Все о роторном бурении скважин

Трудно уместить все, что известно о роторном бурении скважин, в короткой публикации, поскольку у этого вращательного способа есть свои распространенные разновидности. Самая востребованная сфера применения – на объектах, где водоносные пласты залегают на значительной глубине. Есть ситуации, когда другого водного источника нет поблизости, и единственным способом добраться до пласта остается долото, приводимое в движение ротором.

Три метода, применяемые в бурении скважин (ударный, вращательный и смешанный), несложно отличить друг от друга, когда речь идет об использовании ударного и вращательного способа. Но вот смешанный вид использует оба предыдущих, и дифференцировать их неспециалисту сложно. А в последнее время, благодаря технологическим усовершенствованиям и производству установок нового типа, появилось несколько модификаций у каждого из традиционно используемых методов.

Скорость работы мобильной буровой установки зависит не столько от метода, сколько от характеристик почвы – ее твердости, характеристик, применения определенного типа оборудования. Машина для бурения скважин состоит из станины, к которой крепятся все необходимые для работы узлы – двигатель, штанга, лебедочный механизм, насос для нагнетания раствора и помпа, которая занимается удалением уже превращенного в жидкую кашицу грунта.

Там, где поблизости нет ни водных ресурсов, ни питьевых источников, это единственный для владельца жилого дома способ получить глубоко залегающую воду для собственных нужд. Универсальное назначение и ресурс неограниченных возможностей, присущие роторному бурению, привели к повсеместному вытеснению ранее распространенного ударного способа. При строительстве жилого дома роют артезианскую скважину, и обычно с помощью роторного бурения. Взамен за затраты ресурсов и средств можно получить неоспоримые бонусы.

• Полную независимость от ремонтов, отключений, загрязнений, нередких в общих сетях. Обеспечение всех своих потребностей – для питания, гигиены, полива и других надобностей на приусадебном или дачном участке.
• Возможность длительной эксплуатации, если соблюдались все необходимые условия. Можно и более 10 лет не думать о замене деталей, ремонте, возникновении проблем со стенками или трубами.
• Постоянное присутствие воды на участке и в доме, причем высокого качества. Если выбор водоносного пласта был произведен корректно, соблюдены все требования СНиП и СанПиН к расположению отстойника, выгребной ямы и источника, питьевая вода будет непросто соответствовать санитарным нормам. Она будет отличаться прекрасными вкусовыми качествами, не испорченными дезинфицирующими добавками.

Водозаборные скважины – превалирующая область применения роторного бурения, но далеко не единственная. Самая глубокая шахта, сделанная этим методом, достигала в глубину 9,5 км. Шарошечное долото в состоянии справиться с самыми твердыми или крепкими породами. Их используют при добыче нефти и газа после того, как появились струйные, армированные твёрдосплавные штыри и долота с заполненными маслом опорами. Широкое применение метод нашел также в гидрогеологических скважинах.

Роторное бурение скважин часто называют самым технологичным и быстрым способом обустройства водоносных скважин, но назвать его самым дешевым сложно. Его особенности – в использовании штанги, на конце которой – насадка-коронка или шарошка. Ротор – это механизм со столом (подвижной вращающейся частью), в котором закреплена ведущая труба, а уже на ней – колонна бурильных труб или штанга. К штанге крепится собственно бур (шарошечное долото или другой инструмент, напоминающий сверло большого размера.

От других установок для проделывания скважин этот механизм отличается тем, что инструмент, проникающий в земную толщу, приводится в действие ротором. Основное преимущество – немедленное выведение на поверхность породы грунта, который разрушен в месте проведения работ.

В некоторых установках есть специальный насос, подающий под давлением жидкость, и помпа, выдавливающая ее на поверхность. В этом кругообороте грунт выносится с жидкостью на поверхность, и не надо, как в других установках (в той же шнековой), поднимать наружу всю громоздкую колонну с бурильным инструментом. В этом случае применяется особый узел (вертлюг), через который поступает раствор, и на который одновременно крепятся штанги. Раствор, который проникает внутрь скважины с помощью насоса, на поверхности отстаивают и пропускают сквозь фильтры.

Нормативный момент в отборе жидкости определенного состава (можно использовать и простую воду) состоит в подборе специального состава, который позволяет легко преодолеть скалистые породы или превратить в плывуне текучий грунт в подобие геля, который не попадает в только что проделанную скважину. К недостаткам роторного бурения относят его дороговизну (это если сравнивать с другими способами – ударным, шнековым).

Общедоступное изложение технологии выглядит следующим образом: бурильная колонна медленно, но уверенно погружается в почву, придерживаясь при этом ровного и размеренного ритма. Чем дальше она углубляется, тем больше сверху наращивается количество колонны, присоединяется одна за другой труба, для этого используются специальные приспособления. После окончания проходки и достижения водоносного пласта примерно в таком же темпе все это сооружение вынимается и постепенно разбирается.

На этом применение бурильного процесса заканчивается, но дальнейший метод оборудования скважины предусматривает:

• введение в проем обсадочной трубы;
• цементирование зазора и ожидание, пока застынет крепеж;
• погружение небольшой перфорированной снизу трубы для подачи воды из аквифера.

Турбинное бурение – разновидность процесса, при котором советские ученые разработали возможности применения установки, в которой не вращаются бурильные трубы. Буровое долото работает от энергии потока подаваемой в скважину жидкости, которая превращается в механическую энергию вращения вала, находящееся непосредственно перед породоразрушающим концом.

Это роторное, а также колонковое и шнековое бурение. Последнее применяется в ограниченной сфере, для скважин небольшого диаметра в мягких или мерзлых типах грунта. Для подачи грунта на поверхность в установках есть винтовой конвейер. Предельная глубина – до 30 м. Колонковым методом можно проделывать скважины глубиной до 200 м, но небольшого (до 13 см) диаметра.

Название прекрасно отражает сущность метода – чтобы проникнуть внутрь грунта, наносятся удары специальным буровым снарядом. Пригодно только для мягких и рыхлых типов грунта, в процессе прохождения используется дробление (для обломков твердых пород), раздавливание и рыхление. У разных инструментов есть и нюансы в технике прохождения забоя.

Основано на равномерных колебаниях, подаваемых с установки, условно делится на две распространенные схемы – вибрационно-ударную (забивную) и вибрационно-вращательную. Применяется преимущественно для рытья небольших скважин.

Существование разных типов не исключает некоторую схожесть в схеме устройства буровой установки. В ней есть станина для сборки единого взаимодействующего агрегата, двигатель бензиновый или электрический, буровая штанга (ротор) насос для подачи жидкостей, помпа для откачки и вертлюг – управляемая система, функциональный узел для крепления штанги, подачи жидкого раствора и присоединения моторного редуктора.

Во вращательном роторном бурении используется две схемы, определяющие и применяемый режим, и скорость прохождения, и экономичность процесса. Если скважины делают на ограниченном пространстве частного землевладения, применяется промывка прямого типа, а если требуют условия работы, задействуется промывка обратного тока.

Состав подается прямо по трубам на дно создаваемой скважины, а затем поднимается наверх по зазору между оболочкой трубы и стенкой. После выхода на поверхность направляется в отстойник, где снова фильтруется и пускается в ход для нового круговорота.

Процесс происходи наоборот – вниз подается по затрубному пространству, вдоль стенок скважины, а наверх возвращается по бурильным трубам. Редко, но иногда используется комбинированный способ, в котором есть и один, и второй тип промывки. С момента изобретения усовершенствовались моторы, модифицировались основные узлы, применялись разные составы жидкости. Но принцип работы в целом оставался неизменным.

В настоящее время его используют и в строительстве нефтяных и газовых скважин, и в рытье артезианских колодцев на ограниченном пространстве приусадебного или дачного участка. Для владельца частного земельного надела, расположенного далеко от источника-водоема и от центрального водопровода, есть только одна возможность обзавестись водой – артезианская скважина, полученная роторным бурением.

В следующем видео вы сможете взглянуть на роторное бурение скважин.