Роторное бурение скважин с обратной промывкой станками с дизельным двигателем с применением эрлифта
Обновлено: 07.07.2024
ФЕР 81-02-04-2001: Сборник N 4 "Скважины" Книга 1
Строительные нормы и правила РФ
ФЕР 81-02-04-2001
Федеральные единичные расценки
на строительные работы ФЕР-2001
Сборник N 4 "Скважины" Книга 1
ФЕР-2001-04
(утв. постановлением Госстроя РФ от 7 августа 2003 г. N 142)
Введены в действие с 7 августа 2003 г.
См. ФЕР 81-02-04-2001 Книга 2 "Скважины", утвержденные постановлением Госстроя РФ от 7 августа 2003 г. N 142
См. ГЭСН 81-02-04-2001 "Скважины", утвержденные постановлением Госстроя РФ от 12 января 2001 г. N 7
промывкой станками с дизельным двигателем
глубиной до 50 м
промывкой станками с дизельным двигателем
глубиной до 100 м
промывкой станками с дизельным двигателем
глубиной до 200 м
промывкой станками с дизельным двигателем
глубиной до 400 м
промывкой станками с дизельным двигателем
глубиной до 600 м
промывкой станками с дизельным двигателем
с применением центробежного и вакуумного
насосов глубиной бурения до 50 м
промывкой станками с дизельным двигателем
с применением центробежного и вакуумного
насосов глубиной бурения до 100 м
промывкой станками с дизельным двигателем
с применением центробежного и вакуумного
насосов глубиной бурения до 150 м
промывкой станками с дизельным двигателем
с применением центробежного и вакуумного
насосов глубиной бурения до 200 м
промывкой станками с дизельным двигателем
с применением эрлифта глубиной бурения до
промывкой станками с дизельным двигателем
с применением эрлифта глубиной бурения до
промывкой станками с дизельным двигателем
с применением эрлифта глубиной бурения до
промывкой станками с дизельным двигателем
с применением эрлифта глубиной бурения до
типа УГБ-ЗУК и УГБ-4УК глубиной до 50 м
типа УГБ-ЗУК и УГБ-4УК глубиной до 100 м
типа УГБ-ЗУК и УГБ-4УК глубиной до 200 м
типа УГБ-ЗУК и УГБ-4УК глубиной до 300 м
типа УГБ-ЗУК и УГБ-4УК глубиной до 500 м
или подъем труб из скважины
трубами с муфтовым соединением
трубами со сварным соединением
трубах большего диаметра при роторном и
роторном и ударно-канатном бурении
и ударно-канатном бурении
роторном и ударно-канатном бурении
водоподъемных труб при роторном и
трубах при роторном и ударно-канатном
роторном и ударно-канатном бурении
машин и механизмов в базисных ценах по состоянию на 1
базисных ценах по состоянию на 1 января 2000 г.
Техническая часть
Общие положения
1. Настоящие федеральные единичные расценки (далее расценки) разработаны на основании государственных элементных сметных норм, сборник ГЭСН 81-02-04-2001, с учетом дополнений и изменений к нему, выпуск 1, и предназначены для определения сметной стоимости при выполнении работ по бурению скважин.
2. Настоящий сборник состоит из двух книг.
В книгу 1 входят:
1. Роторное бурение.
2. Ударно-канатное бурение.
Раздел 02. Крепление скважин трубами, извлечение труб, свободный спуск или подъем труб из скважины:
- при роторном и ударно-канатном бурении;
- сварка и резка труб при всех способах бурения.
- при роторном и ударно-канатном бурении.
Раздел 04. Установка фильтров и откачка воды из скважины:
- при роторном и ударно-канатном бурении.
Раздел 05. Сооружение шахтных колодцев.
В книгу 2 входят:
Раздел 01. Бурение скважин:
3. Колонковое бурение.
4. Шнековое бурение.
5. Ударно-вращательное бурение.
6. Перфораторное бурение.
7. Прочие виды бурения.
Раздел 02. Крепление скважин трубами, извлечение труб, свободный спуск или подъем труб из скважины:
- при колонковом и шнековом бурении.
Раздел 03. Тампонажные работы:
- при колонковом бурении.
Раздел 04. Установка фильтров и откачка воды из скважины:
- при колонковом бурении.
Раздел 06. Прочие работы.
Производственные нормы расхода материалов при бурении скважин на воду.
3. Расценки настоящего сборника учитывают затраты на бурение скважин буровыми установками, специально предназначенными для этих целей.
При бурении станками индивидуального изготовления затраты на бурение скважин следует определять по индивидуальным расценкам.
4. При применении долот с большими диаметрами, отсутствующих в расценках данного сборника, сметные нормы расхода долот принимаются по производственным нормам. При бурении скважин станками грузоподъемностью на крюке свыше 32 т, или глубине скважины свыше 600 м, или начальном диаметре бурения более 500 мм и глубине более 250 м, затраты на бурение скважин следует определять по сборнику ФЕР-2001-49 "Скважины на нефть и газ".
5. В расценках настоящего сборника предусмотрена эксплуатация машин, потребляющих энергию от постоянного источника электроснабжения. Применение передвижных источников электроснабжения должно быть обосновано проектом. Затраты на эксплуатацию передвижных электростанций следует учитывать дополнительно
6. Расценки настоящего сборника учитывают подачу воды от постоянного источника водоснабжения и наличие резервного запаса воды
7. Количество и диаметры обсадных труб и башмаков для крепления скважин, а также звеньев фильтровой колонны должны приниматься по проектным данным с учетом отходов:
при вращательном бурении для труб диаметром до 273 мм с муфтовым соединением - 2%, со сварным соединением - 3%, для труб диаметром свыше 273 мм с муфтовым соединением - 1%, со сварным соединением - 2%;
при ударно канатном бурении для труб диаметром до 273 мм с муфтовым соединением - 2,5%, со сварным соединением 3,5%, для труб диаметром свыше 273 мм с муфтовым соединением - 2%, со сварным соединением - 3%
8. При креплении скважин трубами, их свободном спуске или подъеме, а также их извлечении с применением обсадных труб со сварным соединением следует учитывать дополнительно затраты на сварку или резку труб приведенные в табл.02-006-02-007. Износ извлекаемых стальных обсадных труб при вращательном бурении следует принимать в процентах от глубины крепления скважины.
свыше 100 до 200 м - 14%;
свыше 200 м - 19%.
при ударно-канатном бурении:
свыше 100 до 200 м - 15%;
свыше 200 м - 20%.
9. Нормы расхода глины, цемента, воды и прочих материалов приведены в табл.1 - 6 Технической части книги 1 настоящего сборника. Расход химреагентов принимать по проекту.
10. Расход гравия или песка при засыпке фильтра принимать по проекту.
11. Состав комплекта оборудования на откачку воды и продолжительность откачки необходимо принимать по проекту и в соответствии с действующими требованиями.
12. Расценками сборника не учтен износ водоподъемных труб, входящих в комплект водоподъемного оборудования, изготовленного и поставленного в соответствии с нормативными требованиями, затраты на монтаж которых учтены нормами сборника ГЭСНм-2001-07 "Компрессорные установки, насосы и вентиляторы".
13. Количество и сортамент обсадных труб, башмаков и звеньев фильтровой колонны принимаются по проекту.
14. Расценками настоящего сборника учтено перемещение оборудования, деталей и вспомогательных материалов в рабочей зоне в радиусе до 10 м.
15. Стоимость геофизических работ в скважинах определяется дополнительным расчетом.
16. Классификация грунтов по группам в зависимости от трудности и способа бурения скважин, а также по их устойчивости приведена в таблицах 1 и 2 общих положений Технической части настоящего сборника.
17. Расценками сборника не учтены затраты на отбор проб воды в процессе откачки и проведение химических и бактериологических анализов для проверки качества воды. Указанные затраты необходимо определять дополнительно.
18. Расценками настоящего сборника не учтены затраты на эксплуатационный монтаж артезианских насосов. Эти затраты следует определять дополнительно по сборнику ГЭСНм-2001-07 "Компрессорные установки, насосы и вентиляторы".
19. Расход породоразрушающих инструментов в зависимости от их диаметров принимать в соответствии с приложением к ГЭСН-2001-04 "Скважины", глава 1 "Бурение и крепление скважин", табл.1, 2, 3 Технической части.
20. Указанный в настоящем сборнике размер "до" включает в себя этот размер.
Скважина на воду способом роторного бурения: особенности технологии, принцип осуществления работ
Ротором в технике называют подвижную часть механизма, передающую энергию вращения на рабочий инструмент. Процесс, при котором круговое оборачивание снаряда совмещается с осевым давлением на поверхность массива, называется роторное бурение. Таким способом проходят выработки различного назначения, включая скважины на воду.
Роторное бурение скважины на воду.
Оборудование для роторного бурения скважин
Ротор является основным механизмом станка для одноименного метода бурения. Вращатели различают по мощности, статической нагрузке, диаметру отверстия под колонну из труб. По конструкции роторы бывают неподвижными или перемещающимися в вертикальной плоскости. Они рассчитаны на бурение скважин глубиной 100-1500 м, выдерживают нагрузку 10-500 т.
Кроме основного предназначения (вращения инструмента), ротор служит удерживающим устройством бурильных и обсадных труб при выполнении спуско-подъемных операций. Еще ряд механизмов и устройств обеспечивают продвижение породоразрушающего снаряда в горный массив.
В состав роторной буровой установки входят:
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:
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.
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:
- Вращатель приводится в действие двигателем электрическим или внутреннего сгорания.
- Усилие от вала принимают ведущие вкладыши, расположенные по контуру верхней рабочей трубы, они же передают крутящий момент на колонну.
- Давление разрушающего инструмента на забой передается по звеньям сборки. За счет массы конструкции создается нагрузка, достаточная для резания породы.
- 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.
Обсадные трубы
Пересекаемые скважиной породы частично укрепляются за счет применения глинистого раствора, но полноценное предотвращение осыпания стенок выработки достигается их обсадкой стальными трубами. Закончив бурение в заданном интервале, проходку скважины приостанавливают для монтажа обсадной колонны. Ближайшая к поверхности часть конструкции называется кондуктором.
При укреплении стенок выработки придерживаются следующих правил:
- диаметр обсадной трубы должен быть меньше сечения выработки: колонна опускается в скважину свободно;
- глубина, начиная с которой делают перерыв в бурении для установки обсадной крепи, находится в пределах 30-600 м;
- стенки водозаборных выработок обсаживают цельнотянутыми трубами длиной 6-13 м, для изготовления кондуктора используют сварные стояки Ø426-478 мм;
- затрубное пространство заполняется цементной тампонажной смесью.
В сложных геологических условиях устанавливают несколько обсадных колонн разного диаметра. Трубы меньшего размера располагаются в глубоких горизонтах.
Особенность нижнего звена конструкции заключается в том, что эта труба является эксплуатационной и перфорируется для проникновения воды внутрь колонны.
Промывочная жидкость в буровых роторных работах
В качестве буровых растворов применяются следующие жидкости:
Схема роторного бурение скважины с прямой промывкой.
Роторная буровая установка
| 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.
Роторное бурение скважин с обратной промывкой станками с дизельным двигателем с применением эрлифта
СИСТЕМА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГЭСН 81-02-2001
Утверждены и введены в действие с 20 октября 2002 года
постановлением Госстроя России от 15.10.2002 г. № 127
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТНЫЕ
СМЕТНЫЕ НОРМЫ
НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
ИЗМЕНЕНИЯ И ДОПОЛНЕНИЯ
к Государственным
элементным сметным нормам
на строительные работы
Сборник ГЭСН № 4 «Скважины».
Государственный комитет Российской Федерации
по строительству и жилищно-коммунальному комплексу
(Госстрой России)
Москва 2002 г.
Государственные элементные сметные нормы на строительные работы ГЭСН 81-02-2001 Изменения и дополнения к Государственным элементным сметным нормам на строительные работы. Выпуск № 1. /Госстрой России/ Москва, 2002 г.
В изменения и дополнения включены Государственные элементные сметные нормы на новые строительные конструкции и работы, получившие за последнее время широкое применение в строительстве, а также изменения к ранее выпущенным Государственным элементным сметным нормам ГЭСН-2001.
ГЭСН-2001 являются исходными нормативами для разработки единичных расценок на строительные работы федерального (ФБР), территориального (ТЕР) отраслевого уровней, индивидуальных и укрупненных норм (расценок) и других нормативных документов, применяемых для определения прямых затрат в сметной стоимости строительных работ.
РАЗРАБОТАНЫ Межрегиональным центром по ценообразованию в строительстве и промышленности строительных материалов (МЦЦС) Госстроя России (И.И. Дмитренко), 31 ГПИ СС МО РФ (В.Г. Гурьев), Координационным центром по ценообразованию и сметному нормированию в строительстве (А.Н. Жуков) и Санкт-Петербургским Региональным центром по ценообразованию в строительстве ООО «РЦЭС» (П.В. Горячкин, Е.Е. Дьячков).
РАССМОТРЕНЫ Управлением ценообразования и сметного нормирования в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве Госстроя России (Редакционная комиссия: Е.Е. Ермолаев - руководитель, В.Н. Маклаков, Г.А. Шанин, Т.Л. Грищенкова).
ВНЕСЕНЫ Управлением ценообразования и сметного нормирования в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве Госстроя России.
УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ с 20 октября 2002 года постановлением Госстроя России от 15 октября 2002 года № 127.
Сборник ГЭСН № 4 «Скважины».
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Изменить п. 5
5. . При бурении скважин станками грузоподъемностью на крюке свыше 32 тс, или глубине скважины свыше 700 м, или начальным диаметром бурения более 500 мм и глубиной более 250 м, затраты на бурение скважин следует определять по сборнику ГЭСН 2001-49 «Скважины на нефть и газ».
следует читать:
5. . При бурении скважин станками грузоподъемностью на крюке свыше 32 т, или глубине скважины свыше 600 м, или начальном диаметре бурения более 500 мм и глубине более 250 м затраты на бурение скважин следует определять по сборнику ГЭСН-2001-49 «Скважины на нефть и газ».
Дополнить пунктом 21 в следующей редакции:
21. Расход породоразрушающих инструментов в зависимости от их диаметров принимать в соответствии с Приложением к ГЭСН-2001-04 «Скважины», Глава 1 «Бурение и крепление скважин», таблицы 1, 2, 3 Технической части.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ К КНИГЕ 1
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Изменить п. 1.3
1.3. Нормы предусматривают бурение скважин до следующих глубин, м:
при роторном бурении:
с прямой промывкой - 700;
следует читать:
1.3. Нормы предусматривают бурение скважин до следующих глубин, м:
при роторном бурении:
с прямой промывкой - 600;
Читать табл. 2 в следующей редакции:
Нормы расхода бентонитовой глины (код 407-0005) на 100 м бурения, т
Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования
В предложенной нами статье детально описаны тонкости роторной технологии и применяемые инструменты. Разобраны преимущества и недостатки этой методики, представлены способы ее реализации на практике. Наши советы пригодятся рачительным хозяевам частных участков, желающим проконтролировать работу буровиков.
Определение роторного бурения
Для начала разберем, что вообще из себя представляет роторное бурение скважин и каковы его альтернативы? Одним из самых привычных способов устройства водозаборной выработки пока признают шнековое бурение.
Однако шнековая технология не позволяет пройти скальные коренные породы. Применяемый в шнековом бурении винтовой бур не способен разрушить известняк. А ведь нередко бывает, что нужно забуриться именно в него, т.к. вышележащие слои не отличаются стабильным и достаточным для эксплуатации дебитом.
Потому роторная технология, используемая ранее только в горнодобывающей отрасли, и стала внедряться в сферу устройства частных водозаборных сооружений. Ее рабочим элементом является находящееся в забойной части скважины долото. С помощью долота разрушаются связные и несвязные грунты, дробятся скальные коренные породы.
Выемка же разрушенной горной породы осуществляется с помощью жидкости, которая подается к забою через рабочую колонну или же затрубное пространство. Это 2 разных способа бурения, каждый из которых будет подробно рассмотрен далее.
Диаметр долота превышает диаметр рабочей колонны, что позволяет:
- сократить энергозатраты на весь процесс бурения (мощность здесь расходуются непосредственно только на проворачивание с усилием долота в забое, а потери на трение рабочей колонны о стенки скважины сводятся к минимуму);
- предохранить большую часть элементов рабочей колонны от повреждений, а также стенок пробуренной скважины от разрушения;
- создавать внушительные по диаметру скважины (к примеру, до 70 см) при крайне внушительных глубинах.
Таким способом можно формировать водоносные скважины, глубиной в 300 и более метров, т.е. бурить водозаборные выработки для снабжения водой дачных массивов и поселков.
А вот в расчистке ствола выработки и забоя от шлама применяется поданная под напором вода. Благодаря такому решению постоянно разбирать и собирать буровую колонну для извлечения керна как в колонковом бурении не нужно.
Нагнетаемая в выработку жидкость сразу решает две важные задачи: освобождает путь буровому снаряду для производства дальнейших работ и производит промывку скважины, необходимую для подготовки водозабора к эксплуатации.
Преимущества роторной технологии
В чем же преимущества именно роторного бурения перед возможными альтернативами? Их несколько.
Во-первых, используя роторное долото, можно создавать скважины большого диаметра, которые в полном объеме смогут удовлетворить потребности в воде сразу нескольких домохозяйств.
Не секрет, что бурение – процесс недешевый: для него требуется специализированное оборудование, а контролировать и управлять процессом должны опытные бурильщики. В конце концов, деятельность, связанная с бурением скважин, является лицензируемой . Отсюда и его высокая цена.
Естественно, для коллективной эксплуатации водозаборную выработку лучше поставить на известняк. Извлекаемые из него подземные воды характеризуются бóльшей водообильностью и чистотой. На дебит скважин на известняк не оказывает малейшего влияния объем выпавших осадков. Чего нельзя сказать о скважинах на песок.
Во-вторых, убеждают относительно небольшие энергетические затраты. Рабочим элементом при роторном бурении является долото. Но в отличии от шнекового и колонкового бурения, буровой инструмент не взаимодействует со стенками пробуренной скважины
То есть, напрямую с грунтом контактирует только долото, высота которого ничтожно мала по отношению к высоте всей буровой колонны. Как следствие, данный метод формирования скважин является самым быстрым – до 1000 погонных метров в месяц!
В-третьих, коллективных заказчиков привлекает глубина бурения. Только роторным способом можно пробурить скважину, заглубленную в коренные метаморфические и магматические породы, из трещин которых можно качать воду, состав которой более всего подходит для питьевых целей.
Чаще всего из водозаборных выработок глубиной менее 30 м добывают лишь техническую воду. На ее состав влияют расположенные рядом водоемы, захламленные мусором речки, атмосферные осадки, да и просто пролитые на землю технические жидкости. Шнек и колонковая труба поможет получить только такой водозабор.
К тому же, роторное бурение позволяет пройти выработку на полную глубину без перехода на другой способ бурения. При разработке скважины шнеком, к примеру, в случае необходимости пробурить валун переходят прибегают к ударно канатной методике.
Для этого из ствола извлекают шнековый снаряд и бросают долото на забой, пока не разобьют валун. Затем забой расчищают желонкой. Ею же пользуются, если нужно поднять на поверхность водонасыщенный песок, который в колонковой трубе банально не удерживается.
Практика показывает, что скважины, пробуренные роторным способом, имеют более длительный срок эксплуатации. Технологически это объясняется тем, что после установки обсадной колонны, формирующей стенки скважины, затрубное пространство дополнительно укрепляют.
Оборудование для устройства скважины
Вначале на поверхности над скважиной устанавливается вертикальная консоль для дальнейшего крепления вертикальных звеньев рабочей колонны. Первое звено этого бурового вала оснащено рабочим элементом – долотом, которое может иметь различный формат, в зависимости от категории породы по буримости.
Набор бурового инструмента
При заглублении первого звена, свечи, на него насаживается следующее, называемое штангой, и так далее. Длина каждого такого блока из труб может варьироваться от 20 до 50 м. Для упрощения формирования рабочей колонны каждая штанга оснащается конической резьбой с замком.
В итоге формируется буровой снаряд, который состоит из:
- рабочего долота;
- ведущей штанги;
- колонны рядовых штанг, соединенных между собой муфтами.
Удержание рабочей колонны осуществляется с помощью вертлюги, вращение которой производится ротором. В зависимости от того, насколько глубоко предполагается бурить, а также каковы физико-механические свойства грунта для формирования ведущего звена применяются стандартные или же утяжеленные штанги.
Ведущая штанга, как правило, является утяжеленной трубой, потому что на нее возлагается важная технологическая миссия. Через нее в забой к долоту поступает промывочный раствор, в задачу которого входит вымывание раздробленной породы. А это, в свою очередь, выдвигает требования к муфтовым соединениям, в задачу которых входит уплотнение соединений между звеньями.
Не стоит забывать, что давление жидкости напрямую зависит от высоты формируемого столба (и не зависит от сечения трубы). При этом если даже в качестве промывочного раствора используется вода, то через каждые 10 метров давление будет возрастать на 1 атмосферу.
Для сравнения стоит привести пример. Рабочее давление в бытовой трубопроводной сети в доме составляет 10 атмосфер, а самые прочные трубы рассчитаны на давление в 20 атмосфер.
Только если бытовые системы стационарны и не двигаются, то на ведущую штангу оказывается давление, равное весу буровой колонны. А она ведь еще должна передавать вращательный импульс и усилие на долото.
К муфтам как конструктивным элементам буровой колонны предъявляют следующие требования, они:
- должны обеспечивать герметичность соединения штанг и выдерживать давление жидкости до 100 атмосфер (для расчистки забоя напорной струей);
- должны быть стойкими к изнашиванию, чтобы не приходить в негодность при трении о стенки скважины;
- должны иметь возможность передавать вращательный момент от верхней части рабочей колонны на нижнюю и, в конце концов, на долото.
Крайне важно, чтобы муфты имели должное качество исполнения. Если хотя бы одна из них не выдержит нагрузку и рабочая колонна будет разорвана, то достать нижнюю ее часть вместе с долотом будет крайне затруднительно. По капитальным затратам порой проще пробурить новую скважину рядом, чем доставать открепившуюся ведущую штангу.
Использование воды в ходе бурения
Жидкость, которая подается к забою, это чаще всего обычная вода. Иногда для того чтобы стабилизировать ствол, проходящий через рыхлые несвязные породы (пески, щебенистые, гравийно-галечниковые отложения) в скважину подают раствор с буровыми добавками. Так надо, потому что обсадку не ставят на первых этапах проходки.
Вода поступает в выработку либо под давлением внутри ведущей штанги (и тогда выкачивание происходит через затрубное пространство), либо самотеком вниз через затрубное пространство, а удаление уже происходит через рабочую колонну откачивающим насосом.
Это 2 различные технологии роторного бурения, особенности которых будут рассмотрены ниже.
Однако какой бы способ ни применялся, везде используемая в бурении жидкость нуждается в очистке (для дальнейшего применения).
Для этого используется следующий комплекс оборудования:
Всего для разработки скважины по роторной технологии нужны следующие механизмы и оборудование:
- Вышка либо консоль для сборки буровой колонны из штанг и разборки ее по завершению бурения, а также талевая система.
- Двигатель, обеспечивающий вращение ротора.
- Оборудование для жидкости. Механизмы и устройства для обеспечения циркуляции промывающей жидкости и ее очистки (насос; вибросито; отстойники и/или гидроциклон ; амбар для хранения промывающей жидкости; система труб и желобов).
Для бурения роторным способом неглубоких скважин весь перечисленный комплект оборудования является весьма компактным (к примеру, стрела консоли является складной). Это обеспечивает простоту размещения оборудования для бурения в любом удобном для производства буровых работ и последующей эксплуатации месте.
Два варианта роторного бурения
В зависимости от способа подачи промывочной жидкости в забой различают 2 типа технологии роторного бурения:
- с прямой подачей;
- с обратной подачей.
Надо отметить, что жидкость, подаваемая в забой, предназначена не только для промывки и выноса дробимой породы. Она еще и охлаждает долото, которое сильно нагревается от трения. В случае с прямой подачей жидкости насос создает ее избыточное давление.
Вода поступает в забой через имеющиеся в долоте технологические отверстия, «подхватывает» раздробленную породу и далее уже самотеком по скважине (то есть, через затрубное пространство по отношению к ведущей штанге) поступает на поверхность, где попадает в очистительный комплекс (вибросито, гидроциклон ).
Технология обратной подачи подразумевает, что промывочная жидкость поступает к забою самотеком, спускаясь через скважину, а вот обратно на поверхность раствор с раздробленным материалом поступает уже по трубе ведущей штанги. Буровой насос в данном случае создает отрицательное давление именно в ней.
Несмотря на кажущуюся простоту обеих технологий, нюансов здесь намного больше, чем может показаться на первый взгляд. Поэтому представляется целесообразным остановиться на каждой из указанных технологий бурения более подробно.
Бурение с прямой подачей промывающей жидкости
Такую технологию еще иногда называют «прямым водотоком». Ее целесообразно использовать в песчаных, гравийных, щебенистых грунтах. Также ее применяют, если глубина водоносного горизонта не превышает 30 м. Именно здесь в жидкость добавляются присадки, которые увеличивают ее плотность и стабильность ствола.
Роторное бурение характеризуется поэтапным снижением диаметра проделываемой скважины. Иными словами, сначала бурится скважина самого большого диаметра, затем она обсаживается трубой, а кольцевое пространство между внешней поверхностью трубы и стенкой скважины через технологические отверстия заполняются цементным раствором.
Далее бурение продолжается уже долотом меньшего размера. Затем снова обсадка, и новый участок имеет еще меньший диаметр и т.д. Чем реже нужно «отвлекаться» на цементирование скважины, тем больше производительность бурения, что в итоге выражается в общей стоимости процесса и скважины в целом.
Кроме того, слишком частая обсадка приводит в итоге к тому, что эффективный диаметр скважины (тот диаметр, который и вскрывает водоносный слой) сильно снижается. Так вот «прямой водоток» характеризуется тем, что скважину при таком способе ее формирования можно не обсаживать вплоть до 100 метров.
Основное давление промывающей жидкости создается насосом внутри ведущей штанги, а затрубное пространство жидкость с элементами дробленой породы заполняет самотеком, не разрушая избыточным давлением стенки скважины.
Однако есть у данного способа бурения и минусы. В частности, слишком длинный необсаженный участок приводит к тому, что в водоносные горизонты попадают тонкодисперсные глинистые частицы, что может существенно снизить и замедлить приток воды в выработку из водоносного пласта.
Эти частицы здесь играют роль своеобразных затычек пор и микроканалов в породе, через которые просачивается вода. Поэтому производимая в процессе бурения процедура обсадки необходима для сохранения дальнейшей производительности скважины в целом.
Бурение с обратной подачей промывающей жидкости
При таком методе управления подачей жидкости ствол и забой очищается лучше всего. Насос здесь не вдавливает жидкость в забой, а наоборот – засасывает ее обратно, а это приводит к тому, что скорость формирования скважины долотом возрастает на порядок и еще в разы по сравнению с прямой промывкой.
Сама скважина не подвергается загрязнению глинистыми включениями с током подающейся промывочной жидкости. Ведь насос засасывает наверх все, что может в ней содержаться. Кстати, здесь уже нет никакого практического смысла в дополнительных присадках, поэтому в качестве той самой промывочной жидкости используется чистая вода.
Итак, подытожим плюсы бурения с обратным водотоком:
- скорость бурения возрастает (по сравнению с прямым водотоком) до 15 раз;
- водоносный горизонт не засоряется глинистыми частицами и пылеватыми песчинками из нижних, еще необсаженных уровней скважины;
- благодаря качественному вскрытию водоносного горизонта, скважину не нужно дополнительно готовить к эксплуатации, можно сразу устанавливать внутреннюю обсадную колонну с фильтром и запускать откачку насосом;
- в качестве рабочей жидкости используется простая (а значит, и дешевая) вода.
Тем не менее, у данного метода присутствует и существенный недостаток. Он требует привлечения дорогостоящего оборудования, что в итоге приводит к значительному удорожанию всего процесса бурения в целом.
Поэтому бурение «обратным водотоком» осуществляется только в тех случаях, когда скважина рассчитана на эксплуатацию сразу несколькими домохозяйствами. Но в случае, если скважина рассчитана на индивидуальную эксплуатацию, то намного более разумным является использование технологии роторного бурения с прямым водотоком.
Выводы и полезное видео по теме
Ситуация с наличием и глубиной залегания водоносных горизонтов может сильно отличаться от места к месту (а где-то их вообще нет, как на острове Мадейра).
При проектировании скважины и выборе оптимального способа роторного бурения следует использовать имеющиеся карты разведанных водоносных горизонтов. Это поможет вам сэкономить значительные средства и время.
Расскажите о вашем опыте в разработке скважины по роторной технологии. Поделитесь технологическими нюансами, которые пригодятся посетителям сайта. Оставляйте, пожалуйста, комментарии в расположенной ниже блок-форме, размещайте фото и задавайте вопросы по теме статьи.
Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов
Устройство водозаборной скважины сопряжено с применением различных методов бурения. Рыхлые и насыщенные водой грунты извлекают с помощью желонки. Для проходки по глинистым и скальным породам используют способы бурения скважин, основанные на вращательном и вибрационном принципе.
В работе задействованы механизмы, позволяющие производить разработку грунтов различных типов и на разную глубину. Мы расскажем, как подобрать оптимальную технологию бурения, позволяющую быстро и безупречно пройти выработку для устройства водозабора.
Для наглядного представления предложенной нами информации текст дополнен полезными схемами, фото-подборками, видео-руководствами.
Виды буровых способов
Ранее бурение водоносных скважин для личного пользования осуществлялось в основном ручным способом. Это было трудоёмкий и длительный процесс, поэтому не каждый владелец участка или дачи мог похвастаться наличием собственного источника водоснабжения.
Постепенно механизированное бурение вытеснило ручные методы благодаря значительному облегчению и ускорению процесса.
Сегодня практически все водоносные скважины бурятся механизированным способом, который основан на разрушении грунта, подаче его на поверхность одним из двух способов: сухим, когда отработанный грунт убирается из скважины при помощи механизмов и гидравлическим, когда он вымывается водой, поданной под напором или самотёком.
Различают три основных способа механического бурения:
- Вращательный (грунт разрабатывается вращением).
- Ударный (бурснаряд разрушает грунт ударами).
- Вибрационный (грунт разрабатывается высокочастотными колебаниями).
Вращательный способ считается самым высокопроизводительным, в 3-5 раз превышающий по эффективности ударный и в 5-10 вибрационный. Кроме этого вращательный способ самый недорогой и доступный, его нередко применяют в качестве основного метода ручного бурения.
В свою очередь вращательный способ бурения, широко применяемый для сооружения скважин на воду, подразделяется на четыре основных вида бурения:
- колонковое;
- шнековое;
- ударно-канатное;
- роторное.
Каждый вид вращательного бурения имеет свои особенности и выполняется специально предназначенным для этого оборудованием. Рассмотрим эти виды бурения более подробно, определим, в чём их различия и какой метод необходимо применять в каждом конкретном случае.
Специфика колонкового бурения
Галерея изображений При колонковом бурении разрушение породы ведется полой трубой с подошвой, оснащенной режущей коронкой Снаряд совершает вращательно-поступательные движения: вырезает грунт коронкой, углубляется и удерживает в полости трубы захваченную породу Снаряд с захваченной им породой извлекают на поверхность и освобождают от грунта, постукивая кувалдой по стенкам трубы Колонковое бурение используется для проходки глинистых связных пород: супесей с суглинками, глин. Такой бур не удерживает рыхлые пески, водонасыщенные пески, гравий, гальку и т.д. Суть колонковой технологии Захват разрушенного грунта Освобождение колонкового бура от грунта Грунт для колонкового буренияПри проходке колонковым методом грунт разрушается кольцеобразной коронкой. Внутренняя часть керна при этом сохраняется в не разрушенном виде. Для облегчения процесса бурения по твердым и полутвердым суглинкам, глинам, скальным породам на забой подается промывочная жидкость.
Механическое колонковое бурение производится буровыми установками типа ЗИФ, УГБ, УКБ, монтированных на автомобили типа КАМАЗ, КРаЗ, трелевочные тракторы и т.д. В варианте для ручного бурения колонковую трубу укорачивают, называют колоколом или стаканом. С последним, перевернутым вверх дном предметом обихода, конструктивно схожа колонковая труба.
Бурение колонковым способом используется в следующих случаях:
- геологоразведка полезных ископаемых;
- бурение разведочных скважин;
- устройство водоносных скважин любой глубины, в том числе безфильтровых скважин в скальных породах.
Для устройства частных скважин на воду в некоторых случаях колонковый способ используется перед тем, как начать шнековое или роторное бурение, выполняя одновременно разведывательную и подготовительную роль.
В устройстве частных скважин колонковое бурение используется в комплексе с ударно-канатным. Глинистые слои проходят колонковой трубой. Пески неплотного сложения, гравий и галечник с песчаным заполнителем, которые не задерживаются в колонковой трубе, извлекают из ствола желонированием.
По эффективности колонковый метод несколько уступает шнековому способу бурения водозаборных скважин. Шнеком бурят быстрее, но он не позволяет полностью освободить ствол от пробуренной породы. Их редко используют в паре. А уж если приведется, то шнеком проходят первые несколько метров.
Используемое оборудование и инструменты
Для колонкового бурения используются следующие инструменты:
- буровые коронки из алмазного или другого твёрдосплавного материала (сталь, вольфрам, победит);
- колонковая труба;
- труба для отвода шлама;
- штанги, требующиеся для наращивания буровой колонны;
- муфтовые соединения, переходники между трубами, промывочный сальник.
Все используемые в процессе бурения инструменты должны соответствовать соосности, т.е. располагаться ровно относительно оси бурения.
Технология колонкового бурения
При извлечении наполненной трубы из ствола выработки, ее освобождают от керна путем простукивания кувалдой.
Поэтапный процесс колонкового бурения выглядит следующим образом:
Действия производятся в описанном порядке до тех пор, пока скважина не вскроет водоносный горизонт и не заглубится на 50 см в нижележащую водонепроницаемую породу.
Если фиксация верхнего водоносного горизонта не является целью проходки, то верхние слои можно бурить с промывкой. В этом случае насос продаёт промывочный раствор через шланг внутрь труб. Затем раствор выносит выработанный грунт на поверхность.
Веские достоинства и недостатки
К достоинствам колонкового бурения относят:
- высокую производительность и возможность бурить скважины глубиной свыше 100 м;
- сокращение нагрузок на бурильное оборудование за счёт разрушения глинистой породы, сравнимым с ее вырезанием;
- возможность применения мобильной буровой установки компактных габаритов.
Особенности шнекового бурения
Этот тип бурения сегодня наиболее часто используется при устройстве водоносных скважин в частных хозяйствах. Особенностью шнекового бурения является то, что разрабатываемая порода полностью удаляется из створа скважины без привлечения дополнительного оборудования. Метод напоминает ввинчивание, позволяет бурить на глубину и одновременно удалять ненужный грунт.
Используемый для бурения инструмент называется шнек. Представляет собой металлический стержень с лопастями. Завинчиваясь в грунт, шнек разрушает породу, которая задерживается на его лопастях. Из-за специфики конструкции шнеком невозможно полностью освободить забой от отвала. Поэтому его в основном применяют для проходки верхних слоев.
Бурение с использованием шнека не требует больших усилий и финансовых затрат, поэтому сфера применения данного способа достаточна широка: геологоразведочные скважины, прокладка коммуникаций, устройство буронабивных скважин и частично бурение на воду.
Его сейчас активно применяют для устройства абиссинских колодцев, чтобы не забивать полностью скважину-иглу в плотный грунт, а слегка облегчить процесс погружения ствола в заранее разрушенную породу.
Метод подходит для разработки водоносных скважин глубиной до 30 м на мягких и рыхлых грунтах и до 20 м на средне-плотных. После проходки шнеком и установки обсадки, ствол скважины обязательно очищается желонкой от неизвлеченной породы.
Шнек категорически не подходит для работы в скальных породах! Его используют для частичной проходки скважин до 120 м, при этом данный метод комбинируется с другими: роторным, ударно-канатным, колонковым.
Читайте также: