Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Для сооружения скважин на воду используют различные способы и технологии бурения. Разные способы бурения имеют определенные преимущества и недостатки, поэтому в зависимости от целевых задач и условий их применения существуют области их рационального использования. Критериями целесообразности использования того или иного способа бурения являются технико-экономические показатели и выполнение поставленных геологических задач.

Вращательное (роторное) бурение сплошным забоем является ос­новным способом, который используется в практике, на его долю приходится более 90 % всего выполняемого объема работ.

С целью повышения геологической информативности все скважи­ны роторного бурения подвергаются геофизическим исследованиям (каротажу) и гидрогеологическому опробованию.

В качестве породоразрушающих инструментов используют различ­ных типов и конструкций шарошечные и лопастные долота, в случаях бурения разведочных скважин малого диаметра (до 150—200 мм) исполь­зуют пикобуры. В плотных породах средней твердости (до VII кате­гории) вместо шарошечных долот можно применять лопастные долота режуще-истирающего типа (РИД). Алмазные долота используют ис­ключительно в глубоких скважинах (более 3000 м) и в плотных неаб­разивных породах.

Гидромониторные долота в рыхлых и мягких породах обеспечи­вают более высокие механические скорости, чем долота с традици­онной схемой промывки. Однако в практике сооружения скважин на воду, где преобладают относительно небольшие глубины бурения, долота такого типа используют редко из-за того, что они требуют применения достаточно мощных насосов для преодоления потерь давления на гидронасадках (до 30—40 МПа). Диаметр бурильных труб ^6 т подбирают из расчета йь т = (0,6—0,7) • Х>д, где йл — диаметр долота.

Для создания дополнительного усилия на долото при забуривании скважин в некоторых буровых установках предусмотрено использова­ние дополнительных гидравлических устройств, устанавливаемых на ведущей трубе.

В мягких и рыхлых породах режим промывки скважины оказывает наиболее значительное влияние на показатели бурения. А. Я. Третьяк выполнил серию экспериментов при бурении лопастными долотами диаметром 190 мм в породах III категории по буримости. Повышение плотности промывочной жидкости от 1,02 до 1,3 г/см3 и вязкости от 17 до 40 с является причиной снижения механической скорости бурения в 2—2,5 раза. Увеличение подачи промывочной жидкости от 200 до 300 л/мин повышает скорость бурения в 1,6 раза. В породах средней твердости и выше это влияние значительно слабее.

В мягких и средних по твердости породах В. М. Беликовым эк­спериментально установлено, что механическая скорость зависит от скорости движения потока промывочной жидкости в затрубном про­странстве и. т;п, м/мин:

угт;п> 20и6-р-, (9.1)

-*К

где и6 — механическая скорость бурения, м/мин; Г3 — площадь забоя, м2; /,к — площадь кольцевого пространства, м2.

Жидкость может протекать в ламинарном и турбулентном режи­мах. Последний характеризуется большей выносной способностью и поэтому является более предпочтительным с позиций удаления буро­вого шлама с забоя. Искусственно перевести режим течения потока в турбулентный можно, если над долотом и в колонне труб устанав­ливать специальные устройства — турбулизаторы (рис. 9.1), позволя­ющие дополнительно сообщать потоку некоторую окружную состав­ляющую скорости. Качественное изменение течения потока и переход к турбулентному режиму происходит при величине закрутки о:

(9.2)

где со —угловая частота вращения, с1; /) — диаметр турбулизатора, м;

<1 — диаметр корпуса турбулизатора, м; и, — вертикальная скорость по­

тока, м/с.

Применение турбулизаторов позволя­ет повысить скорость бурения, снизить ве­роятность образования «сальников» на ко­лонне труб, затяжек инструмента и т. п.

Переход к турбулентному режиму зави­сит от параметров промывочной жидкости:

У = 25^, (9.3)

где V — скорость, при которой режим те­чения переходит в турбулентный, м/мин; р — плотность раствора, кг/м3; х — дина — Рнс. 9.1. Турбулизатор мическое напряжение сдвига, Па.

В роторном бурении геологическую документацию ведут главным образом по шламу, который систематически отбирают в процессе уг — лубки. Для отбора керна используют колонковые снаряды и буриль­ные головки.

В практике обычно используют передвижные установки роторно­го типа или установки с подвижным вращателем.

Ударно-канатное бурение применяют для сооружения скважин глу­биной до 100—150 м в слабообводненных породах и в галечниковых отложениях. Недостатки этого способа бурения — его низкая произ­водительность и высокая металлоемкость конструкции скважины. Улучшить эти показатели можно, если использовать вибротехниче — ские средства для принудительной посадки обсадных труб и их извле­чения. В настоящее время этот способ бурения используют в ограни­ченном масштабе.

Вращательное бурение с обратной промывкой предусматривает исполь­зование в качестве промывочной жидкости технической воды. Этот способ позволяет сооружать скважины большого диаметра (до 1—1,5 м) в мягких и рыхлых породах до глубины 100—150 м, обеспечивая высокое качество вскрытия водоносного пласта. Используют его для сооруже­ния крупных водозаборов, поскольку он позволяет сооружать высо- кодебитные скважины в мелкозернистых и среднезернистых песках. Наличие мощного контура гравийной обсыпки позволяет избегать дол­говременного пескования и гарантирует устойчивую работу скважины на длительный период.

Обратную промывку осуществляют системой эрлифта или центро­бежного насоса. Сооружение скважин при этом способе бурения за­труднительно в зимнее время из-за необходимости закрытия отстой­ников большой площади (80—120 м2) и всей промывочной системы от замерзания.

Вращательное бурение с продувкой воздухом и ГЖС используют в устойчивых и поглощающих разрезах, многолетнемерзлых породах. При использовании компрессоров с рабочим давлением до 0,8 МПа глубина бурения в сухих разрезах ограничивается 250—300 м, при во — допритоках эта величина снижается до 80—100 м.

Ударно-вращательное бурение осуществляют с помощью погружных пневмоударников и гидроударников главным образом в поглощающих разрезах и скальных породах. Диаметры бурения скважин не превы­шают 200—210 мм.

Бурение с гидротранспортом керна применяют в мягких и рыхлых породах. Современные технические средства обеспечивают бурение сква­жин диаметром до 200 мм и глубиной 300 м. Данный способ исполь­зуют в основном на стадии поисково-разведочных работ. Отличает­ся он от других способов бурения высокими производительностью (до 10 000—12 000 м/ст. мес) и качеством геологического опробования.

Вращательное колонковое бурение предусматривает использование станкового геологоразведочного сортамента в скальных породах и по­родоразрушающих инструментов диаметром до 200 мм.

Вращательное шнековое бурение для сооружения скважин на воду используют обычно в комбинации с ударно-канатным бурением в по­родах рыхлого комплекса. Глубины сооружаемых скважин не превы­шают 50 м, диаметры скважин — до 200 мм.

Комментарии запрещены.