверстий), через которые воздух попадает во внутренний канал. Снаружи отверстия закрываются камерой, к которой по трубам подводится сжатый воздух. Для предотвращения попадания промывочной жид­ кости в воздухопроводные трубы при наращивании бурильных труб

вконструкции смесителя предусматривается обратный клапан.

До л о т а . Поскольку бурение ведется в породах невысокой твердости, часто применяются двух-, трех- (рис. 135) и четырехло­ пастные долота режущего типа. Лопасти долот оснащены режущими элементами, которые армируются твердым сплавом. Для большей долговечности в некоторых конструкциях долот предусмотрена воз­

можность замены режущих элементов по мере их затупления. При бурении перемежающихся по крепости пород используются одношарошечные эксцентричные долота.

Для бурения в породах средней крепости применяются много­ шарошечные ступенчатые долота. Засасывающие окна в долоте располагаются в торце или сбоку. Конструкция окон должна исклю­ чать попадание в бурильные трубы кусков породы размером, пре­ вышающим минимальный диаметр пульпопроводного канала.

В качестве породоразрушающего инструмента при забурке исполь­ зуется инструмент медленновращательного бурения (ложковые буры, змеевики) (см. рис. 133, б).

Технология сооружения скважин

Бурение скважин большого диаметра вращательным способом с обратновсасывающей промывкой производится для сооружения водозаборных и водопонижающих скважин с гравийными фильтрами.

До монтажа оборудования на рабочей площадке производится сооружение отстойника глубиной 2,0 м для промывочной жидкости. Емкость его должна быть в 2—3 раза больше конечного объема скважины. Для предохранения водоподводящей к скважине канавки от размыва в нее укладывается металлический или деревянный желоб или труба. Производится установка и проверка станка.

При помощи специальных гидравлических домкратов устанавливается мачта.

План расположения оборудования на рабочей площадке показан на рис. 136.

Забурка скважины чаще всего осуществляется «всухую», без промывки, или с прямой промывкой. Для забурки всухую исполь­ зуют спиральные и тарельчатые буры, с прямой промывкой—то же долото, что и для бурения с обратно-всасывающей промывкой.

ч

Рис. 136. Монтажная схема установки УВД-100.

Глубина забурки определяется минимально необходимой вели­ чиной загрузки смесителя эрлифта для начала его устойчивой работы и практически составляет 5 м. При бурении с центробежным насосом забурка выполняется на 0,5—1 м только для формирования устья скважины.

При залегании с поверхности пород неустойчивых от размыва и оползания после забурки устанавливается кондуктор. Простран­ ство между стенками скважины и кондуктором утрамбовывается глиной.

Забурка скважины производится при минимальных скоростях вращения (10—15 об/мин).

Бурение основного ствола слагается из следующих операций:

1)установка долота;

2)соединение бурильной и ведущей труб с долотом;

3)возбуждение циркуляции промывочной жидкости;

4)углубка скважины на длину бурильной трубы;

5)наращивание инструмента.

Далее чередуется третья, четвертая и пятая операции вплоть до достижения проектной глубины скважины. Затем производятся подъем инструмента и отсоединение долота.

Циркуляция промывочной жидкости при эрлифтном способе отсасывания пульпы осуществляется легко, если уплотнение воздухо­ проводных труб выполнено надежно. Возбуждение циркуляции при отсосе пульпы центробежным насосом занимает значительно больше времени. При этом предъявляются высокие требования к герметичности вертлюга-сальника и всех соединений всасывающей линии (колонны).

При бурении требуется точно регулировать скорость подачи инструмента, что при подаче с барабана лебедки тормозом осуще­ ствить трудно. Поэтому нередки случаи срыва циркуляции из-за излишне большого внедрения лезвий долота в породу и закупорки всасывающего отверстия в долоте. Для освобождения отверстия от пробки применяют расхаживание инструмента, после чего необ­ ходим повторный запуск грунтового центробежного насоса.

Часто затраты времени на бурение интервала, равного длине бурильной трубы, при существующих режимах бурения равны, а иногда и значительно меньше затрат времени на наращивание бурильной трубы. Эта операция производится вручную и занимает 20—40 мин в зависимости от типа соединения бурильных труб и при­ меняемой буровой установки.

Наибольших затрат времени требует выполнение следующих элементов наращивания: освобождение устья скважины от ведущей трубы и подведение ее к устью скважины, отсоединение и соединение ведущей и бурильной труб, подъем и укладка наращиваемой или отсоединяемой бурильной трубы. Наличие двух лебедок позволяет несколько сократить затраты времени на наращивание, поскольку манипуляции с ведущей и бурильной трубами производятся разными лебедками.

Таким образом, резервы повышения производительности данного способа бурения заключаются в отработке оптимальных режимов бурения и сокращения затрат времени на СПО и другие вспомогатель­ ные работы.

2)спуска бурового снаряда, состоящего из колонкового набора, УБТ и колонны бурильных труб;

3)постановки бурового снаряда на забой;

4)бурения скважины;

5)вспомогательных операций в процессе бурения — перехвата (подъема) шпинделя и наращивания снаряда по мере углубки сква­ жины;

6)промывки забоя перед подъемом; заклинивания и срыва керна;

7)подъема бурового снаряда;

8)извлечения керна, чистки шламовой трубы и смены коронки. Ряд вспомогательных операций целесообразно выполнять парал­

лельно с основными рабочими операциями. Например, параллельно с бурением можно производить: сборку колонкового снаряда, про­ верку и смазку вспомогательного инструмента, извлечение керна и чистку шламовой трубы, подготовку заклиночного материала и дру­ гие вспомогательные работы.

Колонну бурильных труб спускают в скважину и поднимают при помощи элеватора (см. рис. 40). При спуске и подъеме инструмента работают:

1)бурильщик (сменный мастер) у рукояток лебедки;

2)помощник бурильщика у устья скважины;

3)верховой рабочий на рабочих полатях.

При применении полуавтоматических элеваторов верховой рабо­ чий не требуется. Спуск бурового снаряда производится с лебедки бурового станка при помощи тормоза. При спуске колонна буриль­ ных труб собирается из отдельных свечей, длина которых опре­ деляется высотой вышки или мачты. Сама свеча состоит из двух

или трех бурильных труб, соединенных с помощью муфт или нип­ пелей.

При навинчивании свечи буровой снаряд подвешивается на подкладной вилке или трубодержателе (см. рис. 44). Свинчивание свечи осуществляется шарнирными ключами (см. рис. 40) или меха­ низмом для свинчивания и развинчивания бурильных труб.

На спуск одной свечи длиной 12—13,5 м затрачивается —45— 50 с (включая все операции).

Спустив в скважину последнюю свечу, перемещают вращатель к устью скважины, соединяют рабочую трубу в шпинделе с буриль­ ной колонной, промывают скважину и осторожно продвигают снаряд с вращением и промывкой к забою.

Бурение начинается после постановки коронки на забой и пре­ рывается для перекрепления зажимных патронов (подъема шпин­ деля) и наращивания бурильной колонны. Бурение ведется нормально до наполнения колонковой трубы керном. Бурение приходится прекращать, не заполнив колонковую трубу, при самозаклинке керна в колонковой трубе или при затуплении коронки. К подъему приступают после того, как произведут промывку забоя скважины, измерят углубку за рейс, заклинят и сорвут керн.

Подъем колонны бурильных труб производится с применением талевой системы или без нее в зависимости от глубины скважины. Начинают подъем через шпиндель станка до выхода из устья сква­ жины первого соединения, затем, отвинтив трубу, находящуюся в шпинделе, освобождают устье скважины (отодвигают вращатель). Опущенный к устью скважины элеватор надевают на замок (ниппель) подвешенной колонны, затем бурильщик начинает подъем, а помощ­ ник в начале подъема быстро убирает подкладную вилку. Подъем колонны ведется на высоту, равную длине свечи. В конце подъема помощник бурильщика заводит подкладную вилку в нижний прорез соединения, после чего бурильщик плавно опускает колонну и под­ вешивает ее на подкладной вилке. Помощник отвинчивает свечу. Во время отвинчивания верховой рабочий центрирует свечу. Отвин­ ченную свечу приподнимают с помощью лебедки и перемещают на подсвечник. После этого верховой рабочий снимает элеватор, чтобы переместить его к устью скважины. Описанные операции повторяют до тех пор, пока не закончится полностью подъем снарядц из скважины.

Во время подъема помощник бурильщика проверяет состояние бурильных труб, отмечая и заменяя неисправные.

Скорость подъема по мере уменьшения нагрузки на крюк увели­ чивают.

Подъем колонны, а также подвешивание ее на трубодержателѳ или подкладной вилке нужно производить плавно, без ударов во избежание выпадения керна.

Затрата времени на подъем одной свечи длиной 12—13,5 м состав­ ляет ~ 5 5 —60 с.