Вращательное рейсовое бурение скважин большого диаметра

Одной из важнейших особенностей медленно вращательного бурения с применением спиральных и ложковых буров является возможность проходки скважин больших диаметров — до 1500—2000 мм. За рубежом этот способ получил наименование «метод копания».

Очевидно, что бурение короткими рейсами большими диаметрами требует применения оборудования, обеспечивающего значительные величины крутящего момента. Крутящий момент при диаметрах 1000—2000 мм может достигать 1000—4000 кГ*м при о=50 кГ/см2. Результаты расчета примерно соответствуют параметрам специализированного оборудования и имеющимся экспериментальным данным.

Цикл при медленно вращательном бурении скважин большого диаметра характеризуется небольшой длиной рейса. В связи с этим значительный удельный вес занимают в общем балансе рабочего времени спуско-подъемные операции, а производительность бурения скважин глубиной 30—50 м составляет 1,2—1,8 м/ч. Снижение рейсовой скорости бурения скважин диаметром 700 мм в песчано-глинистых отложениях с глубиной характеризуется цифрами, приведенными в табл. 21, т. е. на 1 м углубления скорость уменьшается на 7%.

Данный метод не является универсальным и по эффективности, в различных породах, хотя для каждой породы применяется специальный породоразрушающий инструмент, облегчающий внедрение лезвия в забой и обеспечивающий надежный подъем продуктов разрушения на поверхность. Наиболее затруднительно обеспечение устойчивости стенок скважины в сыпучих породах и плывунах, так как установки обычно не приспособлены для обсадки и ударного бурения.

Область применения подробного оборудования ограничена обязательными требованиями получения скважин большого диаметра в районах, где вес оборудования и энергозатраты не являются лимитирующими факторами.

Специализированные установки обычно рассчитаны на сооружение скважин глубиной до 60 м с начальным диаметром до 1800 мм и конечным до 600 мм.

Все буровые агрегаты имеют вращатели роторного типа в различном конструктивном исполнении, с большим проходным отверстием (более 1200 мм у установок. 150-Л и 200-А фирмы «Калдвелл») или с проходным отверстием только под ведущую штангу. Применяются также роторы, расположенные на мачте на 2,5—3,0 м выше основной рабочей площадки.

Привод вращателя часто осуществляется посредством механической передачи, однако используется также гидропривод с цепными передачами.

Наиболее распространенный диапазон скоростей вращения инструмента находится в пределах 10—40 об/мин.

Используются различные типы подачи инструмента на забой — свободная с лебедки, принудительная канатная или цепная.

Большинство установок комплектуется тремя лебедками: инструментальной, вспомогательной и грейферной. При отсутствии грейфера обычно имеются две (инструментальная и вспомогательная) и реже одна лебедка. Грузоподъемность инструментальных лебедок изменялась в пределах 2400—7000 кГ.

Спуско-подъемные операции осуществляются различными способами. В случае применения ротора с большим проходным отверстием и при наличии вспомогательной лебедки ведущая штанга при подъеме отводится в сторону и далее используется вспомогательная лебедка; долото поднимается через ротор и отводится с помощью специального приспособления — «механической руки». Если ротор имеет проходное отверстие под ведущую штангу, то операции по соединению и разъединению долота производятся код ротором.

Многие установки дли сокращения затрат времени на наращивание и спуско-подъемные операции при бурении медленно вращательным способом снабжены телескопическими двух- или трехсекционными ведущими штангами, секции которых выдвигаются по мере углубления скважины до 25 м.

При очистке породоразрушающих наконечников от выбуренной породы применяется «механическая рука», с помощью которой снаряд отводится от устья скважины. Извлечение породы из ложковых буров производится путем разъема их створок, имеющих шарнирное крепление к корпусу.

Для сокращения затрат времени на спуско-подъемные операции, связанные с очисткой буров, установки оснащены мачтами высотой до 18—20 м.

В качестве транспортной базы установок медленно вращательного бурения обычно используются автомашины высокой проходимости с двумя-тремя ведущими осями. Для привода основных узлов агрегатов служат индивидуальные двигатели (дизели) мощностью 80—140 л. с.