Бурение, процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы -- скважины, шпура или шахтного ствола -- путём разрушения горных пород на забое. Осуществляется, как правило, в земной коре, реже в искусственных материалах (бетоне, асфальте и др.). В ряде случаев процесс включает в себя крепление стенок скважин (как правило, глубоких) обсадными трубами с закачкой цементного раствора в кольцевой зазор между трубами и стенками скважин. (Определение БСЭ)

Скважина буровая, горная выработка круглого сечения глубиной свыше 5 м и диаметром обычно 75--300 мм, проводимая с помощью буровой установки. С. проходят с поверхности земли и из подземных горных выработок под любым углом к горизонту. Различают начало скважины (устье), дно (забой) и ствол. Глубины скважин составляют от нескольких м до 9 и более км. При бурении разведочных скважин на твёрдые полезные ископаемые их диаметр обычно 59 и 76 мм, на нефть и газ -- 100--400 мм. (Определение БСЭ)

Способы бурения были разработаны еще в древние века. Они применялись при копании колодцев и тоннелей. Рассмотрим более современные способы.

Способ наклонно-направленного бурения с применением забойных двигателей был разработан в СССР и начал внедряться в 1938 году. Он появился как результат поисков новых, более рациональных и экономичных, методов добычи нефти в сложных природных условиях. Кустовой строительства скважин впервые начал применяться при освоении нефтяных месторождений Каспия. На суше кустовое бурение нашло применение с 1944 года сначала в Пермской, а затем и в других нефтяных регионах страны.

Новый этап в развитии кустового метода строительства скважин связан с началом освоения нефтяных богатств Западной Сибири.

Впервые вопрос о возможности обнаружения залежей нефти и газа в недрах Западно-Сибирской низменности был поставлен на Уральской сессии Академии наук в 1932 году. Поиски сибирской нефти в те годы велись в не большом объёме, до недавнего времени вся территория от Уральских гор до Енисея на карте нефтяных месторождений была огромным белым пятном. Только после Великой Отечественной войны, когда стали применять методы геофизических исследований и глубокого разведочного и опорного бурения, поиски нефти дали обнадёживающие результаты.

Вся история проведения поисково-разведочных работ на нефть и газ в пределах Западной Сибири условно делится на три периода: 1937-1948 гг., 1949-1960 гг., 1961 г. - наши дни. Для первого периода характерны рекогносцированные эпизодические исследования отдельных районов Западно-Сибирской низменности, преимущественно южных приуральских и арктических. Целью геофизического исследования явилось изучение геологического строения Западно-Сибирской низменности, а также подготовка площадей для нефтепоискового бурения.

Во второй период на Западно-Сибирской низменности развернулись крупные комплексные работы по поиску нефти и газа. Для изучения разреза осадочного чехла низменности начали бурить глубокие скважины. В 1953 году был получен первый промышленный фонтан газа из Березовской опорной скважины, а первые реальные признаки нефти отмечены при бурении Мало-Атлымской опорной скважины.

В результате региональных геофизических исследований проведённых в 1948-1960 годах между реками Конда - Обь и в широтном течении реки Оби, были выявлены крупные месторождения. С открытием первых нефтяных месторождений (Шаимского, Мегионского, Усть-Балукского) начался третий период в истории разведочных работ на нефть и газ Западной Сибири. К этому времени полностью подтвердились предположения о высокой перспективности центральной и северной областей Западно-Сибирской низменности в отношении нефтегазоносности. Основным препятствием при освоении и обустройстве нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири является большая заболоченность площадей, иногда до 80-85% территории.

В настоящее время применяют современные технологии для бурения почвы и каменных пород. Немного об этом…

Классификация скважин

По назначению:

- картировочные (изучение коренных пород, скрытыми под наносами) <50м;

- сейсморазведочные (для закладки взрывочного в-ва) <50м - опорные (для изучения геологического разреза крупных регионов);

- параметрические (для более детального изучения геологического разреза);

- структурные (для тщательного изучения структур выбуренных из скважин и составления проекта поисково0разведочного бурения на перспективные структуры);

- поисковые (открытие новых месторождений н/г);

- разведочные (на открытых местностях с целью их оконтуривания и сбора необходимого материала, для дальнейших разработок);

- эксплуатационные (добывающие - транспортировка н/г из залежей на поверхность);

- нагнетательные (для закачки в скважины воздуха/газа/воды, для поддержания внутрипластового давления);

- законтурные/внутриконтурные;

- оценочные и наблюдательные (контроль режима работы нефтяного пласта, проектирование режима его эксплуатации).

По глубине и наклонности бурения:

- вертикальные (ось близка к вертикали);

- наклонные (ось наклонена от вертикали);

- сверхглубокие (>5000м);

- глубокие (1000-5000м);

- мелкие (<1000м).

Способы бурения скважин

Вся структура работ по проводке ствола скважины включающую в себя комплекс наземного бурения, буровой инструмент и технологические приемы работы.

Характеризуются:

1. по характеру разрушения грунтового пласта:

- механический способ (силовое воздействие долота на г/п.):

- ударный;

- удароно-канатный;

- ударный на штангах.

- вращательный:

- роторный;

- с забойными двигателями:

- турбинные;

- ВЗД;

- электрические;

- физический (различные физические воздействия на г/п, гидродинамическое, воздействие лазером);

- химический (разрытие химическим взаимодействием).

2. подводом энергии к долоту.

3. способу удаления шлама из скважин.

Рассмотрим примеры мобильных буровых установок.

ГЛАВА 1. МОБИЛЬНАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА МБУ-125

Глава 3. ПЕРЕДВИЖНЫЕ БУРОВЫЕ УСТАНОВКИ ТИПА ПБУ -1, ПБУ-2, ПБУ - 3

Передвижные буровые установки типа ПБУ - 2 с комплектом бурового и вспомогательного инструмента предназначены для бурения скважин различного назначения в породах до 4 категории буримости. Основной способ бурения вращательный с подвижным вращателем.

ПБУ осуществляет бурение шнеками, в том числе шнековым буром шурфоскважин, колонковое бурение с промывкой и "всухую", бурение ударно- канатным методом и может быть использована для инженерно-геологических и гидрогеологических исследований, бурения "на воду" поиска и разведки твердых полезных ископаемых, для сейсморазведки.

Подвижный вращатель установки приводится во вращение ведущим валом от трансмиссии установки и перемещается по направляющим мачты гидро-цилиндрами механизма подачи. Мачта трубчатая с открытой передней гранью. Лебедка планетарная со свободным сбросом для ударно- канатного бурения, канатоемкость - 60м, диаметр каната - 14 мм. Исполнение без лебедки предназначено для проведения работ не требующих обсадки скважины, без применения забивного стакана. Возможна комплектация кривошипно-шатунным балансиром с ходом 550 мм.

Исполнение с балансиром позволяет работать на установке с забивным стаканом и производить пробную откачку воды, забивку обсадных труб.

Установка может использоваться для пенетрационных исследований с задавливанием инструмента вращателем с усилием 8 т.с. или специальной кареткой с усилием 10 т.с.

Поставляются также установки с насосами НБ4-160\63 и компрессор 2ВУ 0,25 - 0,6\16, привод которых может осуществляться от общей трансмиссии установки. Исполнение с насосом позволяет в процессе бурения производить промывку скважин, а также колонковое бурение с промывкой, исполнение с компрессором позволяет сооружать скважины при сейсморазведке с применением полых шнеков и пневмопогружением заряда на дно скважины.

Производится комплектация инструментом для различных технологий урения. Осуществляется монтаж установки на различные транспортные базы, которые выбираются в зависимости от местности и условий, где должна работать установка (ЗиЛ-131, Урал-4320, КамАЗ - 4310, ГАЗ - 66,санное основание, трактор ТТ- 4, возможно использование другого шасси грузоподьемностью не менее 4 т.)

Рис. 3.1 Установка ПБУ-2

Основные параметры:

· При вращательном бурении шнеками:

- диаметр (мм): 135; глубина (м): 50 (60 для БПУ 3); диаметр долота (мм): 148;

- диаметр (мм): 180; глубина (м): 50 (60 для БПУ 3); диаметр долота (мм): 198;

- диаметр (мм): 230; глубина (м): 50 (60 для БПУ 3); диаметр долота (мм): 250;

· При бурении шнековым буром:

- диаметр (мм): 650; глубина (м): до 20; диаметр долота (мм): 650;

-диаметр (мм): 850; глубина (м): до 20; диаметр долота (мм): 850;

· При колонковом бурении:

- диаметр (мм): трубой «в сухую» на специальных штангах 73; глубина (м): 50; диаметр долота (мм): 108/127;

- диаметр (мм): бурильными трубами с прямой промывкой 50; глубина (м): 100; диаметр долота (мм): 132;

· При ударно канатном:

- диаметр (мм): ударно-забивным станком; глубина (м): 50; диаметр долота (мм) 135;

- диаметр (мм): желанированием; глубина (м): 50; диаметр долота (мм) 108/127.

Технические характеристики установок ПБУ-1, ПБУ-2, ПБУ-3:

· Грузоподъемность мачты (по лебедке) не более, 52 кН

· Ход каретки вращателя 3400 мм

· Максимальное усилие вверх 80 кН (8 т.с.), вниз 30 кН

· Максимальный момент силы на вращателе 5 кН м

для ПБУ-3 5.23 кН м

· Привод:

- Дизель Д-65Н для ПБУ-2 Мощность- 44 кВт

- Дизель Д-144-64 для ПБУ-3 Мощность- 47 кВт

- Масса без транспортной базы 4080 кг

ГЛАВА 4. импортные буровые установки

Рис. 4.1 Установка НН-100

Буровая установка с гидравлическим приводом (Рис. 3.1) - это автоматическая гидравлическая буровая установка, которая отвечает самым насущным требованиям современности в бурильной индустрии.

АДЖИП и САЙПЕМ поставили перед Сойлмек задачи. Решение этих задач, найденное Сойлмек, превзошло все ожидания: созданная буровая установка в течение более 4-х лет успешно проводила работу на любом типе земной поверхности и при любых климатических условиях, от пустынь в Северной Африке до льдов в Сибири и Исландии, а также в различных областях применения, начиная с нефте-газовой и заканчивая геотермальной.

Двадцатипятилетний опыт использования гидравлики Сойлмек как производителя гидравлических сваезабивочных машин в сочетании с опытом производства буровых вышек, путем приобретения Брэнхэм Индастриз (США) и Массаренти и Баллерини (Италия), дали нам возможность спроектировать, произвести и испытать в полевых условиях буровую установку с гидравлическим приводом. Это принесло нам мировую известность среди наших заказчиков и позволило достичь следующих основных целей:

Упрощение бурильного процесса с основным упором на безопасность, здоровье и экологичность;

Высокий уровень безопасности;

Общее снижение стоимости бурения до 40%;

Снижение стоимости транспортировки и установки до 50% благодаря снижению веса и уменьшению числа составных частей для сборки и транспортировки;

Улучшение качества бурения;

Автоматизация процесса бурения и спускоподъемных операций с бурильными и обсадными трубами;

Сокращение влияния на окружающую среду путем уменьшения размеров площадки бурения на 40% и создания действительно бесшумной установки.

Технические характеристики мобильных установок:

· НН-100:

- Статическая нагрузка на крюк, кН: 910;

- Динамическая нагрузка бурения, кН: 600;

- Макс. Сила задавливания, кН: 200;

- Мощность гидропривода, кВт: 500;

- Крутящий момент вертлюга, Н/м: 36.00

- Ход вертлюга, м:15;

- Масса без трейлера, т: 36;

· НН-102:

- Статическая нагрузка на крюк, кН: 1000;

- Динамическая нагрузка бурения, кН: 670;

- Макс. Сила задавливания, кН: 200;

- Мощность гидропривода, кВт: 500;

- Крутящий момент вертлюга, Н/м: 36.00

- Ход вертлюга, м:16;

- Масса без трейлера, т: 42;

· НН-105:

- Статическая нагрузка на крюк, кН: 1360;

- Динамическая нагрузка бурения, кН: 900;

- Макс. Сила задавливания, кН: 200;

- Мощность гидропривода, кВт: 900;

- Крутящий момент вертлюга, Н/м: 36.00

- Ход вертлюга, м:16;

- Масса без трейлера, т: 42;

· НН-200:

- Статическая нагрузка на крюк, кН: 1820;

- Динамическая нагрузка бурения, кН: 1250;

- Макс. Сила задавливания, кН: 200;

- Мощность гидропривода, кВт: 1200;

- Крутящий момент вертлюга, кг/м: 36.00

- Ход вертлюга, м:16;

- Масса без трейлера, т: 46;

· НН-300:

- Статическая нагрузка на крюк, кН: 2720;

- Динамическая нагрузка бурения, кН: 1800;

- Макс. Сила задавливания, кн: 200;

- Мощность гидропривода, кВт: 1500;

- Крутящий момент вертлюга, Н/м: 50.00

- Ход вертлюга, м:16;

- Масса без трейлера, т: 70.