Технология бурения

Бурение скважин под воду - это сложный технологический процесс, который в целом можно разбить на этапы, самым важным из которых является сам процесс непосредственного бурения шахты.

После проведения подготовительного этапа, на котором составляется техническое задание, с учетом всех сопутствующих факторов можно начинать сам процесс бурения.

Классификация способов бурения

В целом, бурение скважин производится достаточно большим количеством способов, классифицировать которые можно по трем признакам: по способу воздействия на породы, по характеру разрушения пород и по типу используемого долота.

I. По способу воздействия на породы бурение может разделяться на
- Механическое (Оно может быть ударным или вращательным)
- Немеханическое (Гидравлическое, взрывное, термическое, электрофизическое)
II. По характеру разрушения:
- Сплошное
- Колонковое
III. По типу используемого бура:
- Режуще-скалывающего действия
- Дробящее-скалывающего действия
- Режуще-растирающего действия.

Вращательное бурение в свою очередь можно разделить на роторное либо бурение с забойным двигателем. Бурение с забойным двигателем производится с помощью электробура или турбобура.

Эта классификация справедлива для всех типов бурения, в том числе бурения скважин под воду, под нефть и газ, или же для разведывательного бурения.

Самый часто используемый способ бурения, который применяется для бурения скважин под воду – это вращательно-роторный способ с промывкой. В нем используется дробяще-скалывающее долото с зубцами, которое постоянно омывается бурильным раствором.

Использование бурильного раствора

Использование такой технологии позволяет предотвратить обрушение породы в шахту. Во время бурения необходимо обязательно использовать бурильный раствор, основными задачами которого является охлаждение бура и подъем породы на поверхность. Раньше для этих целей использовали обычную воду.

Казалось бы, вода замечательно охлаждает бур и способна поднять породу на поверхность. Однако такой подход скрывает в себе много опасностей. Основной его минус заключается в том, что при неожиданной остановке бура вода будет не в состоянии удержать всю поднятую породу, которая легко может обрушиться в шахту. А учитывая то, что в шахте на момент бурения находится долото, бур и бурильная колонна, все это дорогостоящее оборудование может оказаться под завалом, и достать его оттуда практически не представляется возможным. Учитывая стоимость буровой установки и большой риск, использование такого подхода совершенно нецелесообразно.

Поэтому в качестве бурового раствора сейчас практически всегда применяется глинистый раствор. При остановке бура он удерживает поднятой всю извлеченную породу, не давая ей оседать. А при возобновлении бурения она продолжит подниматься на поверхность.

Еще одним плюсом такого раствора является то, что в процессе бурения он заполняет собой весь ствол шахты. Слои породы в земной коре всегда располагаются слоями, при этом между ними могут быть полости или грунтовые воды. Во время бурения эти полости могут открыться и повлечь за собой обвалы породы или сползание различных ее пластов. Глинистый раствор, заполняющий шахту, поддерживает все пласты и не дает им смещаться относительно друг друга.

Основные принципы процесса бурения

Если шахта получается слишком глубокой, бурение происходит поэтапно. Сначала бурится широкая часть шахты. Затем в нее устанавливается промежуточная обсадная труба. Дальше бурится следующая часть, более узкая, которая по завершению работы также закрывается обсадной трубой. И так продолжается нужное количество раз. В результате шахта имеет ступенчатый вид, и сверху обложена несколькими слоями труб, количество которых убывает с увеличением глубины.

Раствор постоянно подается в шахту с помощью насоса. После того, как он поднимается обратно наверх с кусками породы, вся эта субстанция через заранее вырытую канавку поступает в шурф. Там раствор отстаивается и с помощью насоса опять попадает в скважину. Использование этой циклической технологии позволяет производить бурение непрерывно, без остановок для очистки раствора.

После того, как шахта полностью пробурена, необходимо сразу слить весь бурильный раствор и установить в ней обсадные трубы, чтобы предотвратить сколы породе и их обрушение в шахту. Как было описано выше, устанавливается один или несколько слоев труб, после чего обеспечивается герметичность их соединений, а пространство между трубой и стенами шахты заливается бетоном для прочности конструкции, устранения полостей между трубой и породой и предотвращения смещения ее пластов. Трубы необходимо установить как можно быстрее еще и потому, что осколки породы могут попасть в воду и испортить ее химические свойства.

Когда выполнено все, что описано выше, можно приступать к следующему этапу работы со скважиной, а точнее к установке в ней системы водных фильтров.