Бурение скважин

«Введение»

Буровая скважина представляет собой цилиндрическое углубление, пробуриваемое в земной коре при помощи специальных инструментов. Это углубление имеет сравнительно небольшой поперечный размер (диаметр) и значительную длину (глубину). Начало скважины на поверхности земли называется – устьем, дно – забоем, а боковая поверхность – стенками.

Диаметр и глубина скважины зависят от ее назначения. Диметры скважин при сооружении шахт достигают 5м, глубина скважин при бурении на нефть иногда превышают 5000м. Скважины же для исследования пород при строительстве зданий или дорог часто имеют глубину лишь 3-4м при диаметре до 45мм. Бурение скважин производится в самых различных народно-хозяйственных целях.

Основным назначением буровых работ является разведка и добыча полезных ископаемых и, в частности подземных вод. Процесс бурения скважины состоит из трех основных операций:

1) Разрушения породы инструментом на забое скважины;

2) Извлечения разрушенной породы из скважины;

3) Закрепления стенок скважины обсадными трубами.

Бурение производят двумя основными способами:

А) механическим – при необходимости достижения больших глубин, с использованием для этой цели различных буровых станков и двигателей;

Б) ручным – при небольшой глубине скважин.

При бурении употребляют различные виды инструментов (наконечников), разрушающих породу при их вращении или при ударе о забой скважины. Инструмент опускают и поднимают при помощи металлических штанг круглого поперечного сечения или стального троса, а иногда и пенькового каната.

Разбуренная рыхлая порода или обломки твердых пород в процессе бурения извлекаются из скважины соответствующим инструментом. При некоторых видах бурения разрушенную породу удаляют посредством промывки водой или глинистым раствором, накачиваемыми в скважину насосом.

Для спуска и подъема инструмента и штанг служат вышки (при бурении глубоких скважин) и треноги или четырехногие копры (при бурении мелких скважин).

После бурения до некоторой глубины, а иногда и одновременно с бурением, в скважину опускаются обсадные трубы. Эти трубы служат:

1) для предохранения стенок скважин от обвалов в мягких и рыхлых породах;

2) для изоляции водоносных пород, содержащих воду, непригодную для употребления;

3) Для придания скважине вертикального направления при забуривании;

4) Для предохранения скважины от преждевременного уменьшения ее диаметра вследствие бокового сжатия породы.

После спуска обсадных труб на забой скважину продолжают бурить инструментом меньшего диаметра.

При проходке скважин различной глубины для целей водоснабжения применяются как механический, так и ручной способы бурения.

Механическое бурение может быть:

1) Ударным на штангах;

2) Ударным на канате;

3) Вращательным колонковым;

4) Вращательным роторным.

Механическое бурение во всех случаях производится с помощью специальных буровых станков, приводимых в действие различными двигателями.

Механическое ударное бурение на штангах производят при проходке как мягких, так и твердых пород.

Механическое ударное бурение на канате отличается от штангового, применением вместо жестких штанг пенькового или стального каната. При бурении этим способом достигается большая быстрота спуска и подъема инструмента и повышение скорости бурения. Этот вид бурения наиболее производителен при проходке мягких пород.

Механическое вращательное колонковое бурение осуществляется посредством быстрого вращения штанг с насаженной на нижнем их конце специальной коронкой,