Бурение

Бурение — это процесс углубления скважины либо шахтного ствола, осуществляемый способом разрушения горной породы. Бурение происходит чаще всего в земной коре. При бурении на большие глубины бурению сопутствует также процесс крепления стен скважин обсадными трубами.

Бурение применяется для поиска полезных ископаемых, либо их добычи, реже — для изучения свойств составляющих земной коры. Иногда бурение делается с целью закрепления горных пород, а также прокладки подземных линий коммуникаций и метро.

Способы бурения различаются в зависимости от обрабатываемых свойств породы: механические способы действуют непосредственно на породу, не механические — разрушают породы без прямого контакта с ними (например, взрывание или термическая обработка). Механические способы бывают ударные или вращательные, или смешанные. При ударном бурении по породе наносятся удары, при ударно-вращательном кроме удара инструмент непрерывно вращается. При вращательном бурении породу разбивают сильно прижатым к ней вращающимся инструментом.

Бурение также различается по площади разрушаемой породы — либо по кольцевому пространству (бурение колонкой), либо по всей площади скважины (сплошной забой). Технические средства бурения — это, в первую очередь, буровые машины и инструмент для разрушения пород. Также популярно термическое бурение (в основном — в кварцесодержащих породах).

Развитие бурения разделяется на три основных области: для добычи нефти и газа бурятся наиболее глубокие скважины, глубина которых доходит до нескольких километров, для разведки и добычи полезных ископаемых применяется бурение менее глубоких скважин, наименее глубокие до 100 метров применяют в строительстве, для размещения взрывных зарядов.

Отличия пород по прочности и физическим свойствам требуют применения различных инструментов и способов бурения — это могут быть алмазные буровые приспособления, инструменты режущего типа. Для разрушения дроблением используются дробовые коронки. Ударно-поворотное бурение осуществляется перфораторами, ударно-вращательное — погружными ударниками пневматического или гидравлического типа. Отработанные породы поднимаются наверх и удаляются с участка бурения также разными способами — шнековым, посредством желонки, или вытиснением их с помощью газа или жидкости, иногда — раствора глины.

Бурение также разделяется по тому типу инструмента, который используется — шнеки, штанги, алмазные приспособления, или по типу буровой установки — турбинной, перфораторное и т.д. По методу прокладки скважины бурение подразделяется на кустовое и наклонное.

бурение


Буровой инструмент

Для устройства и ремонта скважин используют такой буровой инструмент, как долота, фрезеры и калибраторы. Основным породоразрушающим инструментом являются, конечно, долота. По способу воздействия на породу бывают: двух и трёх – шорошечные, дисковые и лопастные. Шорошечные долота разрушают породы за счёт перекатывания с ударом зубьев шорошек по забою. Дисковые же, действуют скалыванием и дроблением. Лопастные долота применяют для бурения пластичных пород, они срезают тонкий их слой, внедряя зубья в породу.

Сам инструмент, а в особенности его рабочая часть — резец, подвержен в процессе бурения очень большим перегрузкам. Это динамические и статические нагрузки, перегрев и давление, абразивное действие самих пород. В итоге, очень быстрый износ этого режущего элемента, и это при том, что они изготавливаются из самых твёрдых сплавов (вольфрамокобальтовые), композиционных материалов и алмазов (природных и синтетических). Изнашивание резцов происходит ещё и по причине того, что невозможно оценить их текущее состояние при взаимодействии с породой.

Кроме основного инструмента, при бурении скважин, используют и такой важный вспомогательный буровой инструмент, как калибраторы и расширители. Размещается калибратор над долотом и не даёт скважине сужаться, поддерживая постоянный её диаметр. Расширители увеличивают диаметр скважины, при технологической необходимости.

Для ремонта скважин, в которых образовались пробки, применяют фрезеры забойные. При капитальном ремонте скважин, когда частично разрушены обсадные колонны, пользуются райбером для фрезерования повреждённых участков, с магнитным улавливателем стружки.