её виды, способы бурения скважины и преимущества передвижной станции

До сих пор для многих существует проблема обеспечения себя автономным водоснабжением. Несмотря на довольно развитую структуру водопроводных сетей во многих регионах получить питьевую воду можно только при обустройстве собственного колодца или скважины. Копка колодца вручную — это трудоёмкая и невыполнимая задача. Скважина — это единственно приемлемый вариант решить проблему, а поможет в этом буровая установка, которая эффективно работает на любом грунте.

Буровая установка, виды мобильного устройства

Содержание

Особенности установок

Лучше, конечно же, привлечь профессионалов для изготовления колодца, но бурение установкой промышленного типа стоит довольно дорого, поэтому чаще приходится отказываться от такого варианта.

Буровая установка

В этом случае применяются малогабаритные бурильные установки, которые вполне можно собрать самостоятельно. Трудно будет тем, кто первый раз сталкивается с таким видом работ. Для этого понадобятся хотя бы небольшие слесарные навыки. Конструкция, изготовленная своими руками, не только значительно сократит материальные затраты при разработке собственного колодца, но и окупится, если понадобится выполнять работы на соседних участках.

Скважина представляет собой сооружение в форме цилиндра, уходящее вглубь земли и укреплённое с помощью специального жёсткого каркаса. Изготовление таких конструкций выполняется установками для бурения, которые появились достаточно давно, так как применялись для добычи полезных ископаемых. Позже стали использоваться и для бурения водяных скважин. Функциональность буровых установок позволяет выполнять операции для различных целей:

Особенности буровых установок

  1. Изготовление отверстий небольшого диаметра, которые используются для решения различных инженерных задач.
  2. Бурение разведочных скважин. Выполняются они для получения сведений о состоянии грунта, водоносных горизонтах.
  3. С целью поиска или добычи жидких или газообразных ископаемых, например, нефти.
  4. Бурение скважин для воды.

Используются несложные механизмы для изготовления неглубоких отверстий. Существуют и их разновидности:

Изготовление отверстий для скважин

  1. Трубчатый колодец. Это неглубокий ствол — до 12 м, который предназначен для разработки верхних водоносных горизонтов.
  2. Скважина на песок. Колодец средней глубины — до 30 м. Срок эксплуатации такой системы около 15 лет, затем ствол может заилиться или забиться песком. Тогда нужно будет чистить его или бурить новый слой.
  3. Артезианская скважина. Глубина ее может достигать 100 м и разрабатывается для нескольких частных домостроений, поэтому для изготовления отверстий применяются специальные технологии и механизмы. Срок службы таких источников воды доходит до 50 лет. Буровые установки наделены высокой мощностью и сложностью.

Разработка скважин — искусная работа, так как результат невозможно предсказать, а каждая конструкция уникальна.

Процесс заключается в следующем: в грунте нужно сделать глубокую и узкую шахту непосредственно к водоносному слою и установить в неё обсадную трубу, чтобы укрепить стенки выработки. Во время сооружения системы приходится извлекать достаточное количество грунта, причём он может быть разным: от крупных камней до песка, смешанного с водой.

Виды конструкций

Современные станции в газовой и нефтяной отрасли кардинально отличаются от устройств водяных скважин. Там мощный бур свободно проходит через мёрзлый грунт и скальные породы. К тому же способен функционировать под давлением на большой глубине. Поэтому в промышленных отраслях применяются стационарные платформы, в быту передвижные и самоходные буровые установки.

Изготовление скважин на воду в таком мощной технике не нуждается. Сегодня существует большое разнообразие малогабаритных буровых установок, в том числе и самостоятельного изготовления, для бурения колодцев для воды.

Виды скважин

Многие из них наделены ручным приводом, но эффективность недостаточна для качественного выполнения работ. Их свободно можно использовать для бурения стволов небольшой глубины и по мягким почвам. Поэтому лучше отдать предпочтение установке с механическим приводом. Она обеспечит хорошую производительность и бурение глубоких скважин.

В зависимости от состояния почвы и требуемой глубины шахты, существует три вида мобильных установок:

Устройство для вращательного бурения

  1. Устройство для вращательного бурения. В конструкцию включён буровой шнек, который при вращении разрушает грунт. Такая техника предназначена для неглубокой разработки.
  2. Установки для вращательно-ударного бурения. Процесс выполняется за счёт ударов по вращающемуся элементу. Разрушающим породу элементом является долото, усиленное режущими вставками. Приспособление такого вида может использоваться для изготовления скважин глубиной до 200 метров.
  3. Станок для ударного бурения. Он выглядит в виде треугольного каркаса с прочным основанием. К нему крепится гибкий высокопрочный трос с байлером и стамеской, которые запускаются в шахту. Также удары могут наноситься по снаряду, установленному в забое. Байлер выхватывает породу из скважинного канала и поднимает её на поверхность. Хотя это трудозатратный метод, подобные конструкции легко устанавливаются и функционируют с высокой производительностью.

Установка для ударного бурения используется на мягких подвижных породах. На твёрдых грунтах способна заглубляться не более, чем на 100 метров.

Способы разработки скважин

Продолжительность рабочего процесса зависит от глубины водоносного горизонта. Иногда он пролегает на глубине 10 м, а порой скважину приходится углублять до нескольких десятков или даже сотен метров. Каждому методу соответствует определённая установка. Всего четыре способа бурения:

Способы разработки скважин

Ударно-канатный бур

  1. Роторный. Используется принцип вращения: ротор обеспечивает вращение бура. Внутрь бура доставляется вода (бурильный раствор). Она выносит наружу шлам (раздробленную породу), а бур при этом остаётся в колодце. Его постепенно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Существуют ещё роторные установки «сухого» бурения, работающие без растворов. Такие механизмы требуют больших усилий, а скорость бурения гораздо ниже. Роторные станки применяются на малую и среднюю глубину — не более 50 метров.
  2. Шнековый. Внедрение в почву происходит за счёт шнека — штанги с расположенными винтом лопастями. Вручную можно пробурить всего лишь на два метра, например, под фундамент на сваях. Но чтобы пройти твёрдый слой глины или плотного песка необходимо приложить большое усилие. В этом случае понадобится двигатель с большим вращающимся моментом — ротор. Шнек разрыхляет грунт и выводит его наружу. На податливом грунте используются обычные буры, на твёрдом — буры с резцами, на каменистом шнековые установки бесполезны.
  3. Ударно-канатный. Этот способ применяют для бурения колодцев до 300 метров. Тяжёлый груз бросают в скважину на канате. Груз состоит из таких составляющих, как долото, штанга, замок. Падая с высоты, он дробит грунт, после чего его поднимают и снова бросают. Процесс повторяется, пока ствол не достигнет требуемой длины.
  4. Ударно-вращательный. Применяется для бурения шахт на глубину от 600 м и глубже. В этом случае используются телескопические ударные штанги, а также бентонитовая глина, благодаря которой укрепляются стенки шахты. Таким методом разрабатываются не только скважины для воды, но и для добычи нефти. Процесс работы обеспечивают передвижные агрегаты, расположенные на тракторе или грузовике.

Пользуясь ударно-вращательной установкой, тратится гораздо меньше физических сил. Однако конструкция довольно сложная и требует определённых затрат, так как некоторые детали нужно будет покупать или изготавливать под заказ.

Бурение с промывкой

Это наиболее эффективный способ разработки скважины глубиной до 35 м, обеспечивающий скорость проходки до 12 м/ч. Этот показатель значительно превышает производительность других методов. Процесс включает в себя прямую и обратную промывку скважины:

Бурение с промывкой

  1. При прямой промывке раствор поступает в скважину для вымывания грунта и выброса его на поверхность.
  2. При обратной раствор также подаётся в ствол, но затем выполняется откачка грунтовой массы при помощи насоса.

Вязкий промывочный раствор, кроме охлаждения режущих элементов и очистки скважины от пород, выполняет ещё одну функцию — укрепляет стенки скважины, препятствуя их обрушению, даже если разрабатываются песчаные или глинистые почвы.

Преимущества малогабаритных станков

Портативные буровые установки для бурения скважин используются для разработки колодцев до 200 метров. Такие конструкции имеют малый вес, они легко собираются, разбираются, а также транспортируются. Некоторые из них можно перевозить в прицепе или багажнике автомобиля.

Ещё одним достоинством такого вида оборудования является то, что к рабочему месту её можно доставить вручную и нет необходимости организовывать удобный подъезд. Такие конструкции часто называют переносными. Следовательно разработка скважины выполняется в любых местах, где невозможен въезд тяжёлой техники.

Функционируют переносные устройства для бурения чаще от электрической сети в 220 В. Но есть такие модели, которым необходимо питание 380 В. Они применяются гораздо реже из-за того, что не везде имеется такое питание.

Преимущества малогабаритных станков

Бурение малогабаритной установкой обходится гораздо дешевле, чем другими видами агрегатов. Сейчас они очень востребованы, благодаря простому и доступному способу применения. Множество фирм предлагают свои услуги по разработке скважин, используя как отечественные, так и заграничные модели. Производство выпускает большое количество разновидностей установок и в продаже можно подобрать относительно недорогое оборудование для водоносных скважин.

Одним из основных недостатков малогабаритной установки является невысокая средняя мощность. Поэтому рабочий процесс будет более длительным по сравнению с крупногабаритной техникой. К тому же производительность установки значительно падает на глиняных и скалистых почвах.

Нужно учитывать, что все качества малогабаритных конструкций: положительные и отрицательные достаточно условны, и рассматривать их следует в соответствии с конкретными целями и условиями эксплуатации. Конструкция у них довольно простая и понятная, но характеристики абсолютно разные: производительность, метод бурения, срок службы, стоимость. Поэтому разработку скважины лучше поручить настоящим профессионалам, ведь процесс бурения имеет множество тонкостей и сложностей, в которых трудно сразу разобраться.

Преимущества малогабаритных станков Загрузка...
бурильные мобильные китайские станки, продукция для воды, как сделать своими руками

Сегодня многие владельцы загородных домов хотят иметь собственный источник чистой воды. Особой популярностью пользуются скважины, которые можно бурить практически в любом месте, где присутствует водоносный слой. Технология формирования подобной системы предполагает использование специальных механизмов. Существует несколько видов таких устройств, среди которых можно выделить буровые скважины. Ознакомиться с техническими характеристиками этих приборов довольно легко на специализированных сайтах.

Особенности

Скважина для воды представляет собой небольшое цилиндрическое сооружение, укрепленное с помощью специального жесткого каркаса. Формирование подобных систем производится с помощью станков для бурения. Технически эти устройства состоят из нескольких механизмов, связанных между собой различными крепежами. Установки для бурения появились уже очень давно, так как с их помощью добывали различные полезные ископаемые. Добыча воды с их помощью практикуется не так уж давно, особенно в частном секторе. Буровые установки позволяют решать такие основные задачи, как:

  • формирование отверстий незначительного диаметра. Их применяют для решения небольших инженерных задач;
  • бурение разведочных скважин. Они используются с целью получения информации о состоянии почв, водоносных горизонтов;
  • бурение скважин с целью поиска или добычи жидких или газообразных ископаемых, например, нефти;
  • бурение водяных скважин. Эти механизмы отличаются относительной простотой. Это касается конструкций, которые используются для формирования неглубоких отверстий.

Колодцы такого типа могут иметь различную глубину. В зависимости от этого выделяют несколько видов скважин.

  • Трубчатый колодец. Это самая мелкая скважина, имеющая глубину не больше 12 м. В качестве источника воды используют только верхние водоносные горизонты. После бурения в эту скважину не сможет попасть грязь, листья или другой мусор.
  • Скважина на песок. Углубление средней глубины, которое может достигать не больше 30 м. Срок службы подобной системы составляет около 15 лет. При этом скважина может периодически забиваться песком, и ее нужно будет чистить.
  • Артезианская скважина. Глубина такого «колодца» может превышать 100 м, поэтому для бурения подобных отверстий используются специальные технологии и механизмы. Буровые установки такого типа отличаются высокой мощностью и сложностью. Но эксплуатировать подобные источники воды можно уже на протяжении 50 лет.

Конструкция станков для бурения может отличаться в зависимости от происхождения. Независимо от этого такие механизмы имеют следующие общие элементы:

  • каркас – в качестве опоры может выступать как металлическая конструкция, так и непосредственно самоходный автомобиль или другая сложная система. Прочность подобного элемента определяется в зависимости от максимальной глубины бурения скважин;
  • устройство для бурения – эти элементы представляют собой систему механизмов, которые приводят в движение сам бур или другой предмет, разрушающий почву. При бурении может применяться несколько типов инструментов, которые предназначаются для определенных слоев грунта;
  • привод – технически в качестве этого устройства может выступать как электрический или дизельный двигатель, так и физическая сила человека.

Многие станки для бурения скважин имеют более сложную структуру, так как состоят из различных вспомогательных узлов.

Виды

Бурильные станки являются очень востребованным продуктом на рынке. Сфера их применения может быть как промышленной, так и бытовой. В зависимости от этого подобные механизмы можно разделить на несколько видов.

  • Промышленные. Такие станки используются для бурения глубоких скважин. Они отличаются высокой мощностью и производительностью. Очень часто они применяются с различным вспомогательным оборудованием. Подобные механизмы используются при формировании нефтяных скважин. Ярким представителем может стать плавучая платформа, оснащенная мощным бурильным станком.
  • Мобильные. Буры такого типа предназначаются для формирования скважин на воду. Они оснащаются маломощными приводами (электрические двигатели и другие), с помощью которых можно сформировать отверстие глубиной до 100 м.
  • Ручные. Они являются самыми простыми конструкциями, с помощью которых можно бурить относительно неглубокие скважины до 15–20 м в зависимости от типа почвы. Эти самодельные малые механизмы применяются в бытовой сфере.

При желании их можно соорудить вручную из подручных материалов.

В зависимости от техники бурения станки делят еще на несколько групп.

Ударно-канатные

Формирование колодцев происходит с помощью специального патрона, который выполнен в виде своеобразной трубы с заостренным концом. Разрушение почвы происходит под собственным весом устройства. Чтобы увеличить энергию удара, чашу поднимают специально на определенную высоту над уровнем земли. Среди минусов можно выделить низкую проходимость и невозможность организации довольно глубоких скважин. Ударно-канатные модели используются в быту для рытья колодцев.

Но следует отметить, что подобные механизмы могут работать даже на каменистых грунтах, чего не всегда можно добиться другими инструментами.

Шнековые

Они являются одними из самых распространенных видов станков. В качестве бура применяют шнеки различной формы и размера. Самые простые модели могут использоваться даже ручным методом. Бур помещают вращательным способом в грунт, что приводит к дроблению материала, при этом почва располагается между лопастями. Чтобы удалить ее, рабочий орган периодически вынимается и очищается от грязи. Установки приводятся в движение как вручную, так и с помощью различных видов двигателей.

Ручные модели могут иметь небольшой вес, что делает их компактными и легко переносными. Но если производить бурение шнеком каменистых грунтов, то его эффективность может значительно падать.

Вращательно-роторные

Станки этого класса отличаются высокой производительностью, так как позволяют проходить грунт относительно быстро и качественно. Технически конструкция состоит из вертикальной трубы и режущего органа. При прохождении ножа к поверхности разрушения подают воду под напором. Это позволяет размягчить почву и сделать ее более податливой. Жидкость здесь также нужна для очистки отверстия от грунта. Осуществляться подобная операция может двумя основными способами. Первый предполагает подачу воды через штангу, а грязь уже выводится через отверстие самой скважины. Второй подход осуществляется полностью наоборот. Скважину заполняют водой, а самая грязь уже выводится с помощью специального оборудования и наносов.

Следует отметить, что практически все буровые станки имеют аналогичное строение описанной ранее структуре. Касается это не только устройств для формирования скважин для воды, но и нефтяных механизмов. Но в мощных станках уже применяют более прочные материалы, способные выдерживать высокие нагрузки. Поэтому подобное оборудование невозможно соорудить самостоятельно без применения специальных технологий.

Производители

Популярность буровых станков возрастает с каждым днем, что связано с тем, что системы подобного типа используются для решения разнообразных задач. Производство станков осуществляется многими компаниями, среди которых можно выделить несколько самых популярных.

  • «ИжНефтеМаш». Компания производит оборудование для бурения уже более 50 лет. Продукция компании насчитывает множество наименований. Самыми популярными инструментами этой марки считаются буровые погружные дренажные насосы, штанговое оборудование, смесительные установки, которые используются для цементирования шахт, и много других.
  • «Буровая техника». Это еще одна компания с многолетним опытом, которая производит оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин. Производитель выпускает турбобуры, винтовые насосы и много другое. Механизмы отличаются высокой производительностью и качеством работы.
  • «Геомаш». Техника этой компании применяется в строительстве, а также для бурения скважин для воды. Производитель выпускает множеств самоходных механизмов, способных решать различные задачи. Многие из них могут формировать сейсморазведочные и гидрогеологические скважины.
  • Bauer. Эта немецкая компания, которая известна на рынке также уже более полувека. Под эгидой данной марки выпускается очень много бурильных установок как для промышленного, так и для строительного использования. Следует отметить высокое качество производимого оборудования, что достигается за счет того, что компания изготавливает все комплектующие для механизмов самостоятельно.

Самыми популярными машинами являются модели Bauer BG 28 и Bauer MBG 24, которые применяются многими профессиональными специалистами.

  • Aker Wirth. Это еще один представитель Германии, выпускающий качественное буровое оборудование. Ассортимент продукции насчитывает множество видов изделий. Можно найти как малогабаритные установки, так тяжелые промышленные агрегаты. Особую популярность приобрели верхние приводы, буровые насосы и вертлюги.

Разнообразие буровых станков не заканчивается на этих марках. Сегодня все больше рынок захватывают недорогие китайские модели. Но перед тем как покупать их, следует удостовериться в их надежности и выносливости.

Советы и рекомендации

Бурение скважин – это сложная процедура, которую не всегда возможно осуществить своими руками. Подобные операции реально выполнить только для неглубоких отверстий. Осуществляя бурение, следует придерживаться следующих простых советов:

  • перед началом работ обязательно нужно анализировать почву. На основе полученных данных подбирается тип бура, который подойдет для разрушения подобной структуры;
  • следует стараться выставлять инструмент строго вертикально. Если система войдет в грунт под углом, то существует риск повреждения рабочего органа;
  • в случае ручного бурения обязательно стоит добавлять воду в отверстие. Она смягчит почву и позволит быстрее продвигаться вглубь.

Буровые станки для скважин представляют собой специальное оборудование различной сложности. Их выбор для решения определенных задач следует доверять опытным специалистам, которые подберут надежные и долговечные механизмы. Более подробно о станках для бурения скважин смотрите в следующем видео.

Самодельная буровая установка, чертежи мгбу для скважины на воду

Установка для бурения скважин своими руками изготавливается по бесплатным чертежам, которые можно скачать ниже. С учётом покупки всех комплектующих себестоимость самодельной мини буровой установки на воду составит 15-20% от аналогичного готового агрегата.

Самодельная МГБУ

На этой схеме изображены основные рабочие узлы МГБУ, которую вы можете изготовить по нашим чертежам.

Картинка буровая установка на воду своими руками из параллельных труб

 

Чертеж буровой установки

Сборка буровой установки начинается с рамы. Стойки для рамы на буровую установку делают из трубы ДУ40, толщина стенки 4мм. «Крылья» для каретки-ползуна – из ДУ50, толщина 4мм. Если нет со стенкой 4мм, берите 3,5 мм.

Скачать чертежи для малогабаритной буровой установки можно по ссылкам ниже:

  1. Верхняя рама: chertyozh_1_verhnyaya_rama
  2. Нижняя рама: chertyozh_2_nizhnyaya_rama
  3. Ползун буровой: chertyozh_3_polzun
  4. Гильза-ползун: chertyozh_4_gilza_polzun
  5. Рама в сборе: chertyozh_5_rama_v_sbore
  6. Двигатель и ползун: chertyozh_6_dvigatel_i_polzun
  7. Узел А МГБУ: chertyozh_7_uzel_a

Вертлюг буровой, штанги и замки

Буровой вертлюг и буровые штанги на первых порах рекомендуем приобрести готовые. В изготовлении этих частей очень важна точность обработки, поскольку нагрузки на эти узлы большая.

Вертлюг из подручных средств делать не рекомендуем. Одна малейшая неточность — и выйдет из строя.

Картинка буровой вертлюг

Если решите заказать вертлюг, то потребуется найти токаря со станком на ЧПУ.

Для вертлюга и замков потребуется сталь:

  • Замки – 45 сталь.
  • Вертлюг – 40Х.

Скачать чертёж самодельного бурового вертлюга можно здесь: вертлюг для мгбу своими руками

Внимание! Качественную закалку частники не сделают! После закалки потребуется шлифовка. Используйте закалку ТВЧ, но это дорогая процедура.

Сэкономить на покупке готовых узлов можно, но на поиски мастера уйдёт много времени. Но оно того стоит — самодельные детали значительно дешевле, чем покупные. Для начала приобретайте детали на образцы. Токаря работают качественнее, когда у них на руках чертежи и шаблоны.

При наличии заводских образцов намного проще будет проверить качество работы. Например, если токарь сделал буровые штанги и замки, то берёте заводские и самодельные детали и привинчиваете их друг другу – проверяете качество резьбы. Совпадение должно быть 100%!

Не покупайте запчасти по доставке. Это нужно чтобы не купить брак – такое, к сожалению, случается. А главное – если заказывать доставку издалека, то можно прождать не один месяц.

Чертежи замков на МГБУ своими руками

Резьбу на буровых штангах советуем делать трапецию – она не хуже конусной. Но если потом заказывать токарям, то конусную резьбу сделать сложнее.
Если делать или покупать замки на буровые штанги отдельно, то трубы для штанг берите простые шовные, если бурить не глубже 30 метров (толщиной 3,5 мм. и внутренний диаметр не меньше 40-ка мм). Но приваривать замки к трубам должен сварщик! В вертикальном бурении нагрузки большие.

Для бурения глубже 30 метров нужно брать только толстостенные трубы со стенкой от 5-6 мм. Тонкие штанги на большие глубины не годятся — их порвёт.

  1. Скачать замок на штангу № 1: chertyozh_zamok_na_shtangu_1
  2. Замок на штангу 2: chertyozh_zamok_na_shtangu_2

Буровая головка

Простой бур самостоятельно изготовить не сложно. Делается бур из обычной стали. Если решите сделать из легированной, то имейте в виду – приварить сложно! Нужен сварщик.

Чертеж буровой головки для скачивания: chertyozh_bur

Если в месте бурения много камней, тогда покупайте в фирмах буры, приспособленные для прочных грунтов. Чем выше цена, тем твёрже на бурах сплавы и прочнее сами буры.

Самодельная лебёдка и мотор – редуктор

При изготовлении мини буровой используется лебёдка «РА-1000». Можно взять и другую, но желательно, грузоподъёмностью не меньше 1 тонны (а лучше больше). Некоторые буровики ставят по две лебёдки, одну электрическую и вторую механическую. В случае клина буровой колонны очень помогает.

Для облегчения работы лучше купить и подключить два пульта: один реверс и ход двигателя, другой на лебёдку. Это сэкономит много сил.

Мотор — редуктор для бурения скважин для самодельной мини буровой потребуется на 60-70 оборотов в минуту, мощностью 2,2 кВт. Слабее не подойдёт.

Если использовать мощнее, то потребуется генератор, так как не получится подключаться к напряжению 220 Вольт. Если делаете гидробур своими руками, берите мотор — редуктор моделей: 3МП 31,5/3МП 40/3МП 50.

Как сделать буровую установку своими руками

Пошаговая инструкция как сделать мини бурильную установку.

  1. Покупка буровых штанг и вертлюга. Обратите внимание, чтобы у деталей была одинаковая резьба, либо используйте переходник. Для начала много покупать не нужно, ориентируйтесь на глубину в 30 метров.
  2. Покупка мотора — редуктора. Эти покупки занимают много времени и часто возникают задержки, которые не зависят от вас, поэтому лучше покупать заранее.
  3. Изготовление рамы и бура. При изготовлении рамы нужно иметь на руках мотор, вертлюг и лебёдку, поскольку всё это нужно крепить на раму. Каретку без мотора самостоятельно сделать тоже трудно, так как крепления у разных моторов разные.
  4. Докупаем оставшиеся комплектующие мини буровой установки после установки основных узлов на раму.

Видео работы аналогичной установки, изготовленной своими руками:

Ошибки при самостоятельном бурении на воду

Начинать бурение на воду рекомендуется с малых глубин, чтобы набраться хотя бы немного опыта. Опыт в вертикальном бурении – самое важное! Научиться бурению скважин на воду можно только на практике. Научитесь избегать клина буровой колонны. Новички по неопытности часто «ловят клин» и теряют буровые штанги. Иногда бур заклинивает настолько, что вытащить невозможно даже краном, конструкция просто отрывается (обычно в местах сварки).

Ошибки обходятся недёшево – теряется дорогой инструмент. Поэтому в гидробурении нельзя форсировать события и сразу делать глубокие скважины. К этому делу подходите ответственно и аккуратно.

Читайте литературу, книги и учебники про бурение скважин на воду. Эта работа требует много знаний, которые невозможно передать в двух словах, поэтому самообразование обязательно.

Бурение своими руками

Чтобы сделать водную скважину вручную, потребуется ручная буровая установка шнековой или ударно-канатной технологии. Гидравлический способ потребует буровую установку. Разборную модель малогабаритки можно изготовить по чертежам с нашего сайта. И, возможно, бурение скважин на воду своими руками станет вашим бизнесом.

Шнековый способ

Работа шнеком – самый простой ручной способ. Используется он только для получения неглубоких источников, вода из которых будет использоваться для технических целей.
Для самостоятельного бурения нужен бур, который при ввинчивании в землю разрушает породу и захватывает грунт лопастями. Периодическое вытаскивание шнека необходимо для очистки его от шлама. Эту работу делают без помощников.

Кроме бура потребуется тренога, к которой крепится шнек, подъемный механизм (ручной с лебедкой или механизированный). Без этих приспособлений бурить невозможно. Поднять бур с почвой с достаточной глубины даже несколько человек будут не в состоянии.

Картинка буровая установка своими руками под воду шнеком

Большую сложность представляет бурение строго вертикально. Только зафиксированный бур даст необходимую вертикальность, без соблюдения которой деформируются трубы. Чтобы обеспечить должную вертикальность, после прохождения 2 метров нужно установить временную металлическую трубу — кондуктор, которая будет задавать правильное направление движения.

Скважинный кондуктор — дополнительная труба большего диаметра, чем у обсадной трубы. Кондуктор в верхней части ствола скважины защищает от обрушения стенки при бурении и не пропускает поверхностные воды.

Применять шнековый метод можно в мягких почвах. Если шнек упрется в морену, то придется повторять процесс в другом месте. Большую сложность представляют и плывуны. Размягченную почву трудно вытащить на поверхность. Помогает только шнек, имеющий лопасти загнутые к верху.

Ударно-канатный способ

Для источника в глинистых и суглинистых почвах применяйте ударно-канатный способ. Этот метод более трудоемкий, но надежен и прост. Для работы применяют бурильный стакан – это цилиндр с отточенными гранями.

Суть метода в поднятии стакана (по — другому — патрона) на высоту, с которой он сбрасывается. При ударе цилиндр забивается почвой. Подняв стакан на поверхность, вынимается лишний грунт.
Ударно-канатный метод хорош практически для всех грунтов. Но нужно приложить немало усилий, поэтому часто применяют гидравлические системы для поднятия патрона.

Картинка ударно - канатное бурение водных скважин

Ударно-канатная технология хороша еще и тем, что она показывает, когда появится водоносный песок. При достижении которого применяют желонку с клапаном, способную поднимать разжиженный грунт.

Желонка — полый металлический цилиндр для поднятия разжиженной породы и грязи из скважины на поверхность.

Картинка устройство желонки для бурения скважин на воду

Ручное гидробурение

Бурение с водой эффективно для песчаной почвы. Проблема гидробурения — каменистый грунт. Камни ручная бурилка для скважины не пройдёт, нужна ударно-канатная буровая установка.

Видео инструкция по гидробурению:

Независимо от способа, при выборке грунта нужно обсаживать скважину трубами. Потребуется установить перфорированный фильтр и насос.

На это закончим обзор буровая установка своими руками. Пишите вопросы в комментариях.

Автор: бурильщик Алексей Плотников.

Буровые установки для водяных скважин. Самодельные конструкции.

Устройство частной скважины для загородного дома обходится владельцам недешево. Весомую долю в стоимости занимают услуги бурильщиков. Уменьшить финансовые затраты позволит буровая установка для бурения скважин – заводская или сделанная собственноручно.

Малая буровая установка для скважины на водуМалая буровая установка для скважины на воду

Буровая установка для скважин на воду.

Виды скважинных установок для бурения

Ручные устройства применяются, если водная жила залегает неглубоко, а почва на участке мягкая. В более сложных условиях используют агрегаты с простым механическим или электрическим приводом. Независимо от того, заводские они или самодельные, требования общие – иметь хорошую производительность, формировать в земле отверстия на большую глубину.

В зависимости от способа, который используется для прохода ствола, различают такие виды бурильных машин:

  1. Ударно-канатные – состоят из прочного основания с рамой. К ней на гибком тросе прикреплены рабочие инструменты – желонка или долото. Простой и надежный вариант.
  2. Шнековые агрегаты – оснащены винтом, который поднимает на поверхность грунт. Простые эффективные орудия, можно использовать только человеческую силу.
  3. Роторные – используются технологии сухой проходки и с промывкой. Среди бурильных установок – самый сложный и производительный вариант.

Достоинства самодельных бурильных установок

Для индивидуального использования подходят установки малых габаритов. Они легко передвигаются в любое место, в т. ч. недоступное для буровых полноценных агрегатов. Простые конструкции быстро демонтируются и так же легко собираются.

Преимущества перед профессиональными установками:

  • не повреждают местность – малый вес;
  • возможность использовать на ограниченных пространствах, в т. ч. в помещениях;
  • работают от 220 В или автономного источника питания (ИП).

Самодельные устройства практически не ломаются, при износе детали быстро заменяются или восстанавливаются.

Бурение ударным способом

Установка должна иметь прочный гибкий трос для подъема тяжелых масс грунта, соответствовать мерам безопасности. Работа заключается в отпускании вниз с высоты бурильного снаряда, который собственным весом разрушает почву.

Порода собирается и поднимается желонкой – трубой до 2 м длины, которая снизу заточена по окружности. Имеет клапан в нижней части, который открывается при ударе в землю, пропускает ее внутрь. При извлечении желонки из скважины он закрывается, удерживая почву. Чтобы утяжелить снаряд, на него устанавливают груз.

Наглядный вид бурение ударно-канатного бурениеНаглядный вид бурение ударно-канатного бурение

Схема бурение ударно-канатным способом.

Рабочий процесс выглядит так:

  • сооружают треногу или вышку, которая имеет сверху роликовый блок;
  • начинают выборку грунта садовым буром;
  • затем в отверстие сбрасывается желонка, которая пробивает его дальше;
  • повторяют до заполнения снаряда, очищают от земли и продолжают процесс.

Желонка хорошо работает на несвязных почвах из песка, щебенистых, гравийных. Когда встречается супесь или суглинок, вместо нее устанавливают стакан. Это более узкий цилиндр без клапана. Плотная почва входит в него и налипает на стенки. Проходку осуществляют, меняя при необходимости желонку и стакан.

Поднимают снаряд лебедкой – без нее люди быстро устают из-за большого веса оборудования вместе с почвой. Если породы мягкие, используется только желонка. Каменистые проходят долотом, раскрошенные части затем поднимают желонкой.

Бурение шнековым способом

На мягких породах, если вода неглубоко, используют буровую установку со шнеком. Конструктивно она похожа на ударное оборудование: такая же тренога, только вместо желонки бесконечный винт. Его лопасти равномерно по спирали размещаются вдоль центральной трубы.

Снизу инструмент оснащен резаком, сверху имеет резьбу, которая служит для наращивания штангой через муфту, когда бур уходит глубже. Для подъема снаряда используют канат, перекинутый через блок наверху треноги, и лебедку.

Установку применяют для рытья колодцев и скважин, устанавливая лопасти или шнек различного диаметра. Чем шире отверстие, которое необходимо пробурить, тем меньше их количество и длина. Для разработки колодцев используют 2 лопасти, для скважин – шнек.

Вращают бур 2 человека, упираясь всем телом в длинные рычаги на трубе. Они имеют съемное крепление, позволяющее перемещать по высоте. Когда лопасти наполнятся землей, снаряд поднимают, очищают. Наращивают штангу, когда бур углубляется. Чтобы он не уходил в сторону, наверху по центру треноги устанавливают для штанги направляющую втулку.

Бурение шнековым способомБурение шнековым способом

Схема бурение шнековым способом.

Способ имеет преимущества:

  • работа выполняется быстро;
  • оборудование простое, легко монтируется;
  • не нужны квалифицированные работники.

Недостаток метода в том, что приходится часто поднимать и очищать шнек – через 2-3 оборота его вручную невозможно провернуть.

Бурение роторным способом

Роторное бурение самое эффективное, можно проходить скважины в любых породах на самую большую глубину. Буровой снаряд через длинный вал воспринимает вращательные движения и вгрызается в почву. Способ с применением ручного привода малоэффективный, используются в подобных буровых установках электродвигатели или ДВС.

В зависимости от типа грунта на вал устанавливают разные рабочие инструменты:

  • подвижную, сыпучую почву с песком и глиной проходят ложковым буром – цилиндром со спиралевидными отверстиями;
  • на плотных суглинках применяется змеевиковый бур, подобный штопору;
  • каменистые породы разрабатывают долотом.

Использование роторных установок для сухого бурения не позволяет добиться весомого результата. Многократно увеличиваются возможности оборудования с использованием промывки раствором.

Бурение с промывкой скважины

Мастера давно применяют способ бурения, при котором забой очищается намного быстрее. Он заключается в том, что в скважину с обсадной трубой периодически по мере продвижения вглубь подают под напором воду. Рыхлый грунт размывается и вытекает на поверхность.

Промывка скважиныПромывка скважины

Промывка скважины после бурения.

Технологию усовершенствовали и создали современные бурильные агрегаты. Даже самыми простыми из них бурят скважины на глубину более 35 м. Скорость тоже превышает возможности агрегатов других типов – 10-12 м/ч.

Оборудование состоит из таких основных узлов:

  • штанги с инструментом для бурения;
  • привод – электрический или другого типа;
  • механизм для передачи поступательного и вращательного движения;
  • помпа для закачивания воды.

Особый узел для передачи движущего момента от привода на бур – вертлюг. К его подвижной части прикрепляют буровую штангу. Специальный патрубок служит для подсоединения помпы, которая подает раствор для промывки. Он проходит через это устройство и дальше по буровой штанге в скважину. Такой способ промывки называют прямым. Грязь поднимается по скважине и вытекает.

Промывка обратным способом более эффективная. Раствор подается помпой прямо в устье скважины. Затем содержимое откачивается насосом. Водоносный пласт вскрывается при таком методе лучше, дебит воды больше. Сама технология трудоемкая и сложная.

Сборка малогабаритной буровой установки с ручным приводом

Основная часть, которая используется на всех видах устройств, – это каркас в виде треноги. Удобнее применять станок – 2 вертикальных стойки на основании и перекладина сверху. Материал любой – трубы, угольники, швеллеры и даже древесина.Главное – надежность конструкции. Рекомендуемая высота рамы – 3,3 м, чтобы использовать более длинные штанги. Верхнюю часть каркаса оборудуют блоком, через который проходит трос, закрепленный одним концом на буровом снаряде, другим – на вороте или лебедке.

Малогабаритной буровой шнековой установки Малогабаритной буровой шнековой установки

Устройство самодельной шнековой малогабаритной буровой установки.

Шнековый бур делают по следующей технологии:

  1. На узкую трубу длиной 1,5 м приваривают витки листового металла наподобие винта. В нижней части устанавливают остро заточенные ножи под углом к горизонтальной плоскости.
  2. На верхней части предусматривают крепление для наращивания штанг. Это отверстия под стопорный палец или резьба для муфты.
  3. Готовят такие же трубы с соответствующим креплением – штанги.

Другой снаряд, часто применяемый в бурильных устройствах, сделанных своими руками, желонка.

Она изготавливается таким образом:

  • отрезают 1-1,2 м толстостенной трубы диаметром 110-120 мм;
  • в верхней части делают окошко для удаления почвы;
  • снизу вставляют клапан, сверху приваривают сетку;
  • закрепляют ушки для каната;
  • затачивают нижнюю кромку.

Для изготовления буровых снарядов не берут закаленную сталь – ее необходимо дополнительно шлифовать. Легированная трудно варится, поэтому самая подходящая для самодельных буровых инструментов – простая сталь. Если скважина более 30 м, стенки труб должны быть толщиной 5-6 мм.

Особое внимание уделяют клапану. Для небольшой желонки используют подходящий шар, перемещение которого ограничивается верхней и нижней шайбами. Для снаряда побольше делают лепестковый клапан – круглую дверцу на пружине.

Легкую желонку утяжеляют – заливают верхнюю часть бетоном или прикрепляют груз.

Желонка с шариковым клапаномЖелонка с шариковым клапаном

Устройство желонки с шариковым клапаном.

Изготовление установки для бурения с электрическим приводом

Ручной труд по бурению скважины под воду облегчает электрический привод. Он вместе с лебедкой грузоподъемностью не менее 1 т поднимает желонку с грунтом и штангами. Если используется мокрая проходка, вращает бур.

Специалисты рекомендуют применять электродвигатель на 2 кВт с понижающим редуктором до 70 об/мин. Подойдет и другой электромотор – на 220 или 380 В с мощностью в этих пределах.

Для роторного бурения каркас оборудуют вертикальной рельсовой колонной с 2 направляющими. На них размещают двигатель с редуктором.

Рекомендуется заранее решить, какой привод будет на оборудовании – ручной, электрический. Если выбор в пользу последнего, но сначала приобретают двигатель с редуктором и лебедку. Затем собирают вышку в соответствии с их параметрами – так легче сделать монтаж всех частей, подогнать по месту.

Для мокрого бурения используют вертлюг. Это важная деталь, которую лучше купить. Она в постоянном движении, поэтому некачественное исполнение приведет к быстрой поломке. Изготовление можно заказать только токарю высокой квалификации, который обеспечит надежность и герметичность конструкции. Используется высокопрочная сталь.

Буровая установка своими руками: ударно-канатная, роторная, шнековая

Бурить скважины чаще всего требуется при устройстве скважины на воду, но и кроме того периодически такие работы нужны: установить металлические столбы под забор (беседку, перголу), создать поле для сбора тепла из земли при устройстве теплового насоса земля-воздух, при устройстве столбчатого фундамента и многих других строительных работах. Облегчит и значительно ускорит процессы малогабаритная буровая установка. Имея некоторый навык сварки, ее можно сделать своими руками. 

Самодельная буровая установка

Самодельная буровая установка

Виды самодельных буровых установок

Содержание статьи

Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

  • Ударно-канатную установку. Принцип работы этого типа оборудования основан на силе тяжести. На какой-то высоте закрепляют тяжелый буровой снаряд в заточенными краями — стакан или желонку. Его «роняют» несколько десятков раз. Каждый раз снаряд прорезает некоторую часть грунта, а порода застревает внутри полого снаряда (для сыпучих грунтов они снабжаются клапанами). Стакан вынимается из скважины, грунт удаляется. Далее процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет требуемой глубины. Для самостоятельного исполнения подобные устройства — самые простые. В наиболее бюджетном варианте это некая станина, позволяющая закрепить блок над скважиной. Через блок перекинут длинный трос с привязанной желонкой. За трос можно дергать «вручную», а можно установить мотор-редуктор с барабаном. Одна из ударно-бурильных установок

    Одна из ударно-бурильных установок

  • Шнековая буровая установка. Углубление в грунт происходит при помощи шнека — стержня с наваренными винтом лопастями. Шнеком можно вручную пробурить скважины в пару метров — под свайный фундамент, например. Для прохождения плотных слоев типа глины или плотных песков, требуется солидное усилие. Поэтому требуется двигатель с большим вращающим моментом, а они работают от 380 В. И то, шнековые установки практически бесполезных на каменистых грунтах. И все равно — просто это небольшой камень типа щебня или скальные породы — шнек их не пройдет. Шнековая буровая установка

    Шнековая буровая установка

  • Роторное бурение. Используется тоже принцип вращения, но внутрь бура подается бурильный раствор (вода). Это эффективный способ — вода выносит на поверхность шлам (раздробленную породу), и бур очень редко вынимают на поверхность. Его только сверху постоянно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Есть роторные установки «сухого» бурения — без растворов, но они требуют больших усилий, скорость бурения при этом намного ниже. Поэтому такие установки делают и используют редко.
  • Роторная буровая установка

    Роторная буровая установка

Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

Методы очистки воды из колодца или скважины описаны тут.

Виды самодельных канатно-ударных бурильных установок

При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос. На конце троса привязан бурильный снаряд. Вот и вся конструкция. Приводится в действие эта «установка» мышечной силой — за трос тянут, потом резко опускают. Снаряд понемногу углубляется.

Наиболее простые конструкции

Наиболее простые конструкции

Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки. При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку.

Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).

Сделанная своими руками мини буровая установка

Сделанная своими руками мини буровая установка

Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.

Станина для малой буровой установки вид сбоку

Станина для малой буровой установки вид сбоку

Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.

Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано тут.

Как сделать установку для роторного бурения

Буровая гидравлическая установка должна иметь станину, которая позволяет передвигать вверх/вниз мотор, к которому через вертлюг подсоединяют бур. Также через вертлюг внутрь колонны поддается вода.

Принципы построения бурилки

Принципы построения бурилки

 

При изготовлении буровой установки своими руками, рекомендован такой порядок действий:

  • Сначала должны быть вертлюг и штанги. Если вы не квалифицированный токарь или у вас нет такого на примете, то эти детали лучше купить. При их изготовлении требуется высокая точность, что можно достичь при высокой квалификации. Причем резьба на вертлюге и штангах должна быть одинаковой, или потребуется переходник. Резьба на штангах лучше — трапеция, так как потом конусную мало кто из токарей может сделать.
  • Купить мотор-редуктор. Если питание будет от 220 в, то характеристики его такие: мощность 2,2 кВт, оборотов — 60-70 в минуту (лучшие : 3МП 31,5 или 3МП 40 или 3МП 50). Более мощные поставить можно только при условии наличия питания в 380 В, да и более мощные редко нужны.
  • Покупаете лебедку, может быть ручной или электрической. Грузоподъемность желательно не менее 1 тонны (если есть возможность, лучше — больше).
  • Когда все эти составляющие имеются на руках, можно варить каркас и делать бур. Ведь все это оборудование крепится на него, а виды крепления могут быть разными, угадать невозможно. Самодельная буровая установка

    Самодельная буровая установка

Рама мини-буровой установки состоит из трех частей:

  • горизонтальной платформы;
  • вертикальной рамы;
  • подвижной рамы (каретка), на которой закреплен мотор.

Основа варится из толстостенной трубы — толщина стенки 4 мм, минимум — 3,5 мм. Лучше — из профилированной сечением 40*40 мм, 50*50 мм или около того, но подойдет и круглая. При изготовлении рамы малой буровой установки точность неважна. Важно соблюдать геометрию: вертикальность и горизонтальность, одинаковые углы наклона, если это необходимо. А размеры «подгоняются» по факту. Сначала варится нижняя рама, измеряется. Под имеющиеся размеры изготавливается вертикальная рама, а по ее размерам — каретка.

Простой форты бур можно сделать самостоятельно — их варят из обычной стали (чертеж на фото ниже). Если брать высоколегированную сталь, ее сложно приварить к штангам. Для сложных и каменистых грунтов лучше купить бур в специализированной кампании — они имеют сложную форму, есть много разных видов.

Чертеж бура на 159 мм

Чертеж бура на 159 мм

Чтобы работать было проще, подключают два пульта с возможностью реверсного хода. Один ставят на мотор, второй на лебедку. Вот, собственно, и все.

В конструкции буровой установки роторного или шнекового бурения главное — вертлюг, но его изготовить без опыта нереально. Для тех, кто хочет сделать его самостоятельно, выложим фото и его чертеж.

Устройство вертлюга для бутовой установки

Устройство вертлюга для бутовой установки

 

Чертеж вертлюга для малогабаритной буровой установки

Чертеж вертлюга для малогабаритной буровой установки

 

Как провести воду от скважины к дому читайте тут. 

Простейшая установка для шнекового бурения

Если водоносные слои неглубоко, грунты мягкие, можно обойтись механической буровой установкой со шнеком. Это та же тренога или любая другая рама с блоком через который перекинут трос. Только вместо желонки или бурового стакана к тросу привязан шнек. В верхней его части имеется перекладина, при помощи которой его проворачивают.

Ручная буровая установка со шнеком

Ручная буровая установка со шнеком

Для облегчения процесса желательно наличие лебедки или хотя-бы ворота (по типу колодезного). Но можно сделать роторную бурилку, похожую на описанную выше. Изменится только строение вертлюга — он нужен без отвода под подачу воды. Работа одной из бурильных установок, собранной мастеровым человеком своими руками, из подручных материалов — на следующем видео. Можно рассмотреть и особенности конструкции.

И последний момент — видео о том, как сделать шнек для буровой установки своими руками.

Буровая установка для бурения скважин на воду своими руками на vodatyt.ru

Автор Петр Андреевич На чтение 5 мин. Просмотров 96

Учитывая высокую стоимость буровых работ, можно собрать буровую установку своими руками. И бурить колодец под скважину в удобное для Вас время. Мы расскажем как поэтапно соорудить бурильный агрегат.

Какие буровые установки бывают

Имеется два основных способа устройства скважин посредством бурения. Соответственно, для каждого из этих технологий применяют бурильные агрегаты различных конструкций:

  • Ударно-канатная машина.
  • Вращательно-шнековая.
  • Роторная, действующая по технологии гидробурения.

Буровая установка своими руками для скважин на водуБуровая установка своими руками для скважин на воду

По типу привода могут быть либо ручными, когда в качестве движителя используется мускульная сила, и механическими, с установленным электрическим или дизельным (бензиновым) двигателем. Принцип работы канатно-ударной техники состоит во внедрении в почву массивного груза – долота, полого внутри. Долото поднимается на определённую высоту, после чего сбрасывается вниз.

В результате оно углубляется в почву на некую глубину, а часть излишков земли остается внутри полого долота. После заполнения его полностью грунтом, он выколачивается, и вся процедура повторяется сначала. Подобный процесс весьма долог, зато конструкция подобной бурильной установки максимально проста и дёшева.

Буровая установка своими руками для скважин на водуБуровая установка своими руками для скважин на воду

Вращательная машина более удобна в использовании благодаря вращающемуся шнековому буру, который самостоятельно выдаёт излишки грунта «на гора». Однако, соорудить подобные конструкции самостоятельно гораздо сложнее, и далеко не каждый человек справится с этим. Но, при умении, вполне возможно собрать и такой самодельный станок для бурения.

Все узлы и агрегаты для домашней буровой изготовить самому при всём желании не удастся – какие-то запчасти придётся приобрести в магазине, какие-то найти на свалке старой сельхозтехники, а что-то заказать токарю.

Но если же у вас получиться создать личную буровую все затраты окупятся сторицей. Вы сможете пробурить скважину себе, и получить неплохой дополнительный доход, подрабатывая наёмным бурильщиком на участках соседей. Для создания личной бурильной машины потребуется, помимо комплектующих, шлифмашинка, сварочник, перфоратор. И, соответственно, опыт работы с перечисленными инструментами.

Простейшая МГБУ для ударно-канатного бурения

Самый доступный для самостоятельного производства вариант МГБУ – это аппарат для ударного бурения.

Конструктивно она состоит из:

  • Разборной станины.
  • Массивного долота, подвешиваемого на канате к верхушке станины.
  • Блока и ворота для наматывания троса.

Станину можно собрать их старых стальных труб, уголков, швеллеров. Высотой её такова, чтобы при случае было удобно её транспортировать в разобранном виде. Но в то же время, следует учитывать, что с чем большей высоты падает груз, тем глубже он заглубляется в грунт. Отдельные элементы станины скрепляются между собой болтами в месте верхнего соединения. Низ станины также может для большей устойчивости обвязываться трубами или уголками.

Груз – долото, он же стакан, желонка, – можно сделать из обрезка толстостенной трубы с диаметром порядка 100-120мм. Главное здесь, чтобы этот рабочий узел был достаточно массивным. Самый подходящий вес, это 80-100кг. Поднимать более тяжёлый груз будет затруднительно даже двум-трём мужчинам, также неудобно транспортировать его. В нижнем торце долота-стакана вырезаются зазубрины, либо края её обтачиваются для облегчённого внедрения в почву.

Для подъёма груза можно применить ручной ворот, по типу деревенских колодцев, либо электромотор с понижающим редуктором. Идеально – оснастить машину и ручным, и электрическим подъёмником. Так её можно будет использовать на участках, куда не подведена электроэнергия. Там же, где есть возможность подключиться к электричеству, можно будет упростить и ускорить работу, задействовав электроподъёмник долота.

Самая простая конструкция шнековой МГБУ

Шнековые механизмы являются более сложным устройством, нежели ударные приспособления. Важнейший рабочий узел подобной машины, это вращающийся спиралевидный шнек. Для его изготовления потребуется взять кусок стальной трубы d 100мм. Снизу трубы привариваются лепестки шнека в виде спирали, в самом нижнем конце – два острых ножа. Лепестки и спираль изготавливаются из листовой стали, толщиной 3-4мм.

Это является самой трудоёмкой и тонкой работой при изготовлении всей конструкции.

Сверху трубы нарезается резьба для возможности присоединения к ней крепёжной муфты и специального тройника. Тройник представляет собой особое приспособление для проворачивания бура в виде металлической муфты, к которой с двух сторон горизонтально приварены трубы-рычаги. Он навинчивается на верхний торец трубы со шнеком на конце.

При вращении шнек будет углубляться в землю. А когда он будет выступать над уровнем земли, тройник с рычагами свинчивается, и вместо него устанавливается крепёжная муфта и следующая труба. На неё сверху вновь устанавливается бур, и вся процедура повторяется сначала.

Как сделать надёжную конструкцию

Чтоб изготовленная своими руками буровая установка стала более приближенной по своим эксплуатационно-техническим характеристикам к заводским моделям, придётся приобрести и установить на ней ряд узлов:

  • Помпу для промывки скважины.
  • Вертлюг. Он предназначается для передачи крутящего момента от редуктора к шнеку, с закреплённой на нём штанге.
  • Электромотор с понижающим редуктором.
  • Шланг для нагнетания раствора в скважину под давлением.

Все эти агрегаты вы не сможете изготовить в домашних условиях, а если и сможете, то это отнимет у вас массу лишних сил и времени. Кроме того, можно будит купить и буровой шнек, изготовленный в заводских условиях. Приобрести буры следует нескольких диаметров. Это даст возможность делать различные по ширине скважины, в зависимости от необходимости.

Рекомендуется при бурении иметь набор шнеков диаметром от 8 до 35 см.

ПолезноБесполезно

Нефть 101 - Бурение скважины

Oil 101 Certificate


Урок «Бурение скважины » состоит из следующих тем:

  • Цели обучения
  • Что такое колодец?
  • Подготовка наземного бурения
  • Подготовка к бурению в открытом море
  • Spudding In
  • Такелаж
  • Основные системы буровых установок
  • Трубы - Бурильная труба
  • Трубы - Кожухи и трубки
  • Сверла
  • Типы бит
  • MUD - Буровые растворы
  • MWD - измерение при бурении
  • Рыбалка
  • цементирование
  • Гидравлическое давление
  • Удар и обнаружение
  • Противовыбросовый превентор (BOP)
  • Well Control
  • Уничтожение скважины

Зарегистрируйтесь сейчас для полного доступа к этому содержимому Oil 101.


Урок «Бурение скважины » состоит из следующих тем:

  • Цели обучения
  • Что такое колодец?
  • Подготовка наземного бурения
  • Подготовка к бурению в открытом море
  • Spudding In
  • Такелаж
  • Основные системы буровых установок
  • Трубы - Бурильная труба
  • Трубы - Кожухи и трубки
  • Сверла
  • Типы бит
  • MUD - Буровые растворы
  • MWD - измерение при бурении
  • Рыбалка
  • цементирование
  • Гидравлическое давление
  • Удар и обнаружение
  • Противовыбросовый превентор (BOP)
  • Well Control
  • Уничтожение скважины

Бурение скважины: что такое скважина?

Нефтяная или газовая скважина - это термин для любой перфорации через земную поверхность, предназначенный для поиска и выпуска углеводородов нефти и газа.В этом уроке описываются процессы и оборудование, используемые для бурения скважины, которую в промышленности часто называют «пробуриванием скважины».

Таким образом, скважина создается путем бурения скважины в земле с помощью буровой установки, которая вращает бурильную колонну с прикрепленной долотой.

После того, как отверстие пробурено до заданной глубины, в нем устанавливаются секции стальных труб, известные как обсадные трубы (немного меньше, чем в скважине), чтобы обеспечить затрубное пространство для цементирования. Корпус обеспечивает структурную целостность вновь пробуренного ствола скважины и изолирует любые потенциально опасные зоны высокого давления друг от друга и от поверхности.

Благодаря надежной изоляции этих зон и защите пласта от обсадной колонны, скважина может быть пробурена глубже, часто в потенциально более нестабильные пласты. Здесь используется корпус меньшего размера и меньший размер. Как видно из диаграммы, в современных скважинах часто пробурено 2-5 комплектов отверстий меньшего размера, каждый внутри друг друга, и каждый из них цементирован с разным размером обсадной колонны.

Бурение скважины: подготовка наземного бурения

Буровая установка - это машина, которая создает отверстия (обычно называемые скважинами) и / или шахты в земле.Поэтому термин «буровая установка», как правило, относится к полному комплексу оборудования, которое используется для создания скважины.

Прежде чем можно будет пробурить наземную скважину:

  • Площадка должна быть подготовлена, включая выравнивание земли, на которой будет собираться вышка.
  • Подъездные пути должны быть созданы, чтобы рабочие и оборудование могли добраться до / с буровой установки.
  • Запасные ямы должны быть вырыты, чтобы можно было правильно утилизировать черенки, материал и использованную грязь. В некоторых местах природоохранные законы запрещают буровым работникам рыть ямы с грязью.Вместо этого на площадке буровой установки используются большие металлические контейнеры для улавливания всех отходов и отходов, которые затем вывозятся за пределы площадки для утилизации.

Последний шаг в подготовке площадки - выкопать так называемый погреб для оборудования, которое потребуется во время бурения скважин. Подвал может быть вырыт и сформирован на месте с помощью бетона, или это может быть предварительно изготовленная четырехстенная стальная конструкция, которая вбивается в землю на желаемую глубину. Подвал установлен в том месте, где будет располагаться колодец.

Бурение скважины: подготовка к бурению в открытом море

Морское бурение относится к процессу добычи подземных ресурсов, которые лежат под водой у берегов. Термин может также применяться к бурению в озерах, внутренних морях, заливах или каналах.

Фактический процесс бурения скважины похож на наземную скважину, но морское расположение делает его более сложным. Часто новые скважины пробурены, в то время как другие добываются с той же морской платформы добычи.

Морская буровая установка / платформа - это небольшое общество или город со множеством вспомогательных функций, в том числе: кафетерий, спальные помещения, развлекательные залы и команды менеджеров.

Весь персонал буровой установки транспортируется на вертолетах или лодках экипажа. Большинство сотрудников должны быть на месте для смены двухнедельных смен. Вращение смены может варьироваться в зависимости от местоположения (особенно иностранного) оператора E & P, бурового контактора и поставщика услуг OFS.

Все оборудование, материалы и отходы должны постоянно перевозиться и выходить на рабочей лодке.Движения должны быть тщательно продуманы из-за ограниченного пространства на буровой установке / платформе.

Бурение скважины: бурение в

Начало бурения очень часто называют «вскрытием».

После установки погреба вскрытие начинается с бурения большого диаметра, но неглубокой скважины. Это называется проводниковым отверстием и обычно имеет глубину 100-200 футов. После бурения он облицовывается корпусом проводника или «трубой» и цементируется на месте.Оболочка проводника используется для предотвращения разрушения верхней части ствола скважины.

На суше обсадная колонна может быть пробурена и часто устанавливается сторонним подрядчиком по эксплуатации обсадной колонны.

Оффшорная буровая установка используется для этого процесса.

Бурение скважины: установка

Другой наземный процесс, известный как «монтаж», начинается, когда буровая установка поднимается на место, а основание оборудования центрируется над проводящей трубой.

Мачта или вышка поднята над основанием, а другое оборудование, такое как двигатели, насосы, а также вращающееся и подъемное оборудование, выровнено и соединено.

Емкости для воды и топлива заполнены. Добавки для буровых растворов (буровой раствор) хранятся на месте. Когда все эти вопросы будут рассмотрены, буровая установка готова к бурению еще одной скважины большого диаметра, глубиной приблизительно от 100 до 150 метров, до

  • перекрыть поверхностные водоносные горизонты
  • стабилизировать верхнюю часть колодца
  • обеспечивают насадку для противовыбросовых превенторов (BOP)

Очень важно правильно сделать это отверстие, потому что все последующие операции бурения будут основаны на этом первом отверстии.

После того, как BOP активированы, начинается бурение скважины к целевой глубине и пласту.

Бурение скважины: основные системы буровых установок

В типовой буровой установке есть пять основных компонентов или систем, как показано на рисунке и описано ниже:

  • Деррик должен быть достаточно высоким, чтобы можно было добавлять новые секции бурильной трубы в процессе бурения.
  • Механические системы включают подъемную систему (называемую лебедкой) и используются для подъема тяжелых грузов и многочисленных частей вращающегося оборудования, таких как:
    • Поворотная, большая рукоятка, которая удерживает вес бурильной колонны при вращении и обеспечивает герметичное уплотнение отверстия.
    • Kelly, четырехсторонняя труба, которая передает вращательное движение на поворотный стол и бурильную колонну.
    • Поворотный стол или поворотный стол - который приводит в движение бурильную колонну.
    • Буровая колонна - которая состоит из бурильной трубы и бурильных труб (большой диаметр, более тяжелая труба, которая помещает груз на буровое долото).
    • Сверло, конец сверла, которое фактически разрезает камень.
  • Циркуляционная система, которая перекачивает буровые растворы (грязь - смесь воды, глины, утяжелителя и химикатов), состоящая из:
    • Насос, который всасывает грязь из грязевых ям и закачивает ее на буровую установку
    • Линия возврата грязи, которая возвращает грязь в / из отверстия
    • Shake Shaker, сито, которое отделяет горные породы от грязи
    • Запасной карьер, в котором собирается горная порода, отделенная от грязи
    • Грязевая яма, где буровой раствор смешивается и перерабатывается
    • Бункер для смешивания грязи, где новый грязь смешивается и затем отправляется в грязевые ямы, готовые к использованию
  • Энергетические системы обеспечивают электроэнергией всю буровую установку, часто предоставляемую большими дизельными двигателями и электрогенераторами.
  • Противовыбросовый превентор, клапаны высокого давления, которые герметизируют бурильную колонну для контроля давления.

Бурение скважины: трубы

Буровая труба

Говоря простым языком, труб - это стальные трубы, которые используются для бурения скважины, опускания ствола скважины и добычи пластовых флюидов. Они бывают разных сортов и разработаны для высокой прочности и жесткости.

Трубки соединяются друг с другом независимыми муфтами или вкручиваются непосредственно в каждую посредством концевого (охватывающего) конца и штифтового (охватывающего) конца.

Трубы бурильных труб обычно имеют длину 30 футов (называемые соединениями) и играют очень важную роль в общем процессе бурения.

Существует большое разнообразие оборудования, которое либо присоединяется к бурильной трубе, либо проходит через нее, чтобы помочь в бурении. Грязь течет через центр бурильной трубы. Специальные воротники прикреплены для выполнения других задач, таких как помощь в процессе отклонения скважины.

Долото надежно закреплено на конце бурильной колонны.

обсадная колонна и трубки

Скважина выстлана стальной обсадной колонной, чтобы обеспечить трубопровод от поверхности до продуктивного пласта.

Обсадная линия обводит необработанное открытое отверстие, сделанное долотом, когда оно проходит через пласты. Он удерживает скважину от прогибания и, после цементирования, удерживает флюиды в одном пласте от миграции в другой.

Как и трубы бурильных труб, обсадная колонна обычно имеет длину 30 футов (также называемую соединениями). Соединения обсадной колонны также соединяются независимыми резьбовыми соединениями.

Корпус

изготавливается по всему миру в соответствии со спецификациями API (Американский институт нефти) для широкого спектра металлургических предприятий с использованием бесшовного или ERW (электросварочного сопротивления) производства.Размеры обсадных колонн варьируются от 4-1 / 2 "до 13-3 / 8".

Стандартные размеры труб, используемые для производства пластовых жидкостей, составляют 2 3/8 ”, 2 7/8” и 3 ½ ”

Бурение скважины: буровые долота

Буровое долото, показанное на диаграмме, представляет собой устройство, прикрепленное к концу бурильной колонны, которое разрывается, разрезает или дробит горные породы при бурении скважины.

Все, что находится на буровой установке, прямо или косвенно помогает долоту при резке породы. Сверло находится в нижней части бурильной колонны и должно быть заменено, когда оно становится слишком тупым или перестает работать.Термин для этой деятельности - «спусковая труба» и может занять несколько дней на глубокой скважине. Поэтому биты предназначены для того, чтобы выполнять свою работу в тяжелых условиях как можно дольше.

Большинство долот работает путем соскабливания или дробления (или обоих) камня как части вращательного движения. Некоторые долота, известные как долота молотка, приводятся в действие забойным двигателем, который толкает камень вертикально так же, как пневматический молот на строительной площадке.

Буровое долото является полым и имеет форсунки, обеспечивающие вытеснение бурового раствора при высокой скорости и высоком давлении.Это помогает очистить долото и разбивает камень (в более мягких формациях).

Бит Типы

Каждый тип битов спроектирован специально для ожидаемых пластов. Три общих типа показаны на графике и описаны ниже.

  • Roller Bit - Раздавливает / жует / режет / выбивает породу. Конфигурация зависит от твердости породы. Его можно использовать для бурения любых пластов, если выбраны подходящий резак, подшипник и сопло.
  • Алмазный бит , часто называемый PDC (поликристаллическая алмазная резка) - измельчает камень и более долговечен, чем роликовый камень.Они также используются для образцов керна и предназначены для выемки скважины путем разрезания пласта. Они бурят очень быстро в мягких до умеренно твердых формациях (песок, сланец, глина и алевролит).
  • Направленный бит - Включает управляемый двигатель, установленный за буровым долотом, который позволяет сверлить под углом. Они используются особенно на морских участках, где может быть пробурено несколько скважин с одной платформы / скважины и в горизонтальных скважинах.

Бурение скважины: буровая грязь

От пола буровой установки вращающиеся полые бурильные трубы непрерывно циркулируют в буровых растворах, называемых буровым раствором, до:

  • смазать, охладить и очистить буровое долото
  • контроль давления в скважине
  • стабилизировать стенку скважины
  • удалить буровые коронки со дна отверстия

Каждый буровой раствор представляет собой высокотехнологичное вещество, специально разработанное для каждой конкретной скважины.Химический состав бурового раствора тщательно контролируется и изменяется в течение всего процесса бурения, чтобы соответствовать любым новым геологическим и эксплуатационным условиям, которые неизбежно возникают в скважине.

Буровые растворы

можно классифицировать, выделив компонент, который четко определяет функции и характеристики жидкости. Распространенной классификацией является буровой раствор на нефтяной или водной основе, который можно использовать в зависимости от характеристик пласта-коллектора.

Система буровых растворов

Система циркуляции грязи в буровой установке, изображенная на схеме, так же важна для буровой установки, как и система циркуляции крови для человеческого организма.Любые механические или технические трудности (поломки) в системе бурового раствора могут немедленно остановить бурение.

Давление бурового раствора должно поддерживаться на уровне, превышающем пластовое давление в скважине, чтобы предотвратить попадание нефти и газа в скважину во время бурения.

Грязь возвращается обратно к поверхности вокруг бурильной трубы, называемой кольцом

Изучение каменной крошки, извлеченной из бурового раствора, известно как каротаж грязи. Другая форма каротажа скважин является электронной и часто используется для оценки наличия возможных залежей нефти и газа в скважине.Это может происходить во время бурения скважины с использованием инструментов измерения во время бурения (MWD) или после бурения путем опускания измерительных инструментов во вновь пробуренную скважину.

Бурение скважины: измерение при бурении (MWD)

Процесс бурения отслеживается и управляется «на лету» с использованием технологии «Измерение во время бурения» (MWD ), в которой приборы контролируют переменные в скважине, такие как положение, температура, давление и пористость.

Эти данные передаются обратно на поверхность при изменении давления в буровом растворе.

Грязевые моторы также используются. Они представляют собой устройство с гидравлическим приводом, расположенное чуть выше бурового долота, которое используется для вращения долота независимо от остальной части бурильной колонны.

Возможность проводить анализ бурового раствора и анализ шлама в реальном времени обеспечивает немедленные данные о проникающих породах и устраняет необходимость вытягивания бурильной колонны из скважины, чтобы взять эти

Бурение скважины: Рыбалка

Рыбалка - это процесс удаления инструментов, оборудования и мусора (все они называются рыбой), которые случайно упали или (сломались) в скважине.Ключевые элементы рыболовной операции включают в себя:

  • понимание размеров и природы удаляемой рыбы,
  • условия ствола скважины,
  • использованных инструментов и методов, и
  • Процесс обработки восстановленной рыбы на поверхности.

Рыбная ловля - это просто методика добычи «рыбы» в скважине с помощью инноваций на месте с использованием множества специализированных крючков и захватного оборудования.

Рыбалка - это искусство и специализированный процесс в буровых работах.У него есть потенциал, чтобы сэкономить буровым компаниям огромные деньги, предоставляя услугу, которая извлекает объекты из скважины, а не покидает скважину в целом.

Бурение скважины: цементирование

Цементирование - это процесс, с помощью которого специально приготовленный цемент закачивается в скважину для закрепления и герметизации обсадных колонн, которые были опущены или установлены в стволе скважины.

Цементные операции проводятся по:

  • уплотнение кольцевого пространства после установки обсадной колонны
  • запечатать потерянную зону циркуляции
  • установить пробку в существующей скважине, чтобы оттолкнуться с помощью направленного инструмента
  • включите колодец, если он должен быть оставлен

Перед началом работ по цементированию инженеры определяют объем и требуемые физические свойства как цементного раствора, так и цементного раствора.

Цементная бригада использует специальные смесители и насосы на поверхности, которые вытесняют буровой раствор, когда цемент помещается в ствол скважины.

Бурение скважины: гидравлическое давление

Гидростатическое давление вызывается жидкостью под давлением, которая может возникать естественным образом при открытии канала в земной коре, например, в буровой скважине.

Аномально высокое давление обычно возникает в областях, где имеются заполненные водой осадки, такие как глина.

Если давление жидкости больше, чем давление окружающих пород или пластов, то пласт разрушится под действием его силы.

Ранняя идентификация этих типов давления имеет решающее значение для буровых работ из-за разрушительного воздействия, которое оно может оказать на персонал и оборудование - как в скважине, так и на поверхности скважины.

Поверхность « выбросы » возникают, когда это гидростатическое давление достигает поверхности; незамеченным и неограниченным.

Существует много типов скважинного оборудования, используемого бурильщиками для контроля условий давления в забое скважины и предотвращения прорыва ; или, по крайней мере, минимизировать катастрофический эффект от выброса .

Бурение скважины: удар и обнаружение

Пик - это термин для ситуации, когда пластовые флюиды текут в ствол скважины во время буровых работ. Пинок происходит, когда давление в стволе скважины меньше, чем в пластовых флюидах, что вызывает поток.

Это состояние вызывается двумя способами.

  • Во-первых, если вес бурового раствора слишком мал, то гидростатическое давление, оказываемое на пласт колонной бурового раствора, может быть недостаточным для удержания пластового флюида в пласте. Это может произойти, если плотность бурового раствора внезапно уменьшилась или не соответствует техническим требованиям для начала, или если буровой пласт имеет более высокое давление, чем предполагалось. Этот тип удара называется пониженным ударом.
  • Второй способ, которым может возникнуть выброс, связан с движением бурильной колонны или обсадной колонны, эффективно снижая давление в стволе скважины ниже, чем в пласте.

Обнаружение - это процесс определения ключевых показателей удара до того, как удар действительно произойдет. Всегда есть признаки надвигающегося удара скважиной, и для обнаружения этих признаков используется ряд инструментов.

Если удар по скважине не будет проверен, это может привести к в подповерхности или (что еще хуже) к поверхности из скважины к прорыву .

Бурение скважины: противовыбросовый превентор (BOP)

Противовыбросовый превентор (BOP) представляет собой большой узел клапана, который закрывает нефтяную или газовую скважину на поверхности.Он включает в себя ряд клапанов, плунжеров и уплотнений, которые ограничивают находящуюся под давлением жидкость в стволе скважины от прохождения ствола скважины и ее попадания на поверхность. Изобретение и использование BOP привело к прекращению использования маслобойников, которые были опасными и дорогостоящими.

BOP создаются несколькими производителями OFS и выпускаются в различных стилях, размерах и номинальных давлениях.

  • Заглушки предназначены для закрытия над открытым стволом скважины.
  • Трамбовки труб герметизируют трубчатые элементы в скважине (бурильная труба, обсадная колонна, насосно-компрессорная труба, проводная или гибкая труба).
  • BOP-уплотнения со срезным уплотнением оснащены режущими поверхностями из закаленной стали, которые могут фактически прорезать бурильную колонну в случае отказа всех других барьеров.

BOP критически важны для безопасности экипажа, буровой установки и ствола скважины. Поэтому BOP проверяются, тестируются и восстанавливаются через регулярные промежутки времени.

Любой из вышеперечисленных BOP может быть установлен под морским дном под водой.

Бурение скважины: контроль скважины

Во время буровых работ подповерхностные давления должны постоянно контролироваться, так как различные слои скважинного пласта пробиты стволом скважины.

Часто « скважинные выбросы » могут возникать, когда зона высокого давления проникает, и неконтролируемое давление начинает течь в другую зону более низкого давления. Этот случай является наиболее распространенным из всех проблем управления скважиной. Встречается:

  • во время буровых работ или
  • на промыслах, если обсадная колонна и трубопроводы начинают корродировать и портиться.

Для контроля этой ситуации используются три меры контроля скважины:

  • Первичное управление скважиной - Здесь давление бурового раствора увеличивается выше давления в пласте.Эта форма управления скважиной поддерживается и тщательно контролируется на протяжении всего процесса бурения скважины.
  • Вторичное управление скважиной - Активирована система BOP, которая герметизирует кольцевое пространство скважины, чтобы предотвратить попадание забойного давления на поверхность.
  • Третичное управление скважиной - В экстремальных ситуациях для сдерживания давления в скважине химическое соединение закачивается в ствол скважины для противодействия потоку в зоне высокого давления. Одним из наиболее распространенных является смесь барита (очень тяжелое твердое вещество) и масла.Материалы затвердевают при закачке в ствол скважины, и их часто называют абаритовой пробкой.

К сожалению, закупорка пути потока баритом редко эффективна для контроля значительного подземного потока. Если нет альтернативных путей бурения, чтобы добраться до пласта, цемент закачивается в скважину и скважина забрасывается.

Сначала пробуют баритовую пробку, затем цемент, если ситуация продолжает оставаться нестабильной.

Бурение скважины: убийство скважины

Убийство скважины - это процесс, используемый для полной остановки потока.

«Обезвреживание скважины » относится к операции размещения столба тяжелой жидкости в стволе скважины для предотвращения потока пластовых флюидов на поверхность. Он работает по принципу, что веса «уничтожающей жидкости» или «уничтожающей грязи» будет достаточно для подавления давления жидкостей в пласте.

Во время бурения контроль давления поддерживается за счет использования точно забитого бурового раствора, который уравновешивает давление в нижней части отверстия.

В случае внезапного выброса из кармана высокого давления, скажем, газа, который нельзя контролировать с помощью стандартных методов управления скважиной, может возникнуть необходимость заглушить скважину.Это делается закачиванием бурового раствора (например, смеси баритовых пробок) или цемента по бурильной трубе, где она циркулирует на дне и в ствол скважины.

,

Буровая установка

Буровая установка - это машина, которая создает отверстия (обычно называемые скважинами) и / или шахты в земле. Буровые установки могут быть массивными конструкциями, в которых размещается оборудование, используемое для бурения водяных, нефтяных или добывающих скважин природного газа, или они могут быть достаточно маленькими, чтобы перемещаться вручную одним человеком. .Буровые установки могут быть мобильным оборудованием, установленным на грузовиках, гусеницах или прицепах, или более постоянными наземными или морскими сооружениями (такими как нефтяные платформы, обычно называемые «морскими нефтяными вышками», даже если они не содержат буровую установку). Таким образом, термин «буровая установка» обычно относится к комплексу оборудования, которое используется для проникновения на поверхность земной коры.

Суонсон Бурение Восточный Техас в сумерках

Буровые установки могут быть:

  • Небольшие и портативные, такие как те, которые используются для разведочного бурения, водозаборных скважин и экологических исследований.
  • Огромный, способный пробурить тысячи метров земной коры. Большие «грязевые насосы» циркулируют буровым раствором (пульпой) через буровое долото и вверх по кольцевому пространству обсадной колонны для охлаждения и удаления «шлама» во время бурения скважины. Подъемники в буровой установке могут поднимать сотни тонн труб. Другое оборудование может нагнетать кислоту или песок в резервуары, чтобы облегчить добычу нефти или природного газа; а в отдаленных местах могут быть постоянные жилые помещения и пункты питания для экипажей (которых может быть более ста).Морские буровые установки могут работать на расстоянии многих сотен миль или километров от базы снабжения при нечастой смене экипажа и / или цикле.

Нефтяная буровая промышленность

Нефтяная буровая установка, способная бурить тысячи футов

Буровые установки для добычи нефти и природного газа можно использовать не только для идентификации геологических резервуаров, но и для создания отверстий, которые позволяют добывать нефть или природный газ из этих резервуаров. В первую очередь на наземных нефтегазовых месторождениях после бурения скважины буровая установка будет перемещена из скважины, а сервисная установка (меньшая установка), специально предназначенная для заканчивания скважин, будет перемещена в скважину, чтобы получить хорошо на линии. [1] Это освобождает буровую установку для бурения еще одной скважины и упрощает работу, а также позволяет специализировать определенные услуги, то есть заканчивания и бурение.

Swanson Drilling бурение направленных нефтяных скважин в Восточном Техасе

Бурение скважин на воду

В новой технологии портативных буровых котов используются портативные буровые установки меньшего размера с более короткой 10-футовой (3,0 м) бурильной трубой. Пользователи «Сделай сам» и миссионерские группы используют их для бурения водяных скважин, так как ими могут управлять 1 или 2 человека с минимальным уровнем квалификации.Более короткая бурильная труба также позволяет использовать мачту намного меньшего размера, что дает меньшую и более легкую буровую установку, которая дешевле перевозить за границу и может поместиться в стандартный 20-футовый (6,1 м) транспортный контейнер. Портативные буровые установки, смонтированные на прицепе, имеют мощность бурения от 300 до 800 футов (91-240 м) в зависимости от расхода бурового насоса и номинального давления.

Другие, более тяжелые, грузовые вышки более сложны, поэтому требуют больше навыков для работы. С ними также сложнее безопасно обращаться из-за более длинных 20-30 футов (6.От 1 до 9,1 м) бурильная труба. Большие грузовые платформы также требуют намного более высокого зазора над головой для работы. В тренировках для больших грузовиков можно использовать более 150 галлонов США (570 л) или более топлива в день, в то время как в небольших переносных сеялках расходуется всего 5–20 галлонов США (19–76 л) топлива в день. Это делает более мелкие, более портативные установки предпочтительными в отдаленных или труднодоступных местах и ​​более рентабельными в эту новую эру высоких цен на топливо.

История

Античная буровая установка теперь выставлена ​​в Музее западной истории в Лингле, штат Вайоминг.Он использовался для бурения многих водяных скважин в этом районе - многие из этих скважин все еще используются. Антикварные буровые установки в Zigong, Китай

До тех пор, пока в конце 19-го века не были разработаны двигатели внутреннего сгорания, основным методом бурения породы была мышечная сила человека или животного. Стержни поворачивались вручную с помощью зажимов, прикрепленных к шатуну. Метод веревки и падения, изобретенный в Цзыгуне, Китай, использовал стальной стержень или поршень, поднятый и опущенный вертикально через веревку. Механизированные версии этого сохранились до 1970 года, используя кулачок для быстрого поднятия и опускания того, что к тому времени было стальным тросом.

Swanson Drilling Texas East ночью

:

В 1970-х годах за пределами нефтегазовой промышленности роликовые долота, использующие циркуляцию бурового раствора, были заменены первыми пневматическими сверлами с поршневым поршневым двигателем с обратной циркуляцией (RC) и стали практически устаревшими для большинства неглубоких скважин, и в настоящее время используются только в определенных ситуациях. где камни исключают другие методы. RC-бурение оказалось намного быстрее и эффективнее, и продолжает улучшаться благодаря лучшей металлургии, получая более твердые, долговечные долота и компрессоры, обеспечивающие более высокое давление воздуха при больших объемах, что обеспечивает более глубокое и быстрое проникновение.Алмазное бурение практически не изменилось с самого начала.

Мобильные буровые установки

В начале разведки нефти буровые установки были полупостоянными по своей природе, и буровые вышки часто строились на месте и оставлялись на месте после завершения строительства скважины. В последнее время буровые установки являются дорогостоящими станками, изготовленными на заказ, которые можно перемещать из скважины в скважину. Некоторые легкие буровые установки похожи на мобильный кран и чаще используются для бурения водяных скважин. Более крупные наземные буровые установки должны быть разбиты на секции и грузы, чтобы переместиться на новое место, и этот процесс может часто занимать недели.

Небольшие мобильные буровые установки также используются для бурения или бурения свай. Буровые установки могут варьироваться от 100-тонных буровых установок непрерывного действия (CFA) до небольших буровых установок с пневматическим приводом, используемых для бурения скважин в карьерах и т. Д. Эти буровые установки используют ту же технологию и оборудование, что и буровые установки для бурения нефтяных скважин, но в меньшем масштабе.

Механизмы сверления, описанные ниже, отличаются механически с точки зрения используемого оборудования, а также с точки зрения метода, с помощью которого буровой шлам удаляется с режущей поверхности сверла и возвращается на поверхность.

Буровая установка, классификация

Существует множество типов и конструкций буровых установок, причем многие буровые установки способны переключать или комбинировать различные технологии бурения по мере необходимости. Буровые установки могут быть описаны с использованием любого из следующих атрибутов:

Мощность используется

  • Механический - в буровой установке используются гидротрансформаторы, сцепления и трансмиссии, приводимые в движение собственными двигателями, часто дизельными
  • Электрический - основные элементы машин приводятся в движение электродвигателями, обычно с мощностью, генерируемой на месте с использованием двигателей внутреннего сгорания
  • Гидравлический - буровая установка в основном использует гидравлическую мощность
  • Пневматический - установка оснащена в основном сжатым воздухом
  • Steam - на установке используются паровые двигатели и насосы (устарели после середины 20-го века)

по трубам б

    Кабель
  • - кабель используется для поднятия и опускания сверла
  • Обычный - использует металлическую или пластиковую бурильную трубу разных типов
  • Катушка - использует гигантскую катушку трубы и забойный двигатель

По высоте

(Все буровые установки сверлят только с одной трубой.Буровые установки различаются по тому, сколько соединенных труб они способны «стоять» в буровой вышке при необходимости временного извлечения бурильной трубы из скважины. Обычно это делается при смене бурового долота или при «каротаже» скважины.)

  • Single - может тянуть только одну бурильную трубу. Наличие или отсутствие вертикальных трубчатых стоечных «пальцев» варьируется от буровой установки к буровой.
  • Двойной - может содержать стойку трубы в вышке, состоящей из двух соединенных бурильных труб, называемых «двойной стойкой».
  • Тройной - может содержать стойку трубы в буровой вышке, состоящей из трех соединенных бурильных труб, называемых «тройной стойкой».

методом вращения или сверления

  • Без вращения включает в себя установки прямого толчка и большинство сервисных установок
  • Поворотный стол - вращение достигается путем поворота квадратной или шестиугольной трубы («Келли») на уровне буровой площадки.
  • Верхний привод - вращение и циркуляция осуществляется в верхней части бурильной колонны на двигателе, который движется по гусенице вдоль буровой вышки.
  • Sonic - использует в основном вибрационную энергию для продвижения бурильной колонны
  • Hammer - использует вращательное и ударное усилие (см. Скважинное сверло)

По положению деррик

  • Условно - вышка вертикальная
  • Slant - наклонная вышка наклонена под углом 45 градусов для облегчения горизонтального бурения

Типы сверл

Существует множество буровых механизмов, которые можно использовать для погружения скважины в землю.Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, с точки зрения глубины, на которой он может бурить, типа возвращаемого образца, вовлеченных затрат и достигнутых уровней проникновения. Существует два основных типа упражнений: сверла, которые производят горную крошку, и сверла, которые производят образцы керна.

Бурение шнека

бурение шнека осуществляется винтовым винтом, который вращается в земле; земля поднимается вверх по скважине лезвием винта. Бурение с помощью полого ствола используется для более мягких грунтов, таких как болота, где скважина сама по себе не будет открыта для бурения в условиях окружающей среды, геотехнического бурения, инженерно-геологических и геохимических разведочных работ при разведке месторождений полезных ископаемых.Твердые летные шнековые / ковшовые шнеки используются для бурения в тяжелых грунтах. В некоторых случаях шахтные стволы вырыты сверлами. Маленькие шнеки могут быть установлены на задней части грузовика, а большие шнеки используются для опускания свай в фундамент моста.

Бурение шнека ограничивается в основном мягким неуплотненным материалом или слабой выветрившейся породой. Это дешево и быстро.

Установка для бурения скважин на воду в Кимбалле, Западная Вирджиния Эти медленные установки в основном были заменены на роторные буровые установки в США.С.

Ударное вращательное воздушно-струйное бурение (RAB)

Бурение RAB

наиболее часто используется в разведочной отрасли. (Этот инструмент также известен как сверло для сквозного бурения.) В сверле используется пневматический поршневой «молоток», приводимый в движение поршнем, для энергичного вбивания тяжелого бурового долота в породу. Сверло выполнено из полой твердой стали и имеет вольфрамовые стержни толщиной ~ 20 мм, выступающие из стальной матрицы в виде «пуговиц». Вольфрамовые кнопки являются режущей поверхностью долота.

Черенки взрываются снаружи стержней и собираются на поверхности.Воздух или комбинация воздуха и пены поднимают черенки.

RAB-бурение

используется в основном для разведки полезных ископаемых, бурения на водной скважине и бурения взрывных скважин на шахтах, а также для других применений, таких как машиностроение и т. Д. RAB производит образцы более низкого качества, так как шлам выдувается снаружи стержней и могут быть загрязнены при контакте с другими камнями. RAB-бурение на предельной глубине, если оно сталкивается с водой, может быстро забить внешнюю часть скважины мусором, исключая удаление бурового шлама из скважины.Однако этому можно противодействовать, используя «стабилизаторы», также известные как «развертки», которые представляют собой большие цилиндрические куски стали, прикрепленные к бурильной колонне и выполненные так, чтобы идеально соответствовать размеру просверливаемого отверстия. У них есть набор роликов на стороне, обычно с вольфрамовыми кнопками, которые постоянно ломают черенки, выталкиваемые вверх.

Использование мощных воздушных компрессоров, которые толкают 900-1150 кубических футов воздуха при 300-350 фунтов на квадратный дюйм вниз по стволу скважины, также обеспечивает бурение более глубокого ствола до ~ 1250 м из-за более высокого давления воздуха, которое выталкивает все горные породы и любые другие вода на поверхность.Это, конечно, все зависит от плотности и веса бурильной породы и от того, насколько изношено буровое долото.

Воздушное колонковое бурение

Для бурения на воздушном керне и связанных с ним методах используются лезвия из закаленной стали или вольфрама, чтобы вырезать отверстие в неуплотненном грунте. [2] Буровое долото имеет три лезвия, расположенные вокруг головки долота, которые режут неуплотненный грунт. Стержни являются полыми и содержат внутреннюю трубку, которая находится внутри полого наружного цилиндра стержня. Буровой шлам удаляется путем нагнетания сжатого воздуха в отверстие через кольцевую зону между внутренней трубой и бурильной штангой.Затем черенки выдуваются обратно на поверхность внутренней трубы, где они проходят через систему разделения образцов и собираются, если необходимо. Бурение продолжается с добавлением стержней к вершине бурильной колонны. Бурение на керне с воздуха может иногда приводить к образованию небольших кусков горной породы.

Этот метод бурения используется для бурения выветрившегося реголита, так как буровая установка и стальные или вольфрамовые лезвия не могут проникнуть в свежую породу. По возможности, бурение на воздушном керне предпочтительнее, чем RAB-бурение, поскольку оно обеспечивает более репрезентативный образец.Бурение на керне может достигать глубины около 300 метров в хороших условиях. Поскольку черенки удаляются внутри стержней и менее подвержены загрязнению по сравнению с обычным бурением, где черенки проходят на поверхность через наружный возврат между внешней стороной буровой штанги и стенками отверстия. Этот метод более дорогой и медленный, чем RAB.

Кабель инструментальный сверлильный

Буровая установка SpeedStar, Баллстон Спа, Нью-Йорк

Кабельные буровые установки являются традиционным способом бурения водяных скважин.Большинство скважин для водоснабжения большого диаметра, особенно глубоких скважин, залитых в коренные водоносные горизонты, были завершены с использованием этого метода бурения. Хотя в последние годы этот метод бурения в значительной степени был вытеснен другими, более быстрыми методами бурения, он все еще является наиболее практичным методом бурения для скважин большого диаметра, с глубокими коренными породами и широко используется для небольших сельских скважин водоснабжения. Воздействие бурового долота разрушает породу, и во многих ситуациях сланцевых пород увеличивает приток воды в скважину над роторным.

Эти буровые установки, также известные как бурение баллистических скважин и иногда называемые «spudders», поднимают и опускают бурильную колонну с помощью тяжелого твердосплавного бурового долота, который долбит сквозь породу путем тонкого измельчения подземных материалов. Буровая колонна состоит из верхних буровых штанг, набора «банок» (блокирующих «ползунков», которые помогают передавать дополнительную энергию буровому долоту и помогают удалить бит, если он застрял) и бурового долота. В процессе бурения бурильная колонна периодически удаляется из скважины, а опускная труба опускается для сбора бурового шлама (обломков породы, почвы и т. Д.).). Бэйлер представляет собой ковшовый инструмент с люком в основании. Если скважина сухая, добавляется вода, чтобы буровой шлам попадал в котел. При поднятии люк закрывается, а затем черенки поднимаются и удаляются. Поскольку бурильная колонна должна подниматься и опускаться, чтобы продвигать бурение, обсадная колонна (наружный трубопровод большего диаметра) обычно используется для удержания верхнего слоя грунта и стабилизации ствола скважины.

Кабельные инструментальные оснастки проще и дешевле, чем аналогичные по размеру роторные, хотя они громкие и работают очень медленно.В Нью-Йорке пробурена скважина для кабельного инструмента с мировым рекордом на глубине почти 12 000 футов (3700 м). Обычный Bucyrus Erie 22 может пробуриться примерно до 1100 футов (340 м). Поскольку при кабельном бурении не используется воздух для выброса буровых стружек, как у роторного, вместо этого используется бункер для натяжения кабеля, технически нет ограничений по глубине.

Установки для кабельных инструментов в США практически устарели. Они в основном используются в Африке или странах третьего мира. При медленном бурении на кабельном инструменте повышается заработная плата бурильщиков.В Соединенных Штатах заработная плата за бурение в среднем будет составлять около 200 долларов США в день на человека, в то время как в Африке она составляет всего 6 долларов США в день на человека, поэтому медленный буровой станок все еще можно использовать в неразвитых странах с пониженной заработной платой. Кабельный инструмент может бурить от 25 футов (7,6 м) до 60 футов (18 м) твердых пород в день. Более новая буровая установка с верхней головкой для бурения кошек, оснащенная ударным молотком (DTH), может бурить 150 футов (150 м) или более в день, в зависимости от размера и твердости пласта.

Обратное (RC) бурение

Гусеничная установка обратной циркуляции (вид сбоку).

RC-бурение аналогично бурению с воздушным керном в том, что буровой шлам возвращается на поверхность внутри стержней. Механизм бурения представляет собой пневматический поршневой поршень, известный как «молоток», приводящий в движение буровое долото из вольфрамовой стали. В RC бурении используются гораздо большие буровые установки и оборудование, и обычно достигаются глубины до 500 метров. RC-бурение в идеале производит обломки сухой породы, так как большие воздушные компрессоры высушивают камень впереди продвигающегося бурового долота. RC-бурение медленнее и дороже, но обеспечивает лучшее проникновение, чем RAB или бурение на керне; это дешевле, чем добыча алмазов и, таким образом, является предпочтительным для большинства работ по разведке полезных ископаемых.

Обратная циркуляция достигается продувкой воздуха вниз по стержням, перепад давления создает воздушный подъем воды и разрезает «внутреннюю трубу», которая находится внутри каждого стержня. Он достигает «колокола» в верхней части отверстия, затем проходит через пробоотборный шланг, который прикреплен к верхней части «циклона». Буровой шлам перемещается по внутренней части циклона до тех пор, пока не провалится через отверстие внизу и не соберется в мешок для образцов.

Наиболее часто используемые сверла RC имеют диаметр 5–8 дюймов (13–20 см) и имеют круглые металлические «пуговицы», выступающие из долота, которые необходимы для бурения через сланцевые и абразивные породы.По мере износа кнопок бурение становится медленнее, и колонна стержней может застрять в отверстии. Это проблема, так как попытка восстановления удочек может занять часы, а в некоторых случаях недели. Сами штанги и буровые наконечники очень дороги, что часто приводит к большим затратам буровых компаний, когда оборудование теряется в скважине. Большинство компаний будут регулярно перемалывать кнопки на своих сверлах, чтобы предотвратить это и ускорить процесс. Обычно, когда что-то теряется (обрывается) в отверстии, это не бурильная колонна, а скорее от долота, молотка или стабилизатора до нижней части бурильной колонны (долота).Это обычно вызывается тупым битом, застрявшим в свежем камне, чрезмерно напряженным металлом, или свежим буровым наконечником, застрявшим в слишком маленькой части отверстия из-за того, что использовался бит, который изношен меньше, чем желаемый диаметр отверстия.

Несмотря на то, что RC-бурение является пневматическим, вода также используется, чтобы уменьшить пыль, сохранить буровое долото в прохладном состоянии и помочь отодвинуть резку вверх, но также и при «сверлении» нового отверстия. Грязь под названием «Liqui-Pol» смешивается с водой и закачивается в колонну стержней вниз по отверстию.Это помогает поднять образец на поверхность, сделав песчаную палочку вместе. Время от времени также используется «Супер-пена» (a.k.a. «Quik-Foam») для нанесения всех очень мелких черенков на поверхность и для очистки отверстия. Когда сверло достигает твердой породы, «воротник» опускается в отверстие вокруг стержней, которое обычно представляет собой трубы из ПВХ. Иногда ворот может быть изготовлен из металлического корпуса. Разметка отверстия необходима для того, чтобы стены не прогибались и не забивались колонной стержня в верхней части отверстия. Ошейники могут иметь глубину до 60 метров, в зависимости от земли, хотя при бурении через твердые породы ворот может не потребоваться.

Установки установки с обратной циркуляцией обычно состоят из вспомогательного транспортного средства, вспомогательного транспортного средства, а также самой установки. Вспомогательное транспортное средство, обычно грузовик, вмещает дизельные и водяные баки для пополнения буровой установки. Он также содержит другие материалы, необходимые для обслуживания буровой установки. Вспомогательное оборудование представляет собой транспортное средство, на котором установлены вспомогательный двигатель и вспомогательный двигатель. Эти двигатели соединены с буровой установкой воздушными шлангами высокого давления. Хотя установки RC имеют свой собственный усилитель и компрессор для создания давления воздуха, необходима дополнительная мощность, которая обычно не поставляется установкой из-за недостатка места для этих больших двигателей.Вместо этого двигатели установлены на вспомогательном транспортном средстве. Компрессоры на установке RC имеют мощность около 1000 кубических футов в минуту при 500 фунтах на кв. Дюйм (500 л · с -1 при 3,4 МПа). В качестве альтернативы, автономные воздушные компрессоры с выходной мощностью 900-1150 куб.

Алмазное колонковое бурение

Многофункциональная буровая установка (способная как для алмазного бурения, так и для бурения с обратной циркуляцией).Буровая установка в настоящее время настроена для алмазного бурения.

Алмазное керновое бурение (разведочное алмазное бурение) использует кольцевое буровое долото, пропитанное алмазами, прикрепленное к концу полых буровых штанг для резки цилиндрического керна из твердой породы. Используемые алмазы являются мелкими или мелкими мелкими алмазами промышленного качества. Они установлены в матрице различной твердости, от латуни до высококачественной стали. Твердость матрицы, размер алмаза и дозировка могут варьироваться в зависимости от породы, которую необходимо разрезать. Отверстия внутри долота позволяют доставлять воду к режущей поверхности.Это обеспечивает три основные функции - смазка, охлаждение и удаление бурового шлама из отверстия.

Алмазное бурение намного медленнее, чем сверление с обратной циркуляцией (RC) из-за твердости просверленного грунта. Бурение от 1200 до 1800 метров является обычным явлением, и на этих глубинах грунт в основном твердый. Алмазные буровые установки необходимо бурить медленно, чтобы продлить срок службы буровых долот и штанг, которые очень дороги.

Образцы керна отбираются с использованием трубки керна, полой трубки, помещенной в колонну стержней и закачиваемой водой до тех пор, пока она не зафиксируется в цилиндре керна.При бурении керна ствол керна скользит по керну при его резке. «Перепуск», прикрепленный к концу троса лебедки, опускается внутрь тяговой штанги и фиксируется на бэкэнде (так называемый узел головки), расположенный на верхнем конце тубуса сердечника. Лебедка втягивается, вытягивая трубку сердечника на поверхность. При подъеме сердечник не выпадает из внутренней части трубки сердечника, потому что либо подъемник сердечника с разрезным кольцом, либо держатель корзины позволяют сердечнику входить, но не выходить из трубы.

Алмазные коронки

После того, как трубка керна извлечена из отверстия, образец керна затем извлечен из трубки керна и внесен в каталог. Помощник бурильщика откручивает внутреннюю часть трубки с сердечником с помощью трубных гаечных ключей, затем берется каждая часть трубки и сердечник вытряхивается в поддоны с сердечником. Ядро промывают, измеряют и разбивают на более мелкие кусочки, используя молоток или пропил, чтобы он помещался в поддоны для образцов. После внесения в каталог керновые поддоны извлекаются геологами, которые затем анализируют керны и определяют, является ли буровая площадка хорошим местом для расширения будущих операций по добыче.

Установки Diamond

также могут быть частью многокомпонентной установки. Многофункциональные буровые установки представляют собой буровые установки с двумя установками, способные работать как в режиме обратной циркуляции (RC), так и в роли алмазного бурения (хотя и не одновременно). Это распространенный сценарий, когда разведочное бурение проводится в очень изолированном месте. Буровая установка сначала настроена на бурение в виде пульта RC, и после того, как пробурены нужные метры, буровая установка настроена для алмазного бурения. Таким образом, глубокие метры скважины могут быть пробурены без перемещения буровой установки и ожидания установки алмазной буровой установки на площадке.

Буровые установки прямого действия

Технология

Direct Push включает несколько типов буровых установок и буровое оборудование, которое продвигает бурильную колонну путем толкания или удара без вращения бурильной колонны. Хотя это не соответствует надлежащему определению бурения, оно достигает того же результата - скважина. Установки прямого толкания включают в себя как установки для испытания на проникновение в конус (CPT), так и установки прямого отбора проб, такие как PowerProbe или Geoprobe. Установки прямого толчка обычно ограничиваются бурением неуплотненных грунтовых материалов и очень мягкой породы.

Установки CPT

оснащены специализированным испытательным оборудованием (например, электронными конусами) и пробоотборниками почвы с использованием больших гидравлических плунжеров. Большинство СРТ-установок имеют сильный балласт (типично 20 метрических тонн) в качестве противодействия силе толкания гидравлических цилиндров, которые часто рассчитаны на нагрузку до 20 кН. В качестве альтернативы, небольшие, легкие установки CPT и морские установки CPT будут использовать анкеры, такие как ввернутые в грунт анкеры, для создания реактивной силы. В идеальных условиях установки CPT могут достигать производительности до 250–300 метров в день.

Буровые установки прямого толчка используют гидравлические цилиндры и гидравлический молот для продвижения пробоотборника с полым керном для отбора проб почвы и грунтовых вод. Скорость и глубина проникновения в значительной степени зависят от типа почвы, размера пробоотборника, а также веса и мощности установки. Методы прямого выталкивания обычно ограничиваются извлечением мелкой почвы в неуплотненных почвенных материалах. Преимущество технологии прямого толчка заключается в том, что при правильном типе почвы она может быстро и дешево производить большое количество высококачественных образцов, обычно от 50 до 75 метров в день.Вместо ударов прямой удар можно также комбинировать со звуковыми (вибрационными) методами для повышения эффективности бурения.

Гидравлическое вращательное бурение

Для бурения нефтяных скважин используются трехконусные ролики, твердосплавные, алмазные фиксированные фрезы или алмазные пропитанные буровые коронки для износа на режущей поверхности. Это является предпочтительным, поскольку нет необходимости возвращать неповрежденные образцы на поверхность для анализа, поскольку целью является достижение пласта, содержащего нефть или природный газ. Используется крупногабаритное оборудование, позволяющее проникать на глубины нескольких километров.Вращающиеся полые бурильные трубы подают буровые растворы, наполненные бентонитом и баритом, для смазывания, охлаждения и очистки бурового долота, контроля давления в забое скважины, стабилизации стенки скважины и удаления бурового шлама. Грязь возвращается обратно на поверхность вокруг бурильной трубы, которая называется кольцом. Изучение каменной крошки, извлеченной из грязи, известно как сбор грязи. Другая форма каротажа скважин является электронной и часто используется для оценки наличия возможных залежей нефти и газа в скважине.Это может происходить во время бурения скважины с использованием инструментов измерения во время бурения или после бурения путем опускания инструментов измерения во вновь пробуренную скважину.

Ротационная система бурения широко использовалась в Техасе в начале 1900-х годов. Это модификация, изобретенная Фовелем в 1845 году и использовавшаяся в первые годы нефтяной промышленности в некоторых нефтедобывающих странах Европы. Первоначально вода под давлением использовалась вместо грязи, и была почти бесполезна в твердых породах перед долотом алмазной резки. [3] Главный прорыв в области вращательного бурения произошел в 1901 году, когда Энтони Фрэнсис Лукас объединил использование буровой установки с паровым приводом и грязи вместо воды в разведочной скважине Шпинделя. [4]

Бурение и добыча нефти и газа может представлять угрозу безопасности и окружающую среду из-за возгорания захваченного газа, вызывающего опасные пожары, а также из-за утечки нефти, загрязняющей воду, землю и грунтовые воды. По этим причинам избыточные системы безопасности и высококвалифицированный персонал требуются по закону во всех странах со значительным производством.

Соническое (вибрационное) бурение

Звуковая буровая головка работает, посылая высокочастотные резонансные колебания вниз по бурильной колонне к буровому долоту, в то время как оператор управляет этими частотами в соответствии с конкретными условиями геологии почвы / породы. Вибрации также могут возникать внутри сверлильной головки. Частота обычно составляет от 50 до 120 герц (циклов в секунду) и может изменяться оператором.

Резонанс увеличивает амплитуду бурового долота, которая разжижает частицы почвы на поверхности долота, обеспечивая быстрое и легкое проникновение через большинство геологических формаций.Внутренняя пружинная система изолирует эти вибрационные силы от остальной части буровой установки.

Пределы технологии

Нефтяная вышка

Технология бурения неуклонно развивалась с 19 века. Однако существует несколько основных ограничивающих факторов, которые будут определять глубину, на которую может быть пробурена скважина.

Все отверстия должны поддерживать наружный диаметр; диаметр отверстия должен оставаться шире диаметра стержней, иначе стержни не смогут повернуться в отверстии, и продвижение не может продолжаться.Трение, вызванное операцией бурения, будет иметь тенденцию уменьшать наружный диаметр бурового долота. Это относится ко всем методам бурения, за исключением того, что при бурении алмазного керна использование более тонких стержней и обсадной колонны может позволить продолжить отверстие. Оболочка представляет собой просто полую оболочку, которая защищает отверстие от разрушения во время бурения, и изготовлена ​​из металла или ПВХ. Часто алмазные отверстия начинаются с большого диаметра, и когда внешний диаметр теряется, более тонкие стержни опускаются внутрь корпуса для продолжения, пока, наконец, отверстие не станет слишком узким.В качестве альтернативы, отверстие может быть расширено; Это обычная практика бурения нефтяных скважин, когда размер скважины поддерживается до следующей точки обсадной колонны.

Для ударных техник основным ограничением является давление воздуха. Воздух должен подаваться к поршню при достаточном давлении, чтобы активировать возвратно-поступательное действие, и, в свою очередь, вбивать головку в породу с достаточной силой, чтобы разрушить и разорвать ее. С глубиной объем добавляется к колонне в стержне, что требует больших компрессоров для достижения рабочих давлений.Во-вторых, подземные воды вездесущи, и их давление увеличивается с глубиной в земле. Воздух внутри колонны стержней должен находиться под давлением, достаточным для преодоления этого давления воды на поверхности долота. Затем воздух должен быть в состоянии нести фрагменты породы на поверхность. Вот почему глубины, превышающие 500 м для бурения с обратной циркуляцией, редко достигаются, потому что стоимость является непомерно высокой и приближается к порогу, при котором бурение алмазного керна является более экономичным.

Алмазное бурение может достигать глубины, превышающей 1200 м.В тех случаях, когда деньги не являются проблемой, были достигнуты крайние глубины, потому что нет необходимости преодолевать давление воды. Однако необходимо поддерживать циркуляцию для возврата бурового шлама на поверхность и, что более важно, для поддержания охлаждения и смазки режущей поверхности.

Без достаточного количества смазки и охлаждения матрица сверла размягчится. Хотя алмаз является самым твердым из известных веществ, при 10 по шкале твердости по Моосу он должен оставаться твердо в матрице для достижения резания.Вес на долоте, сила, действующая на режущую поверхность долота буровыми штангами в отверстии над долотом, также должна контролироваться.

Уникальная буровая операция в глубоководных водах была названа проектом Mohole.

Исследование новых технологий бурения

Ограничения традиционных технологий контактного бурения обусловили усиление исследований новых технологий бесконтактного эффективного бурения. Было несколько попыток получить достаточные результаты исследований, которые бы свели на нет недостатки современной контактной технологии.Наиболее известны технологии, основанные на использовании струи воды, химической плазмы, гидротермального скалывания или лазера. Исследовательские группы по всему миру давно разрабатывают эти технологии.

В настоящее время использование высокоэнергетической электрической плазмы очень перспективно для применения в глубоком бурении. Этот подход может заменить традиционные технологии бурения из-за нескольких преимуществ. Он мог бы производить скважины с большим постоянным диаметром без частой замены буровых долот.Это уменьшит потребление времени и денег. Эта технология находится в стадии исследования и нуждается в сильной поддержке, но она может принести большой сдвиг в сегменте бурения.

Причины отклонения

Большинство скважин слегка отклоняются от запланированной траектории. Это происходит из-за крутящего момента вращающегося долота, действующего на режущую поверхность, из-за гибкости стальных стержней и особенно винтовых соединений, из-за реакции на расслоение и структуру в породе, а также из-за преломления при перемещении долота в разные слои породы разного сопротивления.Кроме того, наклонные отверстия будут иметь тенденцию отклоняться вверх, потому что бурильные штанги будут лежать у основания отверстия, в результате чего буровое долото будет слегка наклонено от вертикали. Именно из-за отклонения необходимо просверлить отверстия, если отклонение повлияет на полезность возвращаемой информации. Иногда местоположение поверхности может быть смещено в поперечном направлении, чтобы воспользоваться ожидаемой тенденцией отклонения, поэтому дно отверстия будет в конечном итоге вблизи желаемого места. Бурение нефтяных скважин обычно использует процесс управляемого отклонения, называемый направленным бурением (например,г., когда пробурено несколько скважин с одной поверхности).

Оснастка

Простая схема буровой установки и ее основные операции

Буровые установки обычно включают в себя, по крайней мере, некоторые из следующих предметов: См. Буровая установка (нефтяная) для более подробного описания.

Оборудование, связанное с буровой установкой, в некоторой степени зависит от типа буровой установки, но (# 23 и # 24) представляют собой устройства, установленные на устье скважины для предотвращения непреднамеренного утечки жидкостей и газов из скважины.№ 23 представляет собой кольцевое пространство (часто называемое «Hydril», который является одним из производителей), а № 24 представляет собой трубные цилиндры и глухие цилиндры. Вместо # 24 можно использовать плунжеры с изменяемым диаметром или VBR, они предлагают те же давления и герметизирующую способность, что и стандартные плунжеры для труб, предлагая универсальность уплотнения для бурильных труб, эксплуатационных труб и обсадных труб различных размеров без замены стандартной трубы. бараны. Обычно VBR используются при использовании конической бурильной колонны (когда бурильная труба другого размера используется во всей бурильной колонне).

    Центрифуга
  • : промышленный вариант устройства, отделяющего мелкий ил и песок от бурового раствора.
  • Контроль содержания: оборудование для контроля содержания для подготовки бурового раствора для буровой установки.
  • Цепные щипцы: гаечный ключ с частью цепи, которая оборачивается вокруг того, что затягивается или ослабляется. Похоже на разводной ключ.
  • Degasser: устройство, которое отделяет воздух и / или газ от бурового раствора.
  • Desander / desilter: содержит набор гидроциклонов, которые отделяют песок и ил от бурового раствора.
  • Лебедка: (# 7) - это механическая секция с катушкой, основной функцией которой является наматывание / отвод буровой линии для подъема / опускания подвижного блока (# 11).
  • Буровое долото: (# 26) устройство, прикрепленное к концу бурильной колонны, которое разрывает бурильную породу. Он содержит форсунки, через которые выходит буровой раствор.
  • Бурильная труба: (# 16) соединения полых насосно-компрессорных труб, используемые для соединения наземного оборудования с блоком забойных скважин (КНБК) и выступающие в качестве канала для бурового раствора.На схеме это «стойки» бурильных труб, которые представляют собой 2 или 3 соединения бурильных труб, соединенных вместе и «стоящих» в буровой вышке вертикально, обычно для экономии времени при спуске трубы.
  • Лифты: захватное устройство, которое используется для защелкивания на бурильной трубе или обсадной колонне для облегчения опускания или подъема (трубы или обсадной трубы) в или из скважины.
  • Двигатель бурового раствора: устройство с гидравлическим приводом, расположенное чуть выше бурового долота, которое используется для вращения бита независимо от остальной части бурильной колонны.
  • Грязевой насос: (# 4) насос взаимного типа, используемый для циркуляции бурового раствора через систему.
  • Грязевые резервуары: (# 1), часто называемые грязевыми ямами, обеспечивают резервный запас бурового раствора до тех пор, пока он не потребуется вниз по стволу скважины.
  • Поворотный стол: (# 20) вращает бурильную колонну вместе с прикрепленными инструментами и долотом.
  • Shake shaker: (# 2) отделяет буровой шлам от бурового раствора до того, как он будет закачан обратно в скважину.

См. Также

Рекомендации

  1. ^ Баарс, Д.L .; Уотни, W.L .; Steeples, D.W .; и Brostuen, E.A (1989). [HTTP://www.kgs.ku.edu/Publications/Oil/primer12.html Petroleum; учебник для Канзаса ] (Образовательная серия, № 7 изд.). Канзас Геологическая служба. С. 40. HTTP://www.kgs.ku.edu/Publications/Oil/primer12.html. Извлечено 18 апреля 2011 г. «После завершения цементирования обсадной колонны буровая установка, оборудование и материалы удаляются с буровой площадки. Меньшая установка, известная как ремонтная или заканчивающая установка, перемещается по стволу скважины. , Roughnecks, горные породы и буровые установки: эволюция технологии бурения нефтяных скважин в Альберте, 1883-1970 гг. Сэнди Гоу, Бонар Александр Гоу Опубликовано Университетом Калгари Пресс, 2005 ISBN 1-55238-067-X

Внешние ссылки

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о