Роторное бурение скважин технология

Обеспечение загородного участка водой является одной из первоочередных задач после его приобретения. Она необходима для садово – огородных нужд, большое количество воды идет на строительство, да и собственное бытовое потребление живительной влаги требует немалого количество качественной воды. Проблема обостряется, если недоступны ненавязчивые услуги местного водоканала.

Одним из гарантированных способов получить действительно качественную питьевую воду является роторное бурение скважин на воду с глубинных артезианских водоносных горизонтов.

Особенности технологии бурения

1 – долото, 2 – муфта для крепления бурового инструмента, 3 – буровая колонна, 4 – поток шлама, 5 – резервная емкость с водой, 6 – ротор, 7 – грязевой насос, 8 – шламоотвод, 9 – емкость для воды, 10 – шлам из скважины в отстойнике, 11 – перегородка шламоотстойника, 12 – питающий подвод воды в скважину

Способ роторного бурения характерен применением большого количества воды, которая используется для:

1. Охлаждения инструмента в процессе его работы;
2. Размягчения грунта.
3. Выноса продуктов бурения (шлама) из рабочего пространства ствола.

Для улучшения процесса проходки вместо воды применяют глинистые растворы, более интенсивно охлаждающие инструмент и обладающие смазывающими свойствами. При бурении стволов на воду глинистые растворы проникают в трещины и капилляры водоносного слоя, препятствуя поступлению природной жидкости в скважину, этот процесс получил название «глинизации». Для устранения этого явления применяется длительная промывка водоносного слоя с целью восстановления дебета водозаборного устройства.

Роторное бурение с обратной промывкой (рис.1) предусматривает использование чистой воды, подаваемой в ствол скважины, а вынос продуктов рыхления производится по каналу бурильной колонны с применением грязевого насоса или эрлифтной системы (продувка сжатым воздухом).

Инструмент для производства работ

Данный вид бурения как способ проходки, основанное на измельчении проходимых грунтов, требует применения специального инструмента.

Основа процесса – вращения ротора под воздействием буровой колонны с осевой нагрузкой, определяемой характеристиками грунтов. По средним и тяжелым слоям применяются долота с твердосплавными вставками, а по скальным – с алмазными коронками, позволяющими достаточно легко проходить слои твердых известняков и более тяжелые скальные грунты.

Конструкция скважин

Основным показателем, определяющим конструктивные особенности водозаборного устройства, являются характеристики грунтов в месте установки скважины. Поэтому роторное бурение предполагает обязательную тщательную геологоразведку перед началом работ.

Чаще всего такой способ предусматривает получение водозабора стандартной конструкции, то есть:

• шахтное направление, предназначаемое для укрепления устья ствола при размывке его глинистым раствором. Длина направления составляет от 2-х до 6-ти метров и выполняется из труб увеличенного диаметра в зависимости от несущих способностей грунтов верхнего слоя;
• установка кондуктора – его назначение – изолировать ствол от воздействия проходимых водоносных слоев, эксплуатация которых не предусмотрена проектом водозаборного устройства. Длина кондуктора не превышает 50 метров;
• монтаж колонны промежуточного бурения;
• установка эксплуатационной колонны;
• монтаж фильтра водозабора.

Такой способ бурения с использованием глинистых растворов приводит к заполнению пор и трещин водоносного слоя глиной, значительно снижающей дебет водозабора. В таких случаях применяется технология разглинизации, состоящая в промывке чистой водой, что затратно по времени и требует большого количества жидкости. Поэтому роторное бурение скважин на воду чаще предполагает обратный способ промывки чистой водой с отводом шлама через буровую колонну.

Особенности проходки по различным грунтам

Роторное бурение позволяют с большой скоростью проходить практически любые виды грунтов. Однако такой способ встречает значительные препятствия в виде галечно – валунных слоев, поскольку они поглощают значительное количество промывочной жидкости. Поэтому тщательная геологоразведка мест бурения обязательна.

Достоинства и недостатки роторного бурения

Такой способ строительства водозабора является наиболее производительным и позволяет за несколько дней выполнить его на глубину артезианских водоносных слоев.

Технология вращательного бурения позволяет выполнять скважины не только в вертикальном направлении, но и горизонтально, а также под углом с выходом в заранее намеченном месте.

Установка для роторного бурения компактна, часто ее располагают на шасси грузовых автомобилей, что обеспечивает ее применение в стесненных условиях загородного участка. Выпускаются также ручные буровые установки, перевозимые даже в салоне легкового автомобиля.

Высокая скорость роторного процесса позволяет выполнить артезианский водозабор на участке буквально за несколько дней в нужном месте. Это возможно даже на участках с окремненными известняками, какие весьма распространены во многих местах Подмосковья. Никакой другой способ бурения глубинных стволов не дает подобных результатов.

С глубин от 70 метров можно получить действительно экологически чистую воду, и никакие внешние условия не будут этому препятствием. А роторный метод позволяет выполнять шурфы глубиной 500 и более метров.

При роторном способе происходит качественное вскрытие водоносного слоя, что обеспечивает ее высокий дебет и долговечность. Применение обсадки ствола, а тем более двойной обсадки с трубами из ПВХ определяет жизненный цикл скважины не менее, чем в 80 лет.

К недостаткам можно отнести:

• необходимость получения разрешения на строительство артезианского водозабора, что предусматривает дополнительные расходы времени и денег;
• при бурении на известняк применение глинистого раствора неизбежно, что предусматривает дополнительные затраты на разглинизацию;

Дополнительная информация

Решение о строительстве артезианского водозабора подразумевает получение разрешения на создание такого объекта, а по окончании работ исполнитель должен оформить на нее технический паспорт, в котором указываются основные данные водозаборного устройства:

1. Глубина.
2. Статический уровень.
3. Динамический уровень.
4. Дебет.
5. Характеристика водозаборного слоя.

Паспорт скважины должен предъявляться по первому требованию водоохранных организаций.

Не лишне также напомнить о необходимости проверить добытую воду на химанализ. Отбор образцов жидкости нужно произвести в стеклянную тару, желательно от минеральной воды. Сдавать образцы на анализ нужно в химлабораторию водоканала.

Выводы

Роторный способ – один из новых методов выполнения стволов на воду, пришедший из нефтегазоразведки и занявший достойное место среди испытанных способов выполнения водозаборов.

oburenie.ru

zen.yandex.ru

2 Этапы и нюансы применения технологии роторного бурения

Ротор-бурение имеет два варианта произведения водозабора:

• С прямым водотоком;
• С обратной подачей (обратный водоток).

Первый способ применяется в песчаных, скальных и текучих грунтах, имеющих глубину залегания водоносных горизонтов не более 500 метров.

При данной системе водозабора промывочный раствор проходит по отстойнику к шлангам, а затем попадает в забой. Раствор с выработанной породой движется под давлением между внутренней поверхностью источника и трубами для бурения вверх, и, в конечном счете, попадает в отстойник.

Промывочный раствор изготавливается из глиняных или клеящих веществ. Они должны быть наиболее близки по плотности к той породе, которую ротор буровой установки подвергает разрушению. Такая система применяется и при нефтяных добычах из скважин.

Ротор-бурение работает по принципу раздробления породы в области вращения оси устройства, при этом создается большая вертикальная нагрузка под массой бурового снаряда. На начальных этапах используют долото большого размера, работа которого обеспечивает ротором, что в свою очередь работает за счет двигателя.

Рабочая часть — долото

После завершения бурения устанавливается стальная обсадная труба. Далее используют долото меньших размеров, и, соответственно, меньших размеров обсадную трубу. Такое бурение продолжается вплоть до водоносного слоя. На нефтяных скважинах использую похожий алгоритм работы.

Роторные буровые установки в работе с прямым водотоком имеют неоспоримое преимущество в том, что вся работа делается без крепления скважины вплоть до сотни метров. Впрочем, из-за этого в водоносные слои время от времени может попадать глина, что, в конечном счете, скажется на производительности пробуренного источника.

Ротор-бурение с обратной подачей имеет похожую схему работы. Для данного вида бурения промывочным раствором делают обыкновенную чистую воду. Вода закачивается в пространство между стенками водозабора и установленной буровой колонной.

Далее вода через долото, имеющие специальное отверстие, с помощью насоса поднимается по трубам колонны и закачивается в отстойник. Добыча воды из необходимой скважины производится вращательным глубинным насосом. Преимущества данного метода следующие:

• Ротор-бурение такого вида осуществляется в 10-15 раз быстрее, чем при прямой промывке;
• Водоносный пласт не подвергается глинизации;
• Необходимо небольшое количество обсадных труб;
• Управляемые параметры скважин: можно создавать как большого диаметра скважины, так и маленького;
• Роторы буровых установок по такому методу могут работать на нефтяных скважинах.

Рекомендуется использовать роторные буровые установки в местах с хорошо изученной гидрогеологией.

vizada.ru

Историческая справка

Роторное бурение используется уже более ста сорока лет. Технологию этого способа пробивания скважин впервые применили в Соединенных Штатах Америки в начале восьмидесятых годов девятнадцатого столетия. С того времени он практически не изменился за исключением мелких новаций, которые привели к большей эффективности. Изменения коснулись породоразрушающих инструментов – они совершенствовались, создавались новые жидкие среды для промыва скважин, усиливалась прочность частей механизма.

Роторное бурение скважин – это один из видов бурения методом вращения. Принцип таков, что инструмент для разрушения породы, располагаясь внутри скважины, работает от усилия, передаваемого ему электродвигателем или газотурбинным оборудованием. Этот метод достаточно простой и эффективный. С его помощью бурят эксплуатационные нефтяные и разведочные скважины. Компактные размеры установки позволяют применять ее на частной земле для создания водяных скважин.

Способы бурения

В настоящее время бурение скважин для воды осуществляется породоразрушающими методами с применением специальных механизмов. Подача грунта наверх может осуществляться двумя способами:

• С помощью механизмов – сухой метод.
• Струей воды под большим напором либо самотеком – гидравлический.

В общем случае механическое бурение проводится одним из трех способов:

• Вращательное роторное бурение – почва бурится вращательными движениями.
• Ударное – грунт разрушается ударами бурового снаряда.
• Вибрационное – почва разбивается колебаниями высоких частот.

Первый метод является самым применяемым в силу своей простоты, дешевизны и одновременно производительности.

Когда применяется метод

Бурение роторным способом используется когда разрабатываются полускальные и скальные грунты для устройства скважин глубиной до ста пятидесяти метров. Для успешного бурения скал необходимо правильно подобрать бурильный инструмент – долото и утяжеленные трубы. По словам специалистов, для эффективной работы роторное бурение следует применять, если соблюдаются такие условия:

• Изучение гидрогеологического разреза участка проведено достаточно подробно.
• Известно, что почва состоит из скальных пород.
• Есть данные об уровне залегания водоносной жилы.
• Имеется хороший напор подземной воды.
• Есть возможность постоянной доставки промывочной жидкости.

Кроме того, следует учитывать, что условия южных районов позволяют проводить буровые работы круглогодично, а в северных областях работы ограничены температурными показателями внешней среды, при которых замерзает жидкость для промывки.

Оборудование для бурения скважин

Технология роторного бурения предусматривает использование специальных установок – смонтированных на основе самоходного транспорта или стационарных. И те, и другие должны иметь следующие комплектующие:

• Двигатель.
• Вышку.
• Привод.
• Вертлюг – систему, подающую жидкость в забой.
• Бурильную колонну.
• Ротор.
• Поршневой насос.
• Подъемный механизм, включающий блок и кроноблок.
• Напорную магистраль
• Систему возврата и очистки жидкости, содержащую гидроциклоны, желоб и вибросито.

Преимущества и недостатки метода

Роторный способ бурения скважин имеет ряд преимуществ перед другими методами. Среди них нужно отметить следующие:

• По производительности превышает остальные: в пять раз – ударный и в десять – вибрационный способ.
• Имеет высокую скорость выполнения работ.
• За счет применения разнообразных съемных долот может применяться на грунтах различной сложности.
• Установка имеет компактные размеры, поэтому может функционировать в ограниченном пространстве.
• За счет возможности расположения на платформе агрегат вполне мобилен.
• Дает возможность бурения глубоких скважин и забора воды из трещиноватого известняка.
• Метод обладает хорошими качествами вскрытия водоноса.
• Позволяет устраивать скважины до двухсот сантиметров в диаметре.

Наряду с такими преимуществами роторное управляемое бурение имеет следующие минусы:

• Необходимо обязательно учитывать тип почв, чтобы подобрать правильное долото.
• Наличие супертвердых частиц породы на пути может быть преградой, требующей применения более разрушающих механизмов.
• Помехой может выступить глинистая почва.
• Серьезное препятствие для проведения буровых работ – мерзлая земля.
• Мощность зависит от установленного в данный момент ротора.
• Необходимость постоянного наличия большого количества жидкости для промывки.

Несмотря на определенные минусы, плюсов у этого метода значительно больше.

Принцип действия роторных установок

Роторное бурение скважин выполняется специальной установкой – рамной или решетчатой вышкой, закрепленной на платформе. К ней крепятся все остальные системы, позволяющие поднимать и опускать бурильную колонну профилированной формы. Такая колонна собирается из нескольких труб, соединяемых разборными муфтами.

Двигательной силой является электродвигатель автомобиля или отдельный генератор, который через приводной вал и зубчатую передачу передает вращение от колонны ротору. Вращаясь, ротор приводит в действие долото, которое рабочими краями в скважине разрушает почвенный слой. Диапазон поворотов может регулироваться. Кромки долота могут быть алмазными, композитными или твердосплавными. Их форма может варьироваться.

Выработанный слой грунта прямой или обратной промывкой вытесняется из шахты самотеком либо под давлением с применением насосных установок. После промывки скважины в нее устанавливаются обсадные трубы. Посредством вертлюга и пустотелых труб бурильной колонны к долоту поступает жидкость для промывки, размывающая почву под долотом. Через зазор между трубами и стволом жидкость выносит грунт наружу. На поверхности через специальные фильтры жидкость собирается и очищается, чтобы ее снова можно было пустить в работу с помощью поршневых насосов.

Особенности технологии роторного бурения скважин

Процесс бурения организован так, что из-за вымывания слоя почвы из шахты буровая колонна с каждым движением углубляется все ниже. Периодически ее необходимо наращивать добавлением других труб.

Процесс бурения выполняется ступенчато:

• Пройдя первые рыхлые слои грунта, колонну поднимают, а в шахту опускают обсадную трубу.
• Зазор по кругу заполняют раствором цемента.
• После застывания цемента в шахту подают долото с меньшим диаметром, и работа продолжается дальше.

Таких аналогичных шагов может выполняться несколько, а затем в шахту опускается перфорированная на конце эксплуатационная труба. В зависимости от качества почвенного пласта и глубины выбирают количество и массу труб, вид долота, скорость его вращения и материал кромок, давление промывочной жидкости. Специфика такова:

• Легкие породные пласты проходят с максимальной скоростью и наибольшей промывкой.
• Скалистые почвы требуют пониженной частоты и уменьшенного давления жидкости.

Помешать работам могут грунтовые твердые включения – валуны – на пути ротора, который может заклинило, или почвы, активно поглощающие промывку. Также замедляет процесс нехватка воды в месте проведения работ и наличие большого глинистого слоя. Глина, смешиваясь с водой, закупоривает водяное русло и требует дополнительной тщательной промывки.

Обсадные трубы

После бурения скважины важно укрепить ее стенки. Грунт является ненадежным и может сместиться, что негативно отразится на забое.

Чтобы земная порода не обвалилась, устанавливается обсадная колонна. Она помогает предотвратить обсыпание грунта и препятствует просачиванию воды. Первую колонну называют «кондуктором». Она монтируется для перекрытия неустойчивых пород. Установка происходит на расстоянии не раньше отметки в 30 метров и не позже 600 метров. Для нефтяной скважины колонна ставится на расстоянии, максимально приближенном к поверхности.

Поскольку роторное бурение применяется практически для любых типов грунта, то в процессе установки колонн рабочие ориентируются на геологические условия. Иногда приходится использовать несколько обсадных колонн, чтобы укрепить забой.

Наименьшая по диаметру из них опускается глубже, чем остальные и называется – эксплуатационная. Перфорация производится снизу, именно через эти отверстия масса газа, воды или нефти будет в нее поступать.

Значение промывочной жидкости в буровых работах

Правильно подобранный метод промывки при роторном бурении скважины может значительно повысить эффективность процесса. В работах такого типа применяются:

• Полимерные растворы.
• Нефтяные эмульсии.
• Аэрированные растворы.
• Вода.

Также широко распространено применение метода продувки воздухом. Если работы проводятся на участках с низким пластовым давлением, то рабочие применяют особый газ. Промывка помогает избавиться от лишних примесей и предметов, осыпавшихся пород, что неизбежно в процессе бурения. Жидкость, попавшая на долото, охлаждает его. Что продлевает срок службы инструмента.

Роторное бурение скважин происходит в три этапа:

1. Разрушение земных пород с применением долота.
2. Запуск воды для выноса разрушенной породы. Процесс может производиться как обратной, так и прямой промывкой, все зависит от глубины скважины, объема используемой воды и типа грунта. В частных хозяйствах пользуется популярностью метод прямой промывки.
3. Укрепление стенок новой скважины с помощью обсадных труб.

Бурение скважин роторным способом является трудоемким процессом, при проведении которого необходимо учитывать множество факторов. Несмотря на это, он считается достаточно эффективным и применяется в различных условиях.

fb.ru

Преимущества и недостатки технологии

Бурение скважин роторным способом — востребованный и прогрессивный метод. Он является разновидностью вращательной технологии. Включенный электрический двигатель (или газотурбинный агрегат) с помощью горизонтального вала приводит в действие ротор с рабочим механизмом. После этого скважина промывается и очищается сжатым воздухом, поступающим из компрессора.

Основные преимущества бурения скважин этим методом:

• предельно сжатые сроки проведения работ;
• возможность применения на любом участке;
• небольшие габариты и вес конструкции (делает возможным перемещать ее в любое место без специальной техники);
• низкая себестоимость монтажа труб;
• высокая производительность скважины (будет не только снабжать водой жилой дом, но и использоваться для наполнения бассейна, полива клумб, огорода и прочих технических нужд);
• стабильная подача воды без перебоев;
• продолжительный эксплуатационный период сооружения;
• отличное качество питьевой воды.

К недостаткам технологии относятся:

• невозможность осуществления работ в зимнее время при наличии замерзшего грунта;
• слишком большие затраты при бурении глинистых почв (обязательно наличие качественной глины и чистой воды);
• применение обсадных труб, предназначенных для определения водоносной жилы;
• высокая стоимость.

Подготовительный этап

Главное отличие роторного бурения — возможность разрушения любой подземной породы. Естественно, что данный процесс не должен осуществляться без перерывов. Бурильный механизм необходимо периодически очищать от глины и других пород водой, поступающей под давлением. Только так достигается эффективная работа установки.

Для качественного бурения скважины потребуются такие механизмы и приспособления:

• двигатель;
• вышка;
• подъемное оборудование;
• ротор;
• насосы;
• установка с приводом;
• бурильный вертлюг;
• желоб;
• вибрационное сито;
• талевая система с кронблоком;
• напорная магистраль;
• система для очистки и возврата промывочного состава;
• долото;
• муфты.

В затраты на проведение работ следует включить:

• стоимость труб (покупать можно как пластиковые, так и полипропиленовые изделия);
• подготовку рабочей площадки;
• доставку буровой установки к месту осуществления работ;
• сам процесс бурения;
• стоимость фильтров глубокой очистки воды.

Технология бурения поверхности

Существует два способа роторного бурения скважин: технологии с прямой и обратной подачей воды. Отличительная черта первого метода — прохождение бурильного механизма первые 100 м без использования обсадных труб.

Сфера применения технологии бурения с прямой подачей воды — песчаные, скальные и текучие типы почв. Буровая насадка (долото) вращается и разрушает породу. На начальной стадии применяется долото, которое отличается максимальным размером.

После запуска двигателя ротор с насадкой вклинивается в породу. Промывочный раствор под давлением вместе с разрушенной породой попадает между буровыми трубами и внутренней частью забоя и направляется к отстойнику.

После прохождения определенного участка монтируют обсадную трубу и крепят к роторному механизму долото, имеющее меньший размер. Во вновь пробуренный участок производится монтаж обсадной трубы диаметром, соответствующим долоту. Процесс бурения завершается, когда найдена водоносная жила.

Недостаток бурения с прямой подачей воды — вероятность попадания в водоносный слой мелких частиц глины или породы. А это может уменьшить производительность скважины.

По этой причине лучше использовать роторное бурение с обратной подачей воды. Она практически схожа с вышеописанной технологией. Основные отличия:

• использование обычной чистой воды;
• обратная подача производится посредством запуска глубинного насоса.

Преимущества бурения с обратной подачей чистой воды:

• осуществление процесса в максимально сжатые сроки;
• применение меньшего числа обсадных труб;
• можно управлять размером гидротехнического сооружения (сделать его как большим, так и маленьким);
• невозможность попадания породы или глины из промывочной жидкости.

Инновационные механизмы для бурильных работ

Люди с большим достатком могут воспользоваться новейшими моделями для бурения скважины. Одним из таких механизмов является роторная управляемая система. Она представляет собой металлический корпус с долотом, в который помещаются:

• отклоняющиеся педали;
• статор;
• трехсторонний дисковый клапан;
• регулировочный стержень;
• фильтр.

Педали роторной управляемой системы помогают прохождению бурильного механизма. Они покрыты вольфрамом, который не допускает преждевременного износа изделия. Вместе с долотом педали выполняют «пробивную» функцию, продвигая весь корпус сквозь подземные породы.

Предназначение статора — подача промывочной жидкости на педали, которые в ходе бурения немного отклоняются.

Контроль над количеством и потоком раствора — «забота» трехстороннего дискового клапана. С целью недопущения попадания жидкости в открытое пространство клапан периодически закрывает соответствующие отверстия статора.

Регулировочный стержень соединен с электронным блоком. Он предназначен для управления за положением клапана, который отклоняется в нужном направлении.

Функция фильтра — недопущение попадания мелких частиц в гидравлическую систему при отклонении педалей.

Использование управляемой системы для бурения скважин позволяет сделать скважину любого диаметра с любого места (поверхность земли, открытая шахта, цементная площадка).

kolodetsoved.ru

РОТОРНОЕ БУРЕНИЕ (а. rotary drilling; н. Rotarybohren; ф. forage rotary; и. perforacion por rotacion, taladrado rotativo) — разновидность вращательного бурения, когда породоразрушающий инструмент (долото), которым осуществляется углубление забоя в скважине цилиндрической формы, получает вращение через колонну бурильных труб от ротора буровой установки. Впервые роторное бурение было применено в США в конце 80-х гг. 19 века и велось лопастными долотами с промывкой глинистым раствором. В России роторное бурение было впервые использовано в 1902 в Грозном.

Оборудование для роторного бурения включает вышку, буровую установку с приводом, ротор, буровые поршневые насосы, вертлюг (через него насосы подают промывочную жидкость в бурильную колонну), талевую систему, состоящую из кронблока, блока и крюка, на который в процессе бурения подвешены вертлюг и бурильная колонна, систему очистки промывочной жидкостью, включающую вибросита, желоба и гидроциклоны, приёмные и запасные ёмкости. Кроме стационарных имеются передвижные роторные буровые установки, всё оборудование которых (кроме систем очистки) размещено на платформе автомашины или прицепа, что обеспечивает их манёвренность.

Ротор получает вращение от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания через приводной вал. Вращение вала конического зубчатой передачей ротора трансформируется во вращение стола ротора относительно оси скважины. В столе ротора установлены т.н. ведущие вкладыши, которым передаётся вращение стола ротора. Внутри ведущих вкладышей устанавливаются ведущие вкладыши (меньших размеров), внутреннее сечение которых соответствует сечению верхней рабочей трубы бурильной колонны. Форма сечения рабочей трубы бурильной колонны может представлять квадрат, шестигранник, крестовину и т.д. Аналогичную форму должно иметь внутреннее сечение рабочих вкладышей, вращающих верхнюю рабочую трубу бурильной колонны. Основную часть бурильной колонны составляют бурильные трубы. Между ними и долотом устанавливаются утяжелённые бурильные трубы (УБТ), масса которых должна обеспечивать необходимую нагрузку на долото в процессе роторного бурения и работу труб в растянутом состоянии.

Рабочая труба бурильной колонны в своей верхней части присоединяется к вертлюгу, через который по гибкому шлангу подаётся промывочная жидкость в бурильную колонну и далее через насадки долота на забой.

Спуск и подъём бурильной колонны из скважины для смены долота осуществляется свечами, состоящими из нескольких бурильных труб. Длина свечи 25-50 м в зависимости от глубины бурения и высоты буровой вышки. Для ускорения процесса свинчивания и развинчивания свечей бурильные трубы оснащаются замками, имеющими конические соединительные резьбы. Под влиянием осевой нагрузки, создаваемой массой УБТ, долото при вращении разрушает породу. Промывочная жидкость охлаждает долото, очищает забой от шлама разбуренной породы и через кольцевое пространство между бурильной колонной и стенками скважины выносит шлам на поверхность. Промывочная жидкость после очистки от шлама (и дегазации, если в этом есть необходимость) поступает в приёмную ёмкость и вновь подаётся в скважину. Пробурив с поверхности Земли 30-600 м, в ствол скважины спускают первую обсадную колонну для крепления верхнего интервала. Первая обсадная колонна (т.н. кондуктор) предназначена для перекрытия слабых неустойчивых пород или возможного притока воды.

После спуска колонну цементируют, т.е. закачивают цементный раствор в кольцевое пространство между обсадными трубами и стволом скважины. После затвердения цемента роторное бурение продолжают долотом меньшего диаметра, которое проходит внутри обсадной колонны.

В зависимости от геологических условий и сложности проходки скважины ствол её может обсаживаться не одной, а несколькими обсадными колоннами, причём каждая последующая колонна меньшего диаметра опускается на большую глубину. Последняя обсадная колонна в нефтяных, газовых, а также гидрогеологических скважинах называется эксплуатационной. Низ эксплуатационной колонны перфорируется. Через перфорированные отверстия нефть, газ или вода из продуктивного горизонта поступает в эксплуатационную колонну.

В современной практике роторного бурения значительно расширился арсенал промывочных жидкостей. Применяются растворы, обработанные различными химическими методами, полимерные и аэрированные растворы, нефтяные эмульсии, в т.ч. инвертные, вода. В ряде случаев целесообразно вести роторное бурение с продувкой забоя воздухом или газом. Последнее особенно целесообразно при вскрытии продуктивных горизонтов с низким пластовым давлением. Эффективность роторного бурения особенно повысилась в последние десятилетия с появлением струйных шарошечных долот, долот с шарошками, армированными твердосплавными штырями и долот с герметизированными маслозаполненными опорами шарошек. В практике роторного бурения получают распространение долота режущего типа, оснащённые сверхтвёрдыми композиционными материалами, естественными и синтетические алмазами и двухслойными алмазно-твердосплавными резцами.

Современные режимы роторного бурения скважин шарошечными долотами в твёрдых и крепких породах характеризуются нагрузками до 1 т на 1 см диаметра долота. Шарошечные долота при роторном бурении могут успешно работать в диапазоне частот вращения от 40 до 200 об/мин. В мягких породах частота вращения более высокая, чем в твёрдых, а нагрузка на долото меньше. При применении режущих долот из сверхтвёрдых материалов нагрузка ещё ниже, а частоты вращения максимально возможные по условиям технологии роторного бурения.

Самая глубокая скважина, пробуренная методом роторного бурения в 1974 в Оклахоме (США), имеет глубину 9583 м. Роторное бурение в США используется как в вертикальных, так и в наклонных скважинах. В CCCP наклонное бурение ведётся только забойными двигателями; в США — комбинированным способом. Прямолинейные участки бурятся роторным способом, а искривления — забойными двигателями.

www.mining-enc.ru