Файл: Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров - нефтегазохранилищ.pdf

ностью механизируются все работы по разрушению и уборке породы. На последнюю операцию при ручном труде затрачи­ вают 60—70% времени проходческого цикла.

В настоящее время вертикальные стволы при строительстве газонефтехранилищ в США бурят стандартными роторными установками с шарошечными долотами, используемыми для про­ ходки нефтяных скважин, но существенно усовершенствован­ ными и видоизмененными.

Схема устройства роторного бурового станка и принцип его действия заключаются в следующем. Долото навинчивают на ко­ лонну бурильных труб, которую пропускают через ротор, уста­ новленный на нижней площадке бурового станка, и подвешивают к вышке станка на вертлюге. Ротор вращается с помощью ле­ бедки, установленной также на нижней площадке станка. Вра­ щение ротора передается колонне бурильных труб, а через них — долоту. Шарошечные долота состоят из нескольких (в зависи­ мости от диаметра долота) сваренных между собой секций (лап), на цапфах которых смонтированы шарошки, свободно вращаю­ щиеся на опорах — роликах. Верхняя часть корпуса долота для соединения с колонной бурильных труб имеет наружную кониче­ скую* резьбу. Зубья шарошек наплавлены твердым сплавом. Принцип бурения шарошечными долотами заключается в разру­ шении породы свободным перекатыванием шарошек по забою при вращении долота с принудительным осевым давлением. Ве­ сом колонны бурильных труб создается давление. При вращении долота за счет создания осевого давления и концентрации напря­ жений зубья разрушают породу.

Вращающиеся долота могут разрушать любые грунты, вклю­ чая и скальные породы. Скважины бурятся с промывкой глини­ стым раствором, который грязевыми насосами, установленными около бурового станка, подается непрерывно по шлангу, присое­ диненному к верхней части колонны бурильных труб, а затем по этим трубам поступает к долотам. Раствор омывает забой сква­ жин и шарошки долота и, поднимаясь по кольцевому простран­ ству между колонной и стеной скважины, выносит на поверх­ ность частицы разрушенной породы. В устье скважины, ограж­ денной небольшой форщахтой, глинистый раствор стекает по лот­ кам к отстойнику, откуда приемными клапанами насоса вновь подается к забою скважины. Непрерывная циркуляция раствора в скважине надежно предохраняет ее стенки от обрушения и поэтому никакого дополнительного крепления скважины в период ее бурения не требуется.

Работы по бурению стволов ведут по многоступенчатой схеме с предварительным бурением пилот-скважины и с последующим расширением ее до проектного диаметра. При этом стволы кре­ пят после окончания бурения до проектной глубины и извлечения бурового инструмента из скважины.

Бурение скважин в несколько фаз зависит от крепости прохо­ димых пород. Бурение в две фазы осуществляют в менее крепких породах, для этого применяют буровые коронки диаметром 430— 1300 мм. Первоначально бурят скважину диаметром 430 мм. После окончания бурения скважины на полную глубину присту-т пают к последующей фазе бурения. Для этого буровой инстру­ мент извлекают из скважины, и буровую коронку диаметром 430 мм заменяют коронкой диаметром 1300 мм. В результате разбуривания скважины коронкой такого диаметра достигается проектное сечение вертикального ствола газохранилища. Ско* рость проходки ствола составляет 0,3—0,36 м/ч.

Вболее крепких породах бурение стволов производят в не­ сколько фаз. Первоначально пробуривают скважину диаметром 100 мм, затем ее расширяют до 200 мм и, наконец, разбуривают скважину на полный диаметр.

Впоследнее время скважины диаметром 1300 мм там, где позволяет крепость пород, бурят в одну фазу. Бурение осуще­

ствляют тем же буровым инструментом сразу обеими коронками (диаметром 430 и 1300 мм). Для этого коронки закрепляют на буровой трубе одна над другой: снизу меньшего, а сверху боль­ шего диаметра. В данном случае скважина, которую пробури­ вают коронкой диаметром 430 мм, является пилот-скважиной. При бурении в одну фазу проектный диаметр ствола достигается сразу.

Известны случаи, когда проходку вертикальных стволов осу­ ществляли бурением в четыре фазы до глубины 430 м. При этом

Таким образом, в настоящее время вертикальные выработки в основном проходятся бурением диаметром вчерне 1300 мм. Та­ кой диаметр стволов, по мнению американских специалистов, на данном этапе строительства является минимально возможным для выполнения операций по спуску-подъему людей, горнопро­ ходческих машин, выдачи породы, проходки горизонтальных вы­ работок и т. д., но в то же время небольшой диаметр ствола дает значительную экономию при проходке и удобство при сооруже­ нии изоляционных перемычек.

Наиболее эффективным методом сооружения стволов газо­ нефтехранилищ шахтного типа следует считать реактивно-тур­ бинное бурение.

Этот способ получил развитие в отечественной практике шахт­ ного строительства при бурении стволов малого диаметра для всякого рода вспомогательных процессов.

На рис. 2 показана буровая установка РТБ-2,08, разработан­ ная Всесоюзным научно-исследовательским институтом буровой техники (ВНИИБТ) для бурения ствола (скважины) диаметром вчерне 2,08 м.

боя. Глинистый расгвор, поступающий из турбобуров, выносит разбуренную породу на поверхность.

При бурении скважины диаметром 2,08 м одновременно рабо­ тает три турбобура, из которых один головной разбуривает цент­ ральную часть первого забоя диаметром 1,02-м, а два других—пе­ риферийную его часть. Проектная скорость бурения стволов глу­ биной до 300 м для описанной установки составляет 0,5—0,6 м/ч.

Реактивно-турбинное бурение, разработанное и внедренное

После полного завершения буровых работ из скважины уда­ ляют буровой инструмент и приступают к ее креплению. В ка­ честве крепи используют стальные обсадные трубы.

Секции труб спускают в скважину лебедкой на тросе; когда

подвешивают следующую секцию труб и заводят торцами в стык. На стыке трубы сваривают, снимают зажимное устройство и спускают обсадные трубы на длину секции. Затем все операции повторяют.

Обсадные трубы спускают на песчаную подушку, которая со­ здается внизу ствола путем засыпки песка в глинистый.балласт после окончания бурения. Песок после производства тампонажных работ откачивается насосами или убирается в бадьи в начальный период проходки горизонтальных выработок. Пе­ ред спуском обсадных труб в нижнем конце первой секции

не только облегчает процесс крепления, но и позволяет полу­ чить в нижней части ствола незакрепленный обсадной трубой участок. Протяженность участка обычно не превышает 10 м. Та­ кой незакрепленный участок ствола позволяет сразу же присту­ пить к проходке околоствольного двора, в противном случае стенки ствола были бы закрыты обсадной трубой и перед нача­ лом проходки потребовалось бы ее устранение.

Перед спуском обсадных труб в ствол к ним с наружной сто­ роны приваривают трубы диаметром 38—51 мм, по которым по­ дают в шахту сжатый воздух и через которые также производят тампонаж затрубного пространства. Расположение труб для ука­ занных целей с внешней стороны обсадной трубы позволяет осво­ бодить полезное сечение ствола от различных трубопроводов и кабелей и избежать возможных аварий их в процессе проходки ствола и-движения по нему бадей, груженных породой и обору­ дованием.