Колонковое бурение скважин: технология и нюансы проведения работ

Бурение в твердых породах

При бурении в породах VII категории и в бескварцевых породах VIII — IX применяют самозатачивающиеся коронки. В абразивных породах хорошо себя зарекомендовали коронки типа СА (ГОСТ 9790-61).

Режущими элементами коронки типа СА являются тонкие твердосплавные пластинки толщиной 0,7 мм и шириной 9,5 мм, припаянные к стальным опорным пластинкам, закрепленным в гнездах коронки.

Для повышения износоустойчивости коронки СА по наружной и внутренней цилиндрическим поверхностям армированы подрезными пластинками (сечение у основания 1,3×2,5, в верхней части 1,3 X 1 мм).

В коронках СА применены твердые сплавы марок ВК-6 и ВК-3 и опорные пластинки из углеродистой стали марки 45.

В Донбассе при бурении по песчаникам, песчанистым сланцам и алевролитам (V — VIII категории) успешно применяют коронки типа БКМ.

Основными режущими элементами этого типа коронок являются резцы диаметром 2 мм, вставленные в цилиндрические штабики из мягкой стали диаметром 9 мм. Штабики укрепляются в теле короночного кольца.

В коронку БКМ диаметром 92 мм вставляется восемь штабиков диаметром 9 мм; четыре — с тремя иголочками твердого сплава и четыре с двумя (по очереди через один). Тело штабика выступает над торцом короночного кольца на 2 мм, а иголочки над торцом штабика на 4 — 5 мм.

Для повышения износостойкости коронки по диаметру в тело короночного кольца впаиваются заточенные подрезные резцы восьмигранной формы (Г-53) твердого сплава ВК-8.

Коронками БКМ проходили в породах VI категории за один рейс до 10 м. Проходка на коронку достигала 20 — 25 м. Коронка БКМ позволяет ставить кернорватель и производить срыв керна, не применяя заклинки его битым стеклом или камнем.

За последние годы при бурении пород VI — VIII категорий буримости успешно применяют микрорезцовые коронки типа БТ-4 и БТ45-а. Режущими элементами коронок БТ-4 являются заостренные твердосплавные пластинки ВК-6 размером 1,8 X 1,8 х 18 мм, закрепленные в опорных стальных пластинках, образуя комбинированные гребенчатые резцы.

Параметры режима бурения должны уточняться в процессе разведки месторождения. Оптимальный режим должен обеспечивать высокую механическую скорость бурения до наполнения колонковой трубы керном при хорошем его выходе.

Роторная буровая установка

Для строительства водозаборных выработок применяют самоходные и передвижные буровые установки. Станки с прямой промывкой рекомендуются при бурении скважин на воду глубиной 200-800 м, а с обратной — глубиной 150-500 м. Характеристики некоторых комплексов приведены в таблице.

Показатели	УРБ-2,5А	УБВ-600	FA10	1БА15К
Способ промывки	Прямой	Прямой	Обратный	Обратный
Грузоподъемность, т	1,5-2	32-50	6,3-10	12,5-20
Глубина бурения рекомендуемая, м	150	600	150/150	250/500
Диаметр скважины, мм	1016/600	1270/394
-начальный	151	490
-конечный	132-151	214
Масса, т	9,8	24,1	10,6	14,7

Существует класс легких малогабаритных буровых установок, их применяют при обустройстве водозаборов на дачных участках. Для бурения скважин глубиной до 20 м в мягких породах можно изготовить самодельные приспособления.

Промышленность выпускает переносные разборные станки, позволяющие бурить выработки глубиной 50-70 м. Например, установка МБУ-70 при использовании алмазного долота обеспечивает проходку выработок <70 м в крепких породах.

https://youtube.com/watch?v=UI3H5R4Zhtw

Постановка задачи

Бурение скважин всегда было и будет дорогостоящим занятием, а бурение в таких местах планеты как пустыня Сахара тем более. В объеме капитальных затрат на обустройство месторождений, затраты на бурение добычных скважин могут составлять более 50%, и оптимизация стоимости скважин является одним из основных способов улучшить экономику проекта. Стоимость услуг бурового подрядчика рассчитывается исходя из продолжительности бурения (daily rate). Иными словами – чем быстрее мы бурим, т.е. чем на меньший период времени мы арендуем станок с бригадой, тем дешевле скважина.

Имея в распоряжении результаты бурения 5 скважин, я решил оценить возможность оптимизации буровых параметров т.е. увеличить скорость бурения.

Принцип осуществления роторного бурения скважин

Проходка выработки для водозабора непрерывным вращением бурового снаряда заключается в разрушении горных пород на забое скважины долотом, присоединенным к колонне, вращающейся вокруг оси ствола ротором. Удаление шлама и охлаждение режущего инструмента осуществляются жидкостью или сжатым воздухом.

Порядок работы оборудования:

1. Вращатель приводится в действие двигателем электрическим или внутреннего сгорания.
2. Усилие от вала принимают ведущие вкладыши, расположенные по контуру верхней рабочей трубы, они же передают крутящий момент на колонну.
3. Давление разрушающего инструмента на забой передается по звеньям сборки. За счет массы конструкции создается нагрузка, достаточная для резания породы.
4. Буровой шлам удаляется из скважины промывочной жидкостью, которая одновременно охлаждает дробящий инструмент. Раствор после очистки используется вновь.

По мере износа долота его заменяют новым, для этого колонна по секциям извлекается из выработки. Длина свечи, вытаскиваемой за один прием, зависит от высоты подвески кронблока и составляет 25-50 м.

Схема роторного бурение скважины.

Выбор наилучших моделей для прогноза ROP

Для выбора наилучшей модели для прогноза ROP использовался следующий набор моделей (параметры по умолчанию): LGBMRegressor, XGBRegressor, DecisionTreeRegressor, RandomForestRegressor, KNeighborsRegressor, GradientBoostingRegressor, CatBoostRegressor, LinearRegression.

Для понимания эффекта от удаления аномалий произведена проверка прогноза на тестовых данных без удаления аномалий и на данных где аномалии были удалены.

В каждом из кейсов мы видим, что для 3-4 пластов удаление выбросов не привело к улучшению качества прогноза ROP. Для данных пластов обучение моделей производится на полных данных. Как результат мы видим незначительное увеличение среднего значения R2 по всем кейсам.

Взглянем на полученные результаты. Объединять результаты прогноза на одном графике нецелесообразно, так как в каждом кейсе использовался различный набор данных.

Сопоставление результатов прогноза для пласта form_A для вариантов с 6, 5, 3 и 2 признаками.

Наибольшее снижение качество прогноза (R2) при снижении числа признаков у пласта form_D – с 0,8 до 0,4:

После выбора наилучших моделей и наборов данных для их обучения произведем обучение данных моделей уже на полных данных (без разделения на tain и test).

Вывод:

• Произведен выбор моделей дающих минимальную ошибку при прогнозе ROP.

• Коэффициент детерминации при проведении тестовых расчетов находится в диапазоне от 0,8 до 0,94 (в зависимости от пласта) для наборов данных с 6 признаками (MD, MD_form, WOB, RPM, SPP, Torque).

• В результате данной работы получен набор обученных моделей для каждого пласта пригодный для прогноза ROP в режиме реального времени.

Повышение эффективности процессов скважинного выщелачивания и скважинной гидродобычи

Подземное скважинное выщелачивание, широко применяющееся при добыче урановых руд, руд драгоценных и цветных металлов, очень чувствительно к анизотропии физикомеханических свойств рудного и породного массива. Для обеспечения высоких показателей извлечения полезного ископаемого необходимо создать условия для равномерного распределения реагентов в рудном массиве, одновременно минимизировав дренаж реагентов и растворов в грунтовые и подземные воды. В этом смысле технология МНБУ позволит максимально точно заполнить рудное тело реагентами, обеспечив необходимую избирательную откачку с различных участков рудного тела (в зависимости от их физико-механических свойств, минерального состава и проницаемости). При этом в качестве вспомогательных мер повышения эффективности скважинного выщелачивания можно рассматривать проходку ниже рудного тела «отсекающих» скважин с целью перехвата возможного дренажа раствора. Таким образом, МНБУ позволяет не только снизить потери полезного ископаемого и повысить извлечение полезного ископаемого, но и снизить общий расход реагентов.

Аналогично может быть повышена эффективность скважинной гидродобычи рассолов солей и гидродобычи рыхлых богатых железистых руд, при более полном извлечении запасов, снижении операционных и капитальных расходов, при меньшем засорении полезного ископаемого вредными примесями и «пустой» породой.

Следует отметить, что благодаря своим уникальным характеристикам область применения МНБУ не ограничивается вышеприведенными. Например, имеются перспективы применения установок в технологиях искусственного укрепления прибортового массива карьеров, вскрытия месторождений при комбинированной разработке месторождений и в других направлениях горного дела.

Безусловно, технология МНБУ в России востребована и достойна всесторонней поддержки как в рамках программы импортозамещения, так и поддержки развития иновационных технологий. В отношении МНБУ справедливо выражение «…время собирать камни». В настоящее время имеются возможности для локализации их производства в России, что, однако, потребует поддержки в части пилотных исследований с разработкой методических рекомендаций для различных областей их использования. Оправданным будет поддержка государством НИОКР с реализацией исследований на базе заинтересованного горного предприятия.

Информационные источники:

1. Лисичкин С.М. Очерки по истории развития отечественной нефтяной промышленности. – М. * Л.: 1954;

2. Оганов С.А., Байсаров Э.Э., Лабазанов С.Х. Достижение высоких технико*экономических по* казателей строительства горизонтальных скважин. – М.: Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом. – 2012. – №5.

3. Инструкция по дегазации угольных шахт (с изменениями от 20 мая 2015 г.). Утверждена фе* деральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору, приказ № 679 от 1 декабря 2011 г.

4. Воронин А.А., Волков Ю.И., Изотов А.А. и др. Инновационный способ осушения горных выра* боток с применением техники и технологии горизонтального направленного бурения // Чер* ная металлургия. – 2015. – № 9.

5. Пономаренко Ю.В., Костеренко В.Н., Байсаров Э.Э. Совершенствование технологии и техни* ческих средств сооружения восстающих дренажных скважин в связи с расширением перспектив их применения. – М.: – 2013.

6. Оганов С.А., Костеренко В.Н., Садов А.П., Байсаров Э.Э. Строительство горизонтальных сква* жин с дневной поверхности для дегазации угольных шахт с целью предупреждения внезапных выбросов метана и обеспечения эффективного управления газовыделением на выемочных участ* ках, а также для решения задач защиты горных выработок от водопритоков // Оборудование и техника. – 2014. – № 1.

7. Байсаров Э.Э. Потенциальные возможности внедрения инновационной буровой техники и го* ризонтальных технологий при разработке участков недр, содержащих запасы трудноизвлека* емой нефти, угольного метана, сланцевого газа и нефти для решения важнейших задач при до* быче твердых полезных ископаемых

8. Презентационные материалы Prime Vertical GmbH.

9. Дегазация угольных пластов и использование метана, изд. Донбасс, Донецк, 1974.

Ключевые слова: МНБУ, строительство наклонно-горизонтальных скважин с большими отклонениями забоя от вертикали, буровые работы, дегазация, водоотлив, осушение, вентиляция, проходка горных выработок, безопасность горных работ, геологоразведка, добыча, твердые полезные ископаемые, направленное бурение скважин, скважина, ствол, выщелачивание, гидродобыча

Геологоразведочное бурение: что определяется?

Нередко люди пренебрегают проведением геологоразведочных работ перед началом строительства, особенно если они уже проводились на соседнем участке. Такая беспечность может повлечь за собой необратимые последствия. Далеко не всегда геологическое строение расположенных рядом земельных участков идентичное. Кроме того, непосредственно в границах конкретного участка могут быть представлены грунты с разными физическими свойствами, например, различной сжимаемостью или плотностью

Построив здание на таких грунтах и не приняв во внимание их особенности, при эксплуатации вы можете столкнуться с деформациями и даже обрушениями

Затраты на устранение таких последствий могут во много раз превысить затраты на строительство нового такого здания

Поэтому важно обязательно выполнять геологоразведочное бурение скважин до начала всех строительных работ – так вы убережете себя от проблем и лишних денежных трат. Количество скважин, необходимых для проведения исследований, определяется размерами участка на подготовительном этапе работ

Из этих скважин наши специалисты возьмут пробы почвы и воды для дальнейшего анализа в лабораторных условиях.

В целом, выполняя геологоразведочное бурение при строительстве, мы определяем:

• виды грунтов, представленных на участке, их свойства и состав;
• глубину расположения водоносного горизонта, пригодность воды для питья;
• особенности геологического строения местности, где запланировано строительство;
• неблагоприятные геологические процессы, протекающие в районе, их вероятное влияние на ход строительства и объект, в целом.

Почему стоит доверить бурение геологоразведочных скважин геологам нашей компании?

От качества проведенной геологоразведки перед началом строительства напрямую зависит безопасность будущего сооружения. Такую работу должны выполнять исключительно профессиональные геологи с опытом работы на участках различной степени сложности. Таких специалистов вы найдете в нашей компании «Изыскание МСК». Помимо геологоразведочных работ при строительстве мы также выполняем бурение геологоразведочных скважин для определения параметров месторождений твердых ископаемых. Стоимость работ, выполняемых нашей компанией, зависит от множества факторов, таких как:

• площадь исследуемого участка;
• количество и глубина скважин;
• сложность рельефа местности;
• используемый метод бурения.

Чтобы узнать точную цену работ, вам следует обратиться к нашим сотрудникам и предоставить им техническое задание.

Подробнее на сайте https://izyskanie.msk.ru/article/geologorazvedochnoe-burenie

Бурение в мягких породах

Рыхлые и мягкие породы I — III и отчасти IV категорий бури-мости (пески, лёсс, мел, мергель, глины, суглинки) быстро разрушаются резцами коронок, при этом стенки скважины часто получаются малоустойчивыми, а керн легко размывается и разрушается.

При детальной разведке эти породы целесообразно бурить сплошным забоем с помощью пикобуров. При этом резко увеличивается проходка на рейс.

Коронки с ромбическими и косоугольными резцами твердого сплава ВК-8 служат в основном для бурения в мягких выпучивающихся породах. Резцы армируются так, чтобы забой получился ступенчато-гребенчатой формы. Для обеспечения лучшей циркуляции жидкости и эффективного выноса выбуриваемого шлама резцы должны выступать за боковые поверхности корпуса коронки на 3 — 6 мм на сторону. Возвышение резцов над торцом может быть в пределах от 3 до 5 мм.

Ребристые ступенчатые коронки типа КР должны применяться для проходки мягких, неоднородных по твердости и вспучивающихся пород. Особенно эффективно в мягких породах бурят ребристые коронки типа КР-4 и КР-5. Эти коронки оснащаются ребрами-резцедержателями, выбуривающими гребенчатый ступенчатый забой.

Коронки КР-4 армируются твердосплавными резцами малой ширины, формы 2603, 2607, 2609. Коронки КР-5 армируются пустотелыми восьмигранными резцами.

Коронки КР-4 и КР-5 имеют большой выход ребер из-под торца и за боковую поверхность короночного кольца, это позволяет применять интенсивную промывку забоя скважины, что необходимо при форсированных режимах бурения.

Режим бурения в мягких породах устанавливается опытным путем в соответствии с физическими свойствами пород — их вязкости, плотности, абразивности, наличия твердых включений и т. п. Нагрузку на коронку диаметром 92 — 112 мм дают в пределах от 400 до 800 — 1000 кГ. Чем больше резцов в коронке, тем больше должна быть нагрузка на коронку. По мере затупления резцов полезно нагрузку на коронку постепенно повышать. Скорость вращения коронки принимается в пределах 120 — 250 об/мин. Промывка скважины ведется глинистым раствором. Количество промывочной жидкости, подаваемой буровым насосом, принимается из расчета скорости восходящего потока от 4 до 7 дм/сек тем выше, чем больше скорость бурения.

При бурении ребристыми коронками зазор между колонковой трубой и стенкой скважины значителен. Это может вызвать искривление скважины. Поэтому следует рекомендовать установку центрирующих устройств выше колонкового снаряда.

Если не требуется извлекать керн, то в мягких породах целесообразно применять бурение сплошным забоем с помощью долот РХ и пикобуров. В породах I — III категорий можно применить лопастное долото типа РХ. Это долото изготовляют из углеродистой стали, лопасти и ребра этого долота укрепляют твердым сплавом.

Лезвие долота РХ обычно заправляют под углом резания 80 — 85°.

В породах III — V категорий эффективно бурят долотами типа пикобуров, режущие и боковые кромки которых армируют заточенными твердосплавными резцами.

При бурении долотами типа РХ и пикобурами придерживаются следующих параметров режима бурения.

При бурении сплошным забоем нагрузка на долото может достигать величины 2 — 2,5 т. Чтобы не искривить скважину, необходимо между долотом и колонной бурильных труб устанавливать УБТ.

Роторное бурение скважин: плюсы и минусы

Вращательный способ проходки выработок бывает не только роторным, эта технология может сочетаться с ударным воздействием, с продувкой сжатым воздухом, удалением грунтового бурового шлама через шнек.

Преимущества проходки скважин с применением ротора:

1. Скорость выше, чем при ударном разрушении. Способ обратной промывки выработки водой в рыхлых породах ускоряет проходку в 1,5-2 раза по сравнению с бурением с прямой подачей раствора в скважину.
2. Универсальность — сменные долота способны разрушать мягкие грунты и твердые горные породы. Роторная проходка скважины позволяет достичь водоносного пласта на любой глубине.
3. Возможность бурения водозаборных выработок Ø1200-1500 мм. Для этого применяется обратная промывка ствола.
4. Габариты и металлоемкость станка невелики по сравнению с ударно-канатными буровыми машинами.
5. Мобильность — оборудование размещается на передвижной платформе.

Роторное бурение скважины на воду.

Роторный метод для водозаборных скважин является предпочтительным, поскольку он объединяет достоинства всех вращательных способов бурения.

Недостатки этого способа заключаются в том, что применение глинистого раствора снижает дебит скважины, требует мероприятий по восстановлению водоотдачи.

Стоимость работ выше, чем при других способах бурения, вследствие необходимости подвоза чистой воды, глины и реагентов для приготовления раствора. Проблемы обостряются зимой, когда требуется защита от низких температур.

Алмазы, их свойства и применение

Алмаз — минерал, состоящий из чистого углерода. Алмаз по твердости превосходит все естественные и искусственные вещества. По шкале Мооса его твердость равна 10, а абсолютная твердость его во много раз превышает твердость корунда. По Разивалю абразивная способность алмаза в 90 раз выше, чем у корунда. Объемный вес алмазов колеблется в пределах 3,1 — 3,54. Удельный вес его 3,5 — 3,6.

Вес алмаза измеряется в каратах (0,2 г). Различают два основных вида алмазов — ювелирные и технические. Ювелирные алмазы чистой воды после искусственного огранения называются бриллиантами.

Различают следующие сорта технических алмазов.

Борт (синоним — борте). К этому сорту алмазов относятся неправильные кристаллы, сростки и шарообразные лучистые агрегаты. Борты отличаются хрупкостью. Большей частью они окрашены в желтый, коричневый и серый цвета. Удельный вес бортов 3,5 — 3,6.

Балласы являются разновидностью борта, но имеют шарообразную форму и лучистое строение. Обычно центральная часть их обладает крупнокристаллической структурой, а оболочка — мелкозернистым строением и повышенной твердостью. Балласы имеют удельный вес 3,5.

Карбонадо (карбонаты, черные алмазы) представляют собой тонкозернистые непрозрачные агрегаты овальной формы с алмазным блеском; окрашены они в темные цвета: серый, черный и реже зеленый. Эти технические алмазы обладают наименьшей хрупкостью.

Объемный вес карбонадо колеблется в пределах от 3,1 до 3,45. Карбонадо с объемным весом менее 3,2 пористы и быстро истираются. Карбонадо с объемным весом более 3,45 являются уже переходными к крупнокристаллическим, более хрупким.

Для изготовления алмазных коронок до 1928 — 1935 гг. употреблялись главным образом крупные карбонадо весом от 1 до 2 карат, которые зачоканивались в коронки вручную.

В связи с большим удорожанием карбонадо в настоящее время для алмазного бурения применяются борты, главным образом мелкие.

Поэтому коронки, армированные мелким бортом, называются мелкоалмазными, изготовляются они заводским путем.

В настоящее время в отечественной буровой практике, как и за рубежом, в буровом инструменте, кроме природных необработанных алмазов, используются также низкокачественные алмазы, которые подвергаются соответствующей механической, термической и другим видам обработки для повышения их механической прочности

При облагораживании алмазов большое внимание уделяют снятию внутренних напряжений, овализации алмазов с последующим полированием

Следует указать, что ныне отечественной промышленностью в больших объемах изготовляются синтетические алмазы, широко используемые в машиностроении и приборостроении как абразивный материал. Проведенные опыты по применению крупных синтетических алмазов для армирования коронок дают обнадеживающие результаты.

Освоено изготовление сверхтвердого сплава боразон, обладающего очень высокой твердостью. Он выдерживает температуру выше 1900° (алмаз в кислородной среде сгорает при температуре 900°).

Маркировка аномальных значений

При проведении первичного анализа данных ГИС (RHOB, DTC и GR), в отличие от параметров бурения, удаление выбросов не производится. Связано это с тем, что параметры ГИС характеризуют свойства пород, которые от метра к метру могут меняться в широком диапазоне, в то время как в изменениях параметров бурения присутствует человеческий и технологический фактор (остановки, смены режимов бурения, осложнения при бурении и т.д.).

Для того чтобы избежать удаления данных в признаках, которые не используются для обучения моделей, произведем маркировку аномальных значений для каждого набора признаков.

Рассматриваемая секция состоит из 11 пластов, по каждому из которых имеется 5 буровых параметров и это всё по каждой из 5 скважин. Это значит, что мы должны проанализировать выбросы в 275 кейсах.

Прежде всего выполним тест на нормальность распределения. Я использовал normaltest. Лишь в 12 кейсах из 275 данные имют нормальное распределение. В данном случае идентификация аномальных значений выполняется через IQR (Q1 – 1.5*IQR и Q3 + 1.5*IQR).

пример нормального распределения параметра ROP

В случае ненормального распределения использование IQR непригодно. Удаление значений за пределами определенных процентилей (2,5% и 97,5%) так же не дает результата так как данные зачастую имеют мультимодальное распределение, либо имеют длинные «хвосты», в которые попадают значения с более низкой плотностью вероятности

примеры распределений

Чтобы решить данную задачу, для каждого значения кейса было найдено соответствующее значение вероятности (kde_pdf = kde.pdf(sample)). Данные, вероятность которых составляет 10% от максимального значения вероятности для каждого кейса маркируются как выбросы.

Визуальный контроль полученных результатов показывает удовлетворительное качество результата. При необходимости, для более получения более или менее шумного набора данных 10% значение отсечки может быть пересмотрено. Один из примеров полученных результатов представлен ниже.

Изменение количества удаленных значений в зависимости от числа рассматриваемых признаков происходило в следующем порядке:

Разбивка по пластам выглядит следующим образом:

Следует отметить, что в данной таблице для каждого пласта указаны суммарные значения выбросов по всему набору признаков. Сопоставление параметра RPM по всем пластам секции – до и после удаления выбросов:

2 Вспомогательный инструмент

Вспомогательный буровой инструмент выполняет обслуживающую функцию в процессе эксплуатации технических инструментов. С его помощью укрепляются стенки скважины, и осуществляются операции спуска и подъема механизмов.

Обсадные трубы. Такие трубы используются для создания обсадной колонны, посредством которой выполняется укрепление скважины, и изоляция её рабочей среды от грунта. В промышленных скважинах, главным критерием, которому должны соответствовать обсадные трубы, является устойчивость к внешнему механическому воздействию и стойкость к коррозии – так как опущенная в скважину труба подвергается всестороннему давлению грунта.

В скважинах на воду важным фактором также является экологичность материала – он не должен загрязнять питьевую жидкость. Основным материалом при изготовлении обсадных труб является низколегированная сталь с высоким содержанием углеродов. Для обустройства бытовых скважин на воду также могут использоваться трубы из полимерных материалов.

Для соединения обсадных труб в одну колонну используются резьбовые соединения. Толщина стенок таких труб, в зависимости от диаметра, может колебаться от 5 до 16 мм. Обсадную трубу для домашней скважины  можно изготовить своими руками на основе обычной стальной трубы.

Вспомогательные фиксирующие инструменты. Сюда относятся все устройства, которые выполняются функцию крепления, удержания в подвешенном состоянии, либо подъема-опускания основного инструмента. Это – подкладные вилки, хомуты, трубодержатели, вертлюги, элеваторы, шарнирные ключи, и другой мелкогабаритный инструмент для использования своими руками  и автоматизированного применения.

2.1 Что такое специальный буровой инструмент?

В специальную категорию входят средства для торпедирования, тампонирования и искривления скважин – достаточно редких операций, встречающихся, в основном, в промышленном бурении газовых и нефтяных скважин.

Шнеки для проведения бурильных работ

Торпедирование применяется для увеличения продуктивности скважин, так как внутренние взрывы приводят к более интенсивному притоку газа и нефти.  Оно выполняется с помощью герметичных, либо негерметичных торпед, внутри которых расположено взрывчатое вещество.

Тампонирование скважины необходимо в случае бурения в сильно поглощающих воду грунтах, что делает невозможным нормальную промывку скважины. Для этого используются специальные быстросхватывающиеся растворы, которые подаются внутрь скважины через буровую колонну.

2.2 Аварийный инструмент для бурения

В группу аварийного инструмента входят все механизмы, которые используются для предотвращения возможной аварии, либо для ликвидации её последствий. В бурении аварийный инструмент ещё называют ловильным, так как в большинстве  случаев, ликвидация чрезвычайного происшествия в бурении сводится к извлечению вышедшей из строя буровой колонны, или обсадной трубы из скважины.

Главной проблемой, с которой можно столкнуться в процессе работы, является прихват бурового инструмента, который возникает как причина интенсивного сопротивления грунта буру – в основном они происходят при обработке горных пород. Последствия прихвата бурового инструмента — частичная (в некоторых случаях — полная), остановкой вращательного движения буровой колонны.

Вследствие прихвата растет давление промывочной жидкости, и нагрузка на привод установки, что без своевременного ручного вмешательства специалистов  может стать причиной возникновения аварийной ситуации и поломки оборудования.  Разобраться с прихватом бурового инструмента своими руками, без привлечения дополнительных бригад, можно с помощью метода гидровибрирования, либо понижая уровень раствора в скважине.

Аварийный инструмент, в зависимости от особенностей конструкции, делится на следующие виды:

Твердосплавные коронки для бурения

• Ловильный колокол;
• Ловильный метчик;
• Ловильный механизм плашечного типа.

Ловильный метчик используют для извлечения из скважины колонковых, либо обсадных труб, которые подсоединяются к метчику резьбовым соединением. Размеры и особенности метчиков регламентируются согласно ГОСТ 8483-81.

Ловильный колокол применяется в скважинах диаметров от 76 до 136 мм. С его помощью извлекаются буровые трубы. Соединение выполняется с помощью наружной резьбы. Колокола могут быть проходными и непроходными.

Инструменты плашечного типа, они же труболовки, фиксируют трубу с помощью выдвижных распорок. В зависимости от способа фиксации выделяют внутренние и наружные труболовки.

2 Какие этапы и нюансы колонкового бурения?

Теперь рассмотрим непосредственно технологию бурения, так как в ней тоже есть свои нюансы

На них стоит обратить внимание в обязательном порядке

Применение технологии колонкового бурения

Буровая установка для колонкового бурения в ходе работы выполняет следующие этапы:

• Подготовка поверхности, где будет производиться монтаж установки.
• Формирование ям в грунте в непосредственной близости от площадки для закачки промывочного раствора. После этих работ начинается процесс бурения скважин.
• Бурение, когда буровой снаряд вращается и проникает в почву. Параллельно с этим процессом в отверстие подаётся промывочная жидкость: вода или специальный раствор.
• Наполнение трубы керном. Периодически шнек необходимо извлекать на поверхность, по керну можно без труда определить глубину сформированного отверстия.

Первые два этапа выполняются скорее рабочим персоналом. Последние же два — это уже использование непосредственно бурильной системы колонковой разработки.

При работе необходимо обращать внимание на следующие нюансы:

• Бурение скважин для воды следует производить с промывкой. Воду применяют там, где присутствует устойчивый грунт. Когда обрабатывается песчаная порода, то для промывки применяется специальный раствор, который укрепляет скважину. Для этих целей подходит жидкое стекло или глинистая масса.
• Вместо промывочного раствора может применяться воздух, который поступает в скважину по колонковой трубе.
• Когда работа ведётся на неустойчивом грунте, то применение промывочных жидкостей неэффективно. Укрепление скважин производят обсадными трубами.
• Частота вращения бурового снаряда регулируется в зависимости от прочности грунта.
• Если работы ведутся в слоях твердых пород, то установка обсадных труб производится на заключительном этапе бурения.

Как проводится геологоразведочное бурение на месторождениях полезных ископаемых

Разработка месторождений полезных ископаемых обязательно должна включать геологоразведочное бурение. Его используют на каждом из этапов разработки месторождения: от поиска перспективного района до эксплуатационной разведки. Геологоразведочное бурение на твердые полезные ископаемые позволяет обосновать техническую и экономическую целесообразность их добычи. Выполнив на обозначенном участке геологоразведочное бурение, специалисты нашей компании определят мощность месторождения, глубину залегания полезных ископаемых.

Бурение скважин на территории месторождения необходимо для составления геологического разреза местности, а также взятия образцов породы на анализ. С помощью современных методик бурения наши специалисты смогут изучить строение недр, не нарушив природное сложение слоев породы. В результате проведенных работ и полученных данных заказчик сможет решить, рациональна ли, в принципе, разработка данного месторождения. Геологоразведочное бурение также позволяет спрогнозировать развитие различных опасных процессов в результате техногенного влияния, обосновать выбор методики добычи ископаемых и обеспечить максимальную безопасность работников при освоении месторождения.