Из чего состоит буровая

Виды буровых установок

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.

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.

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.

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.

Какое применяют оборудование для бурения скважин?

Основной характеристикой, в соответствии с которой классифицируется оборудование для разработки скважин, является принцип работы. Выделяют 5 основных способов бурения:

• вращательное;
• шнековое;
• ударное;
• шарошечное;
• ударно-вращательное.

Станки вращательного (шнекового) бурения

Вращательное бурение осуществляется посредством разработки грунтовых масс вращающейся коронкой, которая с усилием подается вдоль оси скважины. Коронка состоит из нескольких режущих кромок — «перьев», которые контактируя с грунтом скалывают его, тем самым углубляясь вниз. Преимуществом данного способа является высокая скорость, недостатком — возможность применения лишь в почве средней и малой твердости. При работе в твердых грунтах коронка не срезает, а стирает почву, что приводит к ускоренному износу резцов. Существуют специальные алмазные колонки, однако ввиду высокой стоимости такого оборудования их применение распространено крайне слабой.

Рассмотрим устройство станка вращательного бурения на примере распространенной модели СБР-160, который способен разрабатывать скважины диаметром 160-200 мм на глубину до 25 м. Схема данной машины представлена на изображении.

СБР-160

Все самоходные машины вращательного бурения базируются на транспортной базе — гусеничной либо колесной. Модель СБР-160 обустроена на основе экскаватора Э-652А, в ней каждая из гусениц оснащена индивидуальным приводом, что значительно увеличивает проходимость машины.

Рабочий узел агрегата состоит из мачты, шнека и вращателя. Мачта представляет собой направляющую конструкцию, в которой смонтирован механизм подачи буровой колонны (шнека). Сам шнек может быть непрерывным либо секционным- пригодным к наращиванию.

Вращатель бурового станка — устройство, приводящее буровую колонну в действие. В СБР-160 вращатель состоит из асинхронного двигателя, патрона, муфты, редуктора и гидроцилиндра, посредством которого производится переключение скоростей. Технические характеристики данной модели предусматривают 4 скорости бурения — 250, 160, 125 и 80 об/мин.

БМ-811

Также в отечественной промышленности распространены следующие станки вращательного бурения:

• УРБ-2А — монтируется на шасси Урал-4320, ЗИЛ-131 либо АМАЗ-43114. Буровые станки серии УРБ-2А приводятся в действие непосредственно от двигателя базового транспорта, они комплектуются насосом типа НБ-50, компрессором для подачи бурового раствора КВ-10 либо 4ВУ1-5 (зависит от модели) и генератором БГ-16. Грузоподъемность штатной лебедки составляет 700 кг. Технические характеристики: диаметр бурения — до 190 мм, глубина — до 100 м;
• Атлас Копко DM-45 и DM-50 — агрегаты на гусеничном ходу, разрабатывают скважины диаметром 150-230 мм на глубину до 53 метров, способны развивать гидравлическое усилие на забой до 200 кН.
• СБР-160А и СБР-160Б — гусеничные станки, предназначенные для бурения горных пород с коэффициентом крепости 1-6. Диаметры бурения — 160, 180 и 200 мм. Модели отличаются между собой технической производительностью, у СБР-160А она составляет 60 м/ч, у СБР-160Б — 30 м/ч.

Область применения буровых сооружений

В сфере газо- и нефтедобычи буровая установка используется в следующих случаях:

1. При создании скважин, чья глубина не превышает 25 метров, а также бурении скважин с диаметром до 20 см, которые обычно устраиваются при исследованиях почвы и горных пород.
2. При бурении скважин с глубиной до 0,6 километра, которые используются в качестве инструмента разведки при изучении пластов на наличие твердых полезных ресурсов.
3. При создании скважин, чья глубина доходит до 6 километров. Такие скважины организуются для разработки нефтяных и газовых месторождений, а также в случае проведения глубинной сейсмической разведки.
4. При бурении особо глубоких скважин: их протяженность составляет до 15 километров, и они делаются для разработки свежих мест с содержанием нефтяных и газовых продуктов.
5. При создании скважин для водоснабжения.
6. В ходе работ по капремонту промышленных скважин.
7. В процессе испытания скважин на наличие в них полезных жидких и газообразных ресурсов.

Буровая установка может иметь разную конструкцию в зависимости от того, для чего она будет применяться. Установки классифицируются по данному критерию следующим образом:

• Буровые устройства для проведения исследований в области инженерной геологии при возведении строений.
• Буровые установки для организации систем водоснабжения, теплоэнергетических сооружений и для работ в гидрогеологии.
• Буровые установки для создания свайных фундаментов, анкеров и прочих несущих элементов.
• Буровые установки для геологической или сейсмологической разведки.
• Буровые устройства для создания ЛЭП.

Места использования нефтяных буровых установок

Нефтяные буровые установки применяют в нескольких случаях.

При получении скважин небольшого размера, в основном до 25 м, предназначенных для сейсморазведки, часто их бурят на месте, где уже определено наличие нефти, они необходимы для оценки количества добываемого материала и составления плана работ на местности.

Для бурения добывающих скважин, глубина их составляет до 6000 м, применяются для получения газа, нефти и других видов твердых полезных ископаемых;

Для получения скважин оценки, с помощью них специалисты составляют прогнозы и анализ движения нефтяных плит на исследуемой территории, а также определяют приблизительное количество полезных ископаемых.

Для рытья скважин контроля – происходит слежение за давлением в местах проведения работ.

Для проделывания наблюдательных отверстий, они позволяют отследить количество добытого материала и его остатки. Таким способом можно оценить контакт нефти и газа с водой.

Нефтяные буровые установки также используются для ремонта нефтегазовых скважин, и получения .

Производство работ

Для начала работы одним из способов бурения необходимо:

1. выбрать подходящее место для скважины;
2. смонтировать каркас и прикрепить к нему лебедку, двигатель и вертлюг;
3. собрать и закрепить первое колено буровой штанги, подтянув его при помощи лебедки к вертлюгу;
4. смонтировать части трубы на резьбовой замок;
5. оборудовать емкости для размещения технической жидкости (количество 7 штук), для этого необходимо выкопать приямки величиной 1х1м и связать их неглубокими траншеями;
6. глину соединить с водой и поместить смесь в системе мини-колодцев;
7. подать раствор в зону бурения при помощи насоса.

В процессе бурения промывочная жидкость поступает на вертлюг, а затем в штанги. Отработанный материал находится в траншее у рабочей зоны, в дальнейшем он перемещается в ближайший приямок, после того как отстоится. По мере углубления штанги в почву на кронштейне по раме опускается двигатель, вертлюг и редуктор. После получения необходимой глубины механизм достают лебедкой и монтируют к нему еще одно колесо штанги.

Процесс повторяют до тех пор, пока не получится отверстие нужной глубины. Для выставления угла бурения и регулировки наклона каркаса необходимо штангу центрировать калибрующим кронштейном. При помощи выносного пульта изменяется скорость вращения бура.

Существует несколько признаков, по которым возможно определить водоносный слой:

• в первом приямке виден светлый вымываемый грунт;
• три слоя грунта, два из них более плотные и один более пористый;
• скорость бурения падает;
• снижение уровня воды в полученной скважине.

Малогабаритную буровую установку извлекают после того, как появился водоносный слой. Делают это при помощи технической жидкости, которую закачивают в скважину, и она размягчает почву, затем достают лебедкой буровую штангу. Следом за демонтированной техникой в скважину устанавливают специальную обсадную колонну из трубы (стенки трубы должны быть покрыты перфорацией и обернуты геотканью).

Рекомендуется использовать асбестовую, чугунную или полимерную трубу (непластифицированного поливинилхлорида – НПВХ, полиэтиленовой – ПЭ, полипропиленовой – ПП) и электросварные муфты. Диаметр обсадной трубы может быть 120-150 мм, а толщина стенки 6-7 мм. Трубы, которые подходят для питьевой воды (не для канализации), – это труба из ПП или НПВХ. В нижней части трубы располагают фильтр, который оборудован сеткой из нержавеющей стали длиной 2-3 м. Трубы по резьбовым соединениям опускаются в скважину частями по 3 метра. Для того чтобы она не провалилась, ее необходимо придерживать двумя подхватами.

Завершающим этапом работы является обвязка и обустройство шахты.

В настоящее время не составит особого труда приобрести малогабаритную установку для бурения водных скважин, так как всю необходимую информацию можно узнать в интернете. Главное, при выборе и покупке МБУ сотрудничать с крупными и надежными производителями, потому что они могут предложить более лояльную цену на буровую установку

В зависимости от типа почвы, на которой планируется провести скважину, необходимо правильно выбрать модификацию бурового механизма, обратить внимание на мощность двигателя, частоту вращения бурового оборудования, крутящий момент, калибр бурения, срок гарантии

О том, как правильно осуществить бурение скважин малогабаритной установкой, смотрите в следующем видео.

Варианты бурения

Тренога

Свежие записи Бензопила или электропила — что выбрать для сада?4 ошибки при выращивании томатов в горшках, которые совершают почти все хозяйкиСекреты выращивания рассады от японцев, которые очень трепетно относятся к земле

Треногу можно изготовить из дерева (не допускаются сучки) или профильной трубы. Длина трубы или бруса обязана составить около 4,5-5,5 м.

Затем к треноге фиксируется механическая лебедка с тросом, где прикреплен буровой стакан.

Эта буровая установка довольно небольшая и имеет достаточный запас прочности. Принцип работы механизма довольно прост: стакан, опускаясь в землю, вбирает в себя грунт. С учетом состава почвы за один удар можно достать 0,30-1,2 м. земли. Упростить работу можно наливая в участок бурения воду. Периодически буровой стакан необходимо чистить от набитой земли.

Обсадную трубу можно ставить одновременно с прохождением на глубину либо после всех проделанных работ.

Бур и обсадная труба

Делая работу необходимо все время следить за влажностью вынимаемой земли, чтобы не пропустить водоносную жилу (иначе ее можно просто закрыть трубой).

Затем, когда обнаружена водоносная жила, необходимо произвести выкачку грязной воды, чтобы определить достаточно ли запасов воды в этом слое. Для чего применяется ручной или погружной насос. Если после откачки нескольких ведер грязной воды, чистая все еще не пошла, то необходимо бурить дальше до более емкой жилы.

Параметры выбора

Основным параметром выбора такого оборудования являются:

• глубина бурения скважин;
• учет особенностей местности, в которых придется использовать такое оборудование;
• особенности грунта;
• мощность двигателя;
• грузоподъемность буровой установки;
• коэффициент использования рабочего времени;
• техническая и экономическая эффективность;
• безопасность работы с таким оборудованием.

Разнообразие моделей мобильных буровых установок позволяет небольшой компании или индивидуальному предпринимателю выбрать для бурения скважин современное, высокопроизводительное и простое в использовании компактное буровое оборудование, которое поможет механизировать ряд трудоемких рабочих операций в различных сферах деятельности.

Шнековые бурильные агрегаты

Принцип винта Архимеда положен в основу конструкции шнековых установок. Они применяются большей частью для бурения нетвердых почв типа песчаников или песчано-гравийных пород на глубину, не превышающую 120 метров. Отработанный грунт извлекается на поверхность либо сухим шнеком, либо с промывкой и продувом шнека.

Буровая шнековая установка состоит из:

Устройство буровой шнековой установки

• шнека, закручивающегося в почву;
• буровой штанги, используемой для наращивания шнека;
• ручного или механизированного привода.

Винтовой бур закручивается в почву. После прохождения очередной отметки глубины он вытаскивается на поверхность вместе с разрыхленной почвой. После освобождения от выбранного грунта бур продолжает работу. Чтобы бур мог работать на значительной глубине, его наращивают буровой штангой. С целью обеспечения прочного соединения бур и штанга снабжаются резьбой. Для бурения на небольшую глубину используется ручной привод. При более глубоких проходческих работах используется привод механический.

Виды самодельных буровых установок

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.

• 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.

• 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.

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.

Проект на бурение

В случае когда точно определена глубина нахождения водоносной жилы можно пробурить непосредственно с длиной бура под обсадную трубу. Когда нет, необходимо вначале выяснить, на какой глубине находится слой воды.

То есть, каждая буровая скважина – это индивидуальный проект и на него влияют такие характеристики:

• выбранный вариант бурения;
• глубина расположения водоносного слоя. При этом подразумевается не первый слой, к которому дошел бур, а тот, который отвечает условиям использования в плане обеспечения дебета количества воды;
• геологическое строение почвы;
• требование выдерживать нужное расстояния до мест нахождения (установка «санитарной зоны»);
• требования, выдвигающиеся к качеству воды и количеству.

Технические характеристики буровых установок

Значительная доля современного отечественного рынка буровой техники принадлежит мобильным буровым установкам (самоходным и малогабаритным) производителя из Санкт-Петербурга «Завод Буровых Технологий». Это особый вид специальной техники, используемый, главным образом, для бурения:

• скважин на воду;
• геологоразведочных скважин;
• скважин для сейсморазведки;
• скважин при инженерных изысканиях;
• скважин при выполнении инженерных работ (в т.ч. свайных) в строительстве.

Тип шасси, тип привода, способ бурения, максимальная глубина и диаметр скважины – это основные технические характеристики буровых установок

(БУ), определяющие их назначение.

Чаще всего базовыми шасси для таких установок служат трактора, гусеничные спецшасси (в т.ч. МТЛБ, МЛТБУ) или автомобили повышенной проходимости необходимой грузоподъемности. Последние составляют большинство из представленных в каталоге «ЗБТ». Все они отличаются возможностью достаточно быстро перемещаться и высокой степенью проходимости. БУ на гусеничных шасси считаются более продуктивными, т.к. их большие грузоподъемность и высота подъема мачты делают возможным использование более мощного навесного оборудования. Однако, в отличие от колесных БУ, у них достаточно низкая маневренность. Кроме перечисленных, каталог компании представлен также портативными БУ – мотобурами (серии УКБ-12/25), а также малогабаритными БУ, смонтированными на автомобильных прицепах (ZBT-160 Белка).

Приводные устройства буровых установок могут быть электрическими, электрогидравлическими, дизель-электрическими, а также использующими ДВС (дизельных или бензиновых). Питание электродвигателей приводов основных компонентов БУ обеспечивается от промышленных электросетей, или же от собственных электрогенераторов.

Предлагаемые отечественной промышленностью БУ реализуют большинство из известных способов бурения: вращательное (шнековое, колонковое и др.), пневмоударное, ударно-канатное и ударно-вращательное. При этом некоторые модели БУ способны совмещать несколько способов бурения (например, УРБ-600 «Изыскатель»).

Такая характеристика бурового оборудования

как глубина бурения во многом определяет назначение мобильных буровых установок. Практически все они предназначены для выполнения бурения неглубоких и средних скважин (по классификации – до 600м). Так, глубина скважин, создаваемая производимыми «Заводом Буровых Технологий» буровыми установками, составляет:

• серии БУ УКБ-12/25 – до 15м;
• МБУ ZBT-160 – до 80м;
• СБУ-200. ZBT – до 100м;
• МБУ ZBT-200 – до 120м;
• СБУ-370.ZBT – до 150м;
• серии УРБ – до 350м;

Буровая установка GEO 126P способна бурить на глубину до 1300м (т.н. глубокие скважины). Диаметр производимых БУ скважин зависит от устанавливаемого бурового оборудования, и может составлять от 51мм до 1000мм. Последние используются для забивки свай в строительстве.

Благодаря гибким техническим характеристикам буровых установок

(самоходных и малогабаритных) они широко востребованы изыскателями, специалистами гидрогеологических и геофизических партий, а также в строительной сфере. Главная особенность мобильных буровых установок в том, что они приспособлены к интенсивной эксплуатации в любых условиях. Как жаркого лета, так и Сибирской зимы. Такие качества позволяют им обойти похарактеристикам бурового оборудования даже зарубежные образцы буровой техники.

Технологический инструмент, применяемый при бурении скважин

Понятие «буровой инструмент» объединяет в себе все  приспособления и механизмы, которые используются для бурения скважин и шпуров, а также при работах по  ликвидации возникающих аварийных ситуаций. По своему назначению буровой инструмент делится на:

• технологический;
• специальный;
• аварийный;
• вспомогательный.

Конструктивные особенности и номенклатура бурового инструмента меняются в зависимости от:

• области применения (какие скважины бурят – геологоразведочные, взрывные, эксплуатационные, нагнетательные и так далее);
• способа бурения;
• диаметра скважины;
• характеристик разбуриваемых пород.

В его состав входят:

• долота и коронки;
• кернорватели;
• различные виды труб (колонковые, шламовые, бурильные трубы (обычные и утяжеленные);
• комплект переходников;
• набор сальников и так далее.

Строение углеводородных месторождений нефти и газа представлено в основном горными породами осадочного вида.

Основные физико-механические свойства таких пород, которые непосредственно влияют на буровой процесс:

• упругость;
• пластичность;
• твердость;
• сплошность;
• абразивность.

Основным породоразрушающим инструментом, обеспечивающим бурение скважин, является долото.

По принципу действия, с помощью которого происходит разрушение породы, долота подразделяются на следующие виды:

• режуще-скалывающие –  разрушение породы происходит при помощи  лопастей, наклоненных в сторону вращения инструмента (используются при бурении мягких горных пород);
• дробяще-скалывающие – порода разрушается либо зубьями, либо  штырями, размещенными на шарошках; шарошки вращаются вокруг как вокруг оси долота, так и вокруг собственной оси; в процессе вращения долота, помимо дробящего воздействия штырей или зубьев, в процессе их проскальзывания по забою порода также  скалывается (срезается) породу, что значительно повышает эффективность бурового процесса;
• истирающе-режущие – разрушение породы производится при помощи  алмазных зерен или твердосплавных штырей, которые расположены на торцах долота или на лопастных кромках этого инструмента; такие долота применяют при бурении среднетвердых пород  неабразивного типа и твердых горных пород;  лопастные долота, армированные штырями из твердых сплавов или  алмазными зернами, используются для разбуривания пород, которые перемежаются по твердости и абразивности.