Технология бурения водозаборных скважин, виды бурения
Бурение скважины на воду – сложный многоступенчатый процесс, состоящий из нескольких технологических этапов.
При поступлении заказа на бурение скважины, наш специалист проводит первичный анализ стоимости, основываясь на геологических данных компании и предполагаемой глубине бурения. Заказчику озвучивается приблизительный диапазон цен на услуги, а также уточняется дата посещения участка, удобная для вас. Участок предполагаемого бурения подвергается первичному осмотру, уточняются необходимые детали и назначается дата начала проведения работ.
В назначенный день на участок прибывает наш специалист, который окончательно выбирает место для бурения скважины. В это же время уточняется степень участия заказчика – у нашей компании есть все необходимое, чтобы провести данные работы “под ключ”, включая обустройство скважины, что позволяет вам планировать свое собственное время и избежать постоянного контроля работ на участке. А в будущем, при необходимости, можем проводить периодический осмотр и ремонт скважины.
После уточнения всех необходимых условий и составления договора отбирается бригада для работы и организуется выезд техники – и команда приступает к непосредственному бурению скважины.
Виды бурения скважин
-
Шнековое бурение
Шнек представляет собой стальную трубу с навитой стальной спиралью – подобно штопору, шнек бурит породу вращательными движениями. Шнеки соединены между собой при помощи шпонок и резьбы. Подобное бурение – идеальный вариант для неглубоких скважин в песчаной и других мягких породах.
-
Роторное бурение
Производится при помощи специального долота, вращающегося при помощи ротора, который располагается на поверхности. В процессе бурения буровой инструмент непрерывно охлаждается, а раскрошенная и резаная порода выносится при помощи глинистого раствора, воды либо сжатого воздуха.
-
Колонковое бурение
Вращательным элементом служит стальная колонковая труба, имеющая твердосплавную коронку в основании. Порода бурится по краям трубы, заводится в центр и в дальнейшем выдувается при помощи сжатого воздуха. Колонковый метод широко используется также при лабораторных исследованиях, так как предоставляет породу в первозданном состоянии (выдуваемую из центра колонковой трубы).
-
Ударно-канатное бурение
Наиболее простой способ: бурение производится забиванием трубы, поднимаемым грузом и с силой опускаемого на верх трубы. Сила удара достаточна для разрушения породы, которая удаляется из скважины обычной желонкой.
Перечисленные методы бурения скважин используются уже многие годы и отлично зарекомендовали свою эффективность, но в настоящее время специалисты нашей компании предпочитают наиболее современный и универсальный способ – вращательное бурение скважин по роторному методу. Роторное бурение скважин – наиболее быстрый способ с максимально высоким КПД.
Процесс бурения скважин
В процессе бурения скважин наблюдается отклонение ствола от вертикали вследствие геологических особенностей (угол залегания пластов, наличие твердых включений породы, тектонические нарушения и прочее). Также причиной отклонения могут стать технологические причины: неправильная центровка вышки, перекос бурильной колонны, чрезмерная осевая нагрузка и другие. Искривление ствола скважины наблюдается при любом способе бурения – но современный уровень технологий и большой опыт специалистов позволяет не допускать отклонения ствола скважины более чем на 2-3 градуса.
В компании «Бурвода 72» используется только современная профессиональная техника высокой точности, позволяющая максимально сократить угол отклонения. Высокоточное оборудование позволяет избежать технических неполадок в работе скважины и продлить срок ее службы.
Процесс бурения скважин заключается в последовательном разрушении поверхности забоя, производимом вращением бурового долота (породоразрушающего инструмента). Разрушенная в результате бурения порода выводится на поверхность при помощи специального раствора.
Затем производится поиск водонасыщенного горизонта. В случае непредвиденного отклонения от проекта (редкие случаи, возникающие, например, в удаленных малоизученных районах) производится согласование с клиентом дополнительных условий.
На завершающем этапе бурения проводится компрессорная прокачка скважины под высоким давлением, вызов притока и разглинизация – освоение скважины. Также проводится обязательный замер производительности, откачка до чистой воды, предоставляется устный отчет по бурению.
Заказчикам стоит помнить, что особенности бурения той или иной скважины могут отличаться в зависимости от участка, на котором ведутся работы. К примеру, не стоит использовать грунтовые воды, если объект находится в районе с высокой промышленной активностью – и наоборот, в отдаленном месте возможно бурение относительно неглубокой скважины. Опытные специалисты нашей компании учтут все возможные нюансы работы и помогут вам выбрать оптимальный вариант, а при необходимости установить систему очистки воды из скважины.
Для того, чтобы узнать приблизительную глубину скважины конкретно для вашего района, на нашем сайте представлена подробная карта бурения. Получить более точную и подробную информацию вы можете у наших операторов по номеру +7(3452) 930-317, а также оставив свой вопрос в разделе «Вопросы специалисту».
Остались вопросы? Звоните по телефону +7 930-317
Технология бурения скважин на воду
Главная » Технологии » Технология бурения
Артезианская скважина – сложное гидрогеологическое сооружение. При бурении таких скважин существует немало особенностей и их не соблюдение может привести к выходу из строя скважины, значительному уменьшению срока службы и к ухудшению качества воды. Поэтому так важно соблюдать всю технологию бурения скважин на воду. Наша компания гарантирует Вам, что скважины, пробуренные нами, будут служить Вам долго и надежно, потому что наши бурильщики соблюдают всю технологию бурения.
Прежде всего давайте разберем терминологию, — что такое технология бурения –это свод определенных правил и нормативных документов, позволяющих произвести безаварийное бурение скважины под различное целевое назначение и утвержденные регламентом проведения работ.
Регламент проведения работ по бурению скважин на воду
Прежде всего хочется отметить что регламент проведения буровых работ – это основополагающий документ, в котором описывается весь технологический процесс бурения скважины, подлежащий строгому исполнению и любое отступление от регламента должно утверждаться руководством буровой и проектной организациями. Не маловажная роль в регламенте проведения работ отводиться контролю за действиями буровой бригады, путем передачи информации в строго обозначенное время (сводки).
Геологическая разведка и что это такое?
Она выполняется на предмет соответствия кадастровым данным, если таковые есть и служит основополагающим материалом для проектирования будущей скважины.При выполнении геологразведки,выполняется комплекс геофизических исследований,при которых описываются интервалы водопроявления,статические и динамические уровни водонасыщенных горизонтов.Отбираются пробы воды для химического и бактериологического анализа, все эти данные помогут проектировщику правильно подобрать конструкцию скважины на необходимый нам водонасыщенный горизонт.И давайте не будем забывать,что бурение без геологической разведки — является грубейшим нарушением технологии бурения скважин на воду.
Проектирование скважины.
После получения исходных данных по геологии и необходимому дебиту скважины делается проект на скважину. Одним из наиболее важным и основным этапом является проектирование конструкции скважины, конструкция скважины и количество колонн зависит от следующих факторов:
— геологического разреза местности. Перед проектированием скважины, обязательно досконально изучаются данные по геологоразведке, после этого проектировщиком делается анализ и в проект закладывается необходимое количество колонн.
— целевого назначения скважины (вода, нефть, газ, геотермальное отопление или другое). Если скважина бурится для отбора воды, то необходимо знать суточное потребление воды на объекте. Эта информация позволит правильно спроектировать конечный диаметр эксплуатационной колонны.
После полученной информации определяется способ бурения и выбор бурового станка:
— способ бурения определяется группой и характеристикой пород
На примере одного населенного пункта постораемся показать как это выглядит:
1. Исходные данные по геологии:
0-2м. суглинки бурые.
2-20м.пески мелкозернистые и валунные отложения.
20-50м.глина коричневая.
50-55м.известняк крепкий.
55-62м.известняк трещиноватый(водонасыщенный)
2. дебит скважины нужен 3куб.час.
Согласно исходных данных конструкция скважины будет следующей:
D159мм.0-20м.(кондуктор)
D125мм.0-52м.(эксплуатационная)
D93мм. 52-62м.(открытый ствол).
Обращаем ваше внимание на то, что все четвертичные отложения, которые идут до известняка должны отсекаться кондукторами, во избежании подтока верхних вод и загрязнения известнякового пласта. Поэтому каждая скважина индивидуальна и прежде чем определять конструкцию скважины, изучается гидрогеология данного населенного пункта и только после этого, можно сказать какой конструкции скважина у вас будет.
Приготовление бурового раствора.
Особое внимание в регламенте проведения буровых работ отводится приготовлению раствора для бурения скважины. При расчете параметров бурового раствора во внимание принимают мощность неустойчивых грунтов, например песко-гравийные отложения. Поэтому при прохождении таких грунтов нужно уделить внимание : плотности раствора, удельному весу и его водоотдаче.
Вскрытие водоносного горизонта.
Данный этап в технологическом процессе бурения скважины необходимо выполнить с большой ответственностью. Прежде всего необходимо перевести скважину на воду, после того как вы произвели обсадку колонны (технической или эксплуатационной) на кровлю известняка, необходимо буровой раствор находящийся внутри колонны выдавить из скважины потоком чистой воды, подаваемой через бурильные трубы на забой (дно скважины) – это делается во избежании загрязнения горизонта и прекращения срока службы скважин находящихся вблизи места бурения. Далее на чистой воде происходит вскрытие известнякового горизонта.
Испытание скважины.
Одним из заключительных этапов в регламенте проведения работ, является прокачка скважины. Она может осуществляться как эрлифтом (компрессорная прокачка), так и центробежными насосами. В результате данных испытаний определяется дебит скважины, статический и динамический уровни. Все полученные данные заносятся в паспорт скважины.
Подводя итог – технология бурения скважин на воду, должна сопровождаться регламентом проведения буровых работ. Так же давайте не будем забывать, что регламент проведения буровых работ описывается индивидуально под скважину, так как его определяет – технология бурения скважин на воду.
Так же рекомендуем Вам, прочитать статью «оптимальная конструкция скважины«
Проверить правильность пробуренной скважины и соблюдение технологии бурения скважины можно заказав геофизический каротаж.
Получить более подробную информацию о скважинах и возможных конструкциях Вы можете по телефонам:
8 (495) 729-00-25,
8 (906) 708-76-75
Технология бурения скважин на воду
Прежде, чем заказать бурение скважины на воду, мы рекомендуем каждому домовладельцу ознакомиться с основными технологиями и способами бурения. Для чего это нужно? Ведь в любой фирме есть консультанты, которые объяснят чем одна технология бурения скважин на воду отличается от другой. В первую очередь это необходимо лично Вам. Система автономного водоснабжения делается на долгие годы и должна все это время быть источником комфорта, а не беспокойства. Даже базовые знания в области бурения позволят квалифицированно общаться с подрядчиками. Более точное представление о сложности поставленной задачи и способах ее решения позволит не только выбрать лучший метод бурения и обустройства скважины, но и оптимизировать затраты.
Технология бурения водяных скважин имеет различные варианты реализации. Среди них есть как уже устаревшие и низко эффективные, так и современные, использующие последние достижения науки, требующие дорогой и сложной техники. Организация автономного водоснабжения решает вполне определенный круг задач, что позволило частным буровикам и буровым компаниям выбрать оптимальные методы. Для создания индивидуальных скважин на воду используются три основных способа бурения:
-
ударно-канатное
-
шнековое
-
роторное
Ударно-канатное бурение — это устаревшая технология бурения. Метод медленный и технологически несовершенный. В основном используется для скважин небольшой глубины. Недостатки метода компенсируются его дешевизной, отсутствием необходимости использовать буровой раствор и организовывать свободный заезд для буровой установки. Но здесь лучше сразу выбрать, что для Вас выгоднее — долго и дешево, либо быстро и чуть дороже. Например, неглубокую и среднюю скважину можно быстро пробурить шнековым методом. Выбирая вариант «долго и дешево» учитывайте, что в таких условиях в рыхлых и неустойчивых грунтах возрастает риск обрушения стенок. Дешевизна ударно-канатного метода относительна. В сложных гидрогеологических условиях, либо при большой глубине скважины финансовые и трудозатраты могут резко возрасти.
установка АВБ-2М на шасси ГАЗ для ударно-канатного бурения
Технология ударно-канатного бурения очень проста. Тяжелое остроконечное или цилиндрическое долото при падении разрушает породу. Долото поднимается и опускается, углубляя выработку, цикл постоянно повторяется. Размельченную породу удаляют с помощью желонки. Компактность оборудования достигается за счет того, что для вертикального перемещения долота используется не жесткая буровая штанга, а гибкий металлический трос, намотанный на барабан. Если порода прочная, долото может быть утяжелено с помощью ударной штанги. Если грунт мягкий, до буровое долото и желонка могут быть объединены в один снаряд.
Технология бурения шнеком — одна из самых популярных для создания скважины на песок. Шнек — это так называемый архимедов винт, то есть сплошная винтовая поверхность, размещенная вдоль оси. Шнековая буровая установка может быть установлена на автомобильном шасси, в этом случае максимальная глубина скважин — до нескольких десятков метров.
компактный мотобур и шнек
Менее глубокие скважины бурятся малогабаритными шнековыми установками, которые можно перевезти в легковом пикапе. Простейший комплект для ручного шнекового бурения позволяет сделать скважину глубиной до 10 м. Компактность ручного оборудования дает возможность разместить его на участке без организации свободного заезда. Шнековое бурение используется в мягких и неплотных сухих грунтах. Скальная порода и даже отдельные валуны представляют для шнека непреодолимую преграду. Плывуны также сделают проходку невозможной.
шнек для буровой установки на автошасси
Благодаря своей доступности, шнековое бурение очень популярно у частных буровиков, чьими услугами с удовольствием (из-за низких цен) пользуются владельцы загородных участков. Но недостаточно пробурить скважину — необходимо правильно ее обсадить. А вот здесь уже требуется профессиональный уровень и опыт настоящих буровиков. Осторожно выбирайте подрядчика, даже если скважина планируется не очень глубокой и простой по конструкции. В противном случае дешевая скважина станет источником некачественной воды и дополнительных расходов.
Высокотехнологичный метод бурения глубоких артезианских скважин. Современные технологии бурения скважин чаще всего используют именно роторный метод. Мощная буровая установка на большом автомобильном шасси, используя шарошечное долото, позволяет бурить скважину на глубину более 200 м практически в любой твердой породе. Помехой не станут ни валуны, ни даже породы повышенной твердости типа окремненного известняка — технология бурения артезианской скважины в этом случае использует специальное алмазное долото. В основном метод используется для создания качественных артезианских скважин с хорошим дебитом. Важным дополнительным достоинством роторного бурения является возможность разместить скважину в любом удобном для Вас месте на участке.
буровая установка УРБ2 А2 на шасси УРАЛ
Процесс бурения происходит с промывкой буровым раствором. Раствор выполняет сразу несколько функций: охлаждает и смазывает буровой инструмент, укрепляет стенки скважины, выносит на поверхность шлам. Шлам — это смесь бурового раствора с частицами разрушенной породы. Шлам оседает в приямке, выкопанном рядом с местом бурения, а раствор возвращается в скважину.
Различают два вида промывки при бурении. Прямая промывка — буровой раствор подается через буровые штанги и выходит по стволу скважины, вынося шлам на поверхность. Обратная промывка — попав в скважину, раствор забирается из нижней точки и выводится на поверхность через буровую колонну. Обратная промывка дает возможность более качественно вскрыть водоносный горизонт, но обходится дороже, так как требует сложного оборудования.
Вряд ли получиться выбрать метод бурения, исходя из каких-то личных или финансовых предпочтений. Определяющим будет тип водоносного горизонта, на который собрались бурить, характеристики породы и конструкция скважины. Шнек пригоден только при бурении в мягких породах без камней и валунов на относительно небольшую глубину, поэтому в основном используется при создании песчаных скважин. Роторное бурение универсально, твердые породы на большую глубину шарошечное долото проходит без проблем — это единственный вариант при бурении на известняк. Ударно-канатное бурение требует слишком много времени, низкотехнологично и практически не используется.
Внимательно отнеситесь к выбору буровой компании. При некачественном бурении и обсадке (особенно глубокой артезианской) качество воды ухудшится, срок жизни скважины сократится, а затраты на ремонт и восстановление работоспособности источника водоснабжения будут несоразмерно высоки.
В определенных ситуациях домовладелец задумывается о возможности сделать водяную скважину самостоятельно, надеясь выиграть сразу по нескольким пунктам — бурение, обсадка и т.д. В основном, конечно, все стремятся сэкономить. Главное, чтобы «экономия» не коснулась качества воды и времени, потраченного на самодеятельную скважину. Вполне возможно, что у Вас получится сделать так называемый абиссинский колодец, или скважину-иглу. В этом случае узкая обсадная труба с острой насадкой просто забивается неглубоко в землю до ближайшего водоносного горизонта (не глубже 8 м). Бурение малогабаритной шнековой установкой позволяет сделать более глубокую скважину большего диаметра. Такие установки снабжены либо электрическим, либо бензиновым двигателем.
Но пробурить — это полдела, требуется качественно обсадить скважину. Часто бывает, что пройдя часть ствола, домовладелец вынужден обращаться к специалистам, чтобы те закончили бурение или до конца обсадили скважину. Конечно, в такой ситуации заказчик приобретает некоторый опыт буровика, но опыт этот недостаточен для самостоятельной работы и стоит большого количества потраченных денег, времени и сил. Если стоит задача сделать в коттедже качественное круглогодичное водоснабжение на основе скважины, рекомендуем сразу обращаться в профессиональную буровую компанию.
Технология бурения скважин на воду
Технология бурения на воду зависит от типа скважины, которую необходимо пробурить. Существующие виды бурения скважин сильно отличаются и позволяют загородному домовладельцу выбрать оптимальный тип скважины.
Если Вам нужно совсем небольшое количество воды — например, на время строительства дома на неосвоенном участке, то временным решением может быть простая и дешевая скважина-игла, абиссинский колодец. Такие скважины небольшие по диаметру, а по глубине обычно бывают меньше 10 м. Бурятся ручными установками или с минимальной механизацией. Для подъема воды чаще всего используется не насос, а простая ручная качалка. Работа такой скважины с большой вероятностью будет нестабильной, зависящей от многих причин — в жару скважина пересохнет, в дождь вся грязь с поверхности попадет в водозабор.
Процесс бурения скважин на песок
Требует серьезной техники, так как эта скважина уже способна обеспечить средний дебит 0,5 куб. м/ч. Такого объема достаточно, чтобы обеспечить потребности семьи из трех человек при летнем проживании. Глубина залегания водоносных песков может доходить до 50 м. Бурение осуществляется буровой установкой, применяют шнековое или лопастное долото. Такие долота подходят для бурения в мягких грунтах. Наличие в грунте крупных валунов может сделать невозможным бурение скважины, так как указанные типы долот не способны пройти камень. Длительность бурения скважины на песок составляет 1-2 дня. Для обсадки скважины используется металлическая труба, в нижней части которой ставится сетчатый фильтр (стальная сеть галунного плетения) для задержания песка и других твердых частиц. Твердо гарантировать нахождение воды при бурении песчаной скважины нельзя, так как вода в песке располагается не сплошным слоем, а линзами. Подъем воды происходит с помощью скважинного насоса. Рекомендуется использовать мембранный насос типа «Малыш».
Процесс бурения артезианской скважины
Бурение артезианской скважины в технологическом плане гораздо сложнее, чем бурение на песок. Водоносный известняк в основном залегает на большой глубине и является достаточно прочной породой. Для бурения известняка используется вращательное бурение с промывкой и шарошечное долото. При промывке скважины вместе с глинистым раствором на поверхность выносятся фрагменты разрушенной породы. Кроме удаления породы из забоя, глинистый раствор укрепляет стенки скважины. При прохождении более прочных окремненных известняков применяется ударно-вращательное бурение. Средняя продолжительность бурения скважины на известняк составляет 5-7 дней. При сложных условиях бурения (большая глубина залегания водоносного горизонта, прочные окремненные известняки и т.д.) бурение может продлиться дольше.
Скважина обсаживается стальными трубами до известняка. Для большей надежности скважины внутрь стальной трубы опускается пластиковая труба. Использование пластика увеличивает срок службы скважины в два раза. Фильтр в водозаборной части артезианской скважины не нужен, так как в водоносном известняке отсутствуют твердые загрязнения типа песка. Подъем воды происходит с помощью высокопроизводительного роторного скважинного насоса.
Технология бурения скважин на воду
Бурение скважин на воду один из самых распространённых способов добычи подземных вод. Установка скважины позволяет получать чистую, питьевую воду в любое время года.
Как происходит бурение? В процессе бурения скважин на воду буровой инструмент проходит сквозь слои грунта и извлекает на дневную поверхность шлам (разрушенную горную породу). Для получения из скважины воды необходимо пробурить скважину, а также извлечь из отвала выработку, которой завершается слой грунта, насыщенного водой. Технология бурения состоит в завинчивании в грунт бурового инструмента, либо в разбивании породы и последующем извлечении ее из завала.
Бурение скважин на воду, сооружаемых на песке
При бурении фильтровых скважин на воду устанавливают одну колонну труб, соединенных специальным образом между собой при помощи резьбы либо сварки. Бурение скважины на песке является менее трудоемким и менее затратным процессом, чем бурение на известняке. На конце трубы, используемой для водозабора, устанавливают сетчатый фильтр. При бурении используют трубы различного диаметра в соответствии с необходимой водоотдачей. Обустройство такой водозаборной скважины не требует лицензирования и осуществляется за один-два дня.
Конструкция артезианской скважины
Процесс бурения глубоких скважин сопровождается рядом особенностей, которые следует учитывать. Во избежание различных нежелательных последствий, таких как ухудшение качества воды, сокращение эксплуатационного срока, обрушения, должна соблюдаться технология бурения таких скважин. В этой конструкции водозаборной скважины первую обсадную колонну опускают в известняк, после чего зарезают для герметизации для исключения попадания верхних вод. В обсадной колонне осуществляют бурение, вскрывая пласт известняка – данный интервал обустраивают перфорированной обсадной колонной, чтобы избежать обрушения пласта. В перфорированной трубе бурят фильтровой отстойник (карман под шлам). В конструкции скважины «на известняке» также может быть использована дополнительная обсадная колонна либо кондуктор.
Чтобы увеличить эффективность водоносного горизонта при снижении водоотдачи, несоответствии воды по бактериологическому либо химическому составу, авариях в забое, либо нарушениях, устранить которые невозможно, может быть использована зарезка либо сооружен второй ствол скважины.
Технология бурения дает возможность скорректировать конструкцию скважины в соответствии с фактическим разрезом, а затем убедиться в исправности ее при помощи геофизических каротажных исследований.
Типы водозаборных скважин
Технология бурения скважин на воду
Скважина на воду представляет собой сложное гидротехническое сооружение и от того на сколько правильно выбрана конструкция и соблюдена технология бурения скважины на воду, зависит срок ее службы, производительность, качество воды и т.д.
Выбор места бурения скважины на воду
Перед началом работ по бурению необходимо правильно выбрать точку расположения скважины, определить место установки буровой и вспомогательных машин, определить рабочую зону, зону для слива технической воды, складирования оборудования для бурения и т.д.
В общем случае по технологии бурения артезианских скважин требуется ровная площадка размером 4х12 метров, для проезда бурового станка и водовозки въездные ворота не менее 3 м (при возможности заезда в них по прямой), отсутствие проводов в радиусе 2 метров над точкой бурения.
Расположение артезианской скважины выбирается в основном из экономических соображений – чем ближе к месту ввода, тем меньше траншей копать и короче трубы закладывать. Но при этом необходимо учесть, что по технологии бурения скважину на воду можно располагать не ближе 3 метров от дома, необходимо оставить возможность постоянного подъезда буровой техники и ни в коем случае не строить над ней никаких строений.
Технология бурения скважин
Существует множество различных технологий бурения скважин, но при этом неизменно выполняются три основные операции: разрушение породы, подъем ее на поверхность, закрепление стенок пробуренной скважины.
Разрушение породы
Производится, как правило, механическим способом с помощью различных породоразрушающих приспособлений. Существует также множество других методов: термический, электрический, взрывной и др., но эти технологии при бурении скважин на воду используются реже.
Подъем породы на поверхность
Существует несколько способов:
- Гидравлический (подъем на поверхность осуществляется с помощью промывочной жидкости (вода, глинистый раствор),
- Механический (с использованием специального оборудования для бурения (шнек, желонка, различные специальные буры и др.)),
- Пневматический (с использованием сжатого воздуха),
- Комбинированный.
Закрепление стенок
Для большинства видов скважин на воду их стенки крепятся металлическими обсадными трубами. Чаще всего используются трубы из черной стали, электросварные или цельнотянутые, на резьбовых или сварных соединениях . Использование оцинкованных труб не рекомендуется для питьевых нужд, а нержавеющая сталь слишком дорога и нерентабельна.
В настоящее время в большинстве артезианских скважин на воду используется современная технология двойной обсадки. Основную стальную колонну дополняет пластиковый вкладыш из трубы ПНД или ПВХ. При такой конструкции срок службы, по сравнению с однотрубной, значительно возрастает, повышаются потребительские и эксплуатационные свойства.
Технология бурения артезианских скважин на воду
В нашей стране при устройстве артезианских скважин на воду используют в основном станки для бурения скважин УРБ 2А-2 на базе ЗИЛа, а также КАМАЗа или УРАЛа. Технология при использовании этой установки подразумевает разрушение породы механическим способом, в качестве породоразрушающего инструмента используется шарошечное долото, которое крепиться на конце буровых штанг и приводится во вращение с помощью двигателя машины для бурения скважины.
Подъем разрушенной породы на поверхность осуществляется гидравлическим способом, а в качестве промывочной жидкости используется вода или специальный глинистый раствор. Такая технология бурения скважин на воду имеет название «бурение с промывкой». Суть его состоит в том, что промывочная жидкость подается по штангам на забой с помощью насоса, а затем поднимается обратно вверх уже вместе с разрушенной породой. На поверхности она выливается в специальный отстойник, из которого насосом закачивается обратно. Контролируя какие породы выходят на поверхность вместе с промывочной жидкостью, буровики составляют геологический разрез скважины.
При прохождении не твердых слоев (песок, суглинок, глина) в качестве промывочной жидкости используется глинистый раствор. Если разрез начинается с глинистых слоев, то такой раствор получается естественным образом с добавлением воды, иначе его делают при помощи специально привезенной бентонитовой глины. Кроме подъема разрушаемой породы на поверхность, глинистый раствор закрепляет стенки скважины и не дает им обрушиться.
При прохождении твердых слоев, на пример известняков, в качестве промывочной жидкости используется простая вода. Она имеет и второе назначение, когда буровиками проходится водоносный известняк начинается поглощение воды, т.е. вода начинает уходить в скважину. По степени поглощения определяется дебит, когда он достигает необходимых значений, бурение прекращается.
Технология бурения артезианских скважин на воду предполагает последовательную обсадку трубами. После того, как скважина была пробурена до известняка, в нее монтируют стальные обсадные трубы. Дальше разрабатывают известняк долотом меньшего диаметра и при необходимости обсаживают пластиковыми трубами. Безусловно, это самый простой вариант устройства артезианской скважины, когда нет геологических осложнений, больших глубин, низкого дебита и т.д. На самом деле существует множество различных конструкций артезианских скважин.
Завершающим этапом работ следует прокачка скважины до чистой (прозрачной) воды. Так же во время прокачки замеряют необходимые параметры (дебит, динамический и статический уровни) для подбора и монтажа водоподъемного оборудования.
Как проходит бурение скважин на воду малогабаритной установкой?Этапы работы
Одним из основных условий комфортной жизни является работоспособная система водоснабжения, обеспечивающая стабильную подачу необходимого объёма воды.
Именно поэтому в местности, где нет возможности подключиться к центральному водоснабжению, создание скважин является востребованной услугой.
Какие же сегодня самые популярные технологии бурения скважин и как происходит этот процесс с помощью малогабаритной установки?
В настоящее время самой востребованной технологией создания артезианских скважин является бурение с помощью буровой установки, в частности марки SBU-60 XL. Она самоходная, на гусеничном ходу, очень компактная и производительная. Её мощность позволяет бурить скважины на воду с гидропродувкой глубиной до 250 метров. Скорость проходки в зависимости от состояния грунтов колеблется от 4 м/час для особо твёрдых гранитных пород и до 25 м/час для песка или обычной глины.
Бурение скважин на воду вращательно-промывочным способом
Суть этого способа заключается в использовании специальной бурильной головки, опускаемой на стальных штангах. Во время работы установки к месту бурения, именно туда, где происходит разрушение грунтовых пород, непрерывно под давлением подаётся промывочный раствор, состоящий из смеси воды с глиной. Этим раствором смазывается сухой грунт для увеличения скорости его выхода на необходимую глубину и облегчения работы бура, а также выталкиваются на поверхность отработанные породы. Они вместе с промывочной жидкостью по заранее подготовленной ложбине отводятся в специальную яму, объём которой не превышает 2 кубометров. В яме твёрдые частицы грунта оседают, а промывочная жидкость используется повторно. Таким образом, цикл замыкается. Во время бурения все работы автоматизированы, поэтому ствол скважины получается с идеальными геометрическими размерами. Причём обвалы в процессе работы отсутствуют, что позволяет без особых сложностей устанавливать обсадную и эксплуатационную колонны. Благодаря своим компактным размерам буровая установка без труда проходит насыщенные песчаные водоносные горизонты, а за счёт специального бура отлично справляется с твёрдыми породами, которые иногда встречаются в Подмосковье.
Основные плюсы бурения скважин на воду малогабаритной установкой
Причинами такой большой популярности использования для создания артезианских скважин малогабаритных буровых установок на самом деле очевидны.
Во-первых, возможность проведения бурения в труднодоступных местах. Установки используют для бурения на облагороженных садовых участках, в подвалах, гаражах и в других местах, где крупногабаритная техника просто не пройдёт.
Во-вторых, аккуратность при проведении буровых работ. Достаточно отметить, что малогабаритная установка способна пройти через ворота шириной менее трёх метров, а это значит, что отсутствует необходимость в демонтаже ограждения участка. При этом она благодаря высокой проходимости и компактным размерам может быть установлена в любом месте участка без нанесения повреждения ландшафту. Непосредственно во время бурения грязи образуется минимум, поэтому после проведения буровых работ и сдачи объекта участок остаётся абсолютно чистым.
И, наконец, низкая себестоимость за счёт использования высокоэффективной буровой установки, снижения затрат на транспортировку техники и её монтаж, а также на оплату труда персонала, ведь работает на установке всего один специалист с помощником.
Как правило, в Московской области состояние грунтов позволяет осуществить бурение скважин на воду в течение одной смены и после установки обсадных и эксплуатационных колон получить чистую воду. Это обстоятельство всегда привлекает владельцев участков, желающих как можно быстрее обзавестись собственной автономной системой водоснабжения.
Как работает установка для бурения скважин на воду?
За почти 40 лет работы Skillings & Sons в сфере бурения скважин мы обнаружили, что люди часто не задумываются о работе и технологиях, необходимых для создания надежного источника чистой питьевой воды с прекрасным вкусом. Хотя многие домовладельцы в Нью-Гэмпшире и Массачусетсе берут воду из частной скважины, скорее всего, им не пришлось нанимать подрядчика по строительству скважины, и их не было там, когда скважина была пробурена.Наблюдение за работой буровой установки может быть довольно впечатляющим; вот как это работает.
Как работает буровая установка?
Установка для бурения скважин — это крупногабаритное оборудование, которое необходимо доставить на площадку на грузовике и установить на месте, где должна быть рыть колодец. Буровые установки представляют собой либо роторные бурильщики, которые сверлят землю круговыми движениями, либо «удочку», которая поднимает и опускает тяжелый груз с помощью техники, известной как «кабельное бурение», для пробивки отверстий.В буровой установке для роторного бурения используется ряд коронок. Наиболее распространенными типами являются биты с длинным кабелем или стальные биты, которые вращаются по часовой стрелке, прокалывая землю и разрыхляя почву. При вращении долота камень выносится на поверхность. Токарное долото часто нагревается, поэтому для охлаждения бурового долота используется вода или грязь.
Цель бурения скважин — достичь водоносного горизонта или источника воды глубоко под землей, но не на этом бурение прекращается. Чтобы обеспечить достаточный запас воды и долгий срок службы скважины, компания по бурению скважин продолжит бурение ниже уровня грунтовых вод.Колодцы в коренных породах обычно имеют длину от 100 до 500 футов, но в некоторых случаях могут иметь глубину более 500 футов.
Установка обсадных труб
Обсадные трубы представляют собой длинные трубы из стали или пластика, которые выстилают новую скважину, чтобы предотвратить обрушение во время бурения и загрязнение воды внизу. Между стенкой скважины и обсадной колонной имеется двухдюймовый зазор, называемый кольцевым пространством. Он заполнен гравием и покрыт цементом на последние двадцать футов до поверхности, чтобы предотвратить попадание загрязняющих веществ с поверхности в колодец и разрушение источника воды, который его питает.Оболочки также помогают защитить колодец от замерзания в зимние месяцы.
В то время как некоторые компании, занимающиеся бурением скважин, устанавливают обсадную трубу во время бурения, другие могут также установить трубопровод отдельно после завершения бурения.
Поддержание чистоты источника воды
Чтобы предотвратить попадание мусора и других поверхностных загрязнений в водопровод на дне колодца, необходимо установить фильтры. Эти фильтры также предотвращают попадание более крупных частиц в водяной насос.По окончании бурения на дно обсадной колонны помещается экран. На дне колодца также используется гравий — естественная фильтрующая среда.
Опыт и технологии
Сотни лет назад бурение скважин означало копание вглубь земли с помощью лопаты и ведра до попадания в грунтовые воды. Сегодня существует ряд методов и методов, которые подрядчики по бурению скважин могут использовать, чтобы обеспечить домовладельцев надежным источником воды на многие годы.
Если у вас есть вопросы о бурении новых скважин или вам нужна информация о том, как улучшить поток воды из существующей скважины, позвоните в Skillings & Sons прямо сейчас.
Технология бурения — обзор
4.4 Бурение
Технология бурения значительно усовершенствовалась после исследования конструкции глубоких скважин Вудворда – Клайда в 1983 году. Достижения были в основном связаны с управлением направлением, которое связано с бумом добычи нефти и газа. бурение, связанное с горизонтальными скважинами.Хотя в настоящее время изучается размещение глубоких скважин в вертикальных скважинах, та же технология наклонно-направленного бурения может использоваться для поддержания прямолинейности ствола скважины (т. Е. Остроты изгиба или максимального углового отклонения на заданном расстоянии) и вертикальности (т. Е. Отвесности ствола скважины), даже когда структура породы, ткань или трещины могут вызывать отклонение бурового долота от вертикали.
Мы в целом группируем соответствующие методы глубокого бурения в зависимости от того, как крутящий момент прикладывается к буровому долоту, как поддерживается управление направлением, а также по типу бурового долота.Недавний обзор достижений в бурении Li et al. (2016). Исторически сложилось так, что буровые установки прикладывали крутящий момент к буровому долоту через бурильную трубу через самую верхнюю секцию «ведущей трубы». Келли представляет собой кусок бурильной трубы с некруглым поперечным сечением, который вращается с помощью двигателя, соединенного с втулкой аналогичной формы, прикрепленной к вращающемуся столу на полу буровой установки. Вся длина бурильной трубы затягивается, чтобы сверло повернуть на дне скважины. При продвижении скважины к нижней части секции келли добавляется труба.
В последнее время для поворота бурильной колонны стали использовать двигатели с верхним приводом. Они включают в себя прямое соединение роторного двигателя с бурильной трубой в ее верхней части. Узел роторного двигателя перемещается вверх и вниз по мачте буровой установки во время буровых работ. Хотя это механически сложнее, чем использование стационарной системы ведущей трубы, оператору бурения предоставляется больший контроль, в том числе применение вращения при подъеме.
Забойные забойные двигатели — это современный альтернативный метод приложения крутящего момента к буровому долоту.В этих системах бурильная труба не вращается; Двигатель прямого вытеснения является частью нижней части бурильной колонны над буровым долотом. Закачка бурового раствора по бурильной колонне (то есть прямая циркуляция) затем включает насос, который преобразуется в крутящий момент, прикладываемый непосредственно к буровому долоту.
Системы с верхним приводом и ведущим приводом могут быть сконфигурированы для использования обратной циркуляции, при которой буровой раствор перекачивается вверх по бурильной трубе, а не вниз по бурильной трубе. Такой подход часто приводит к более зависящему от глубины извлечению шлама, чем прямая циркуляция, когда буровой раствор циркулирует вверх по кольцевому пространству ствола скважины.Очень большие диаметры ствола скважины иногда требуют обратной циркуляции для эффективного удаления шлама, поскольку скорости потока бурового раствора снижаются с увеличением диаметра кольцевого зазора (более крупные выбуренные породы выпадают из бурового раствора при его замедлении), в то время как скорость в бурильной трубе остается высокой. Обратная циркуляция несовместима с некоторыми современными подходами к бурению (например, забойными забойными двигателями или ударным бурением) или требует специального оборудования.
Для управления направлением движения недавно появилось несколько различных типов гибридных поворотных управляемых систем.Эти методы обычно требуют, чтобы бурильная колонна поворачивалась (через килевую трубу или верхний привод), но имеют компьютеризированные активные элементы управления направлением, расположенные в нижней части бурильной колонны над буровым долотом. Существующие методы либо динамически прикладывают горизонтальную силу к бурильной трубе (т. Е. Подушки динамически толкают стенку скважины, чтобы отклонить долото в определенном направлении) на несколько метров над буровым долотом, либо динамически изгибают бурильную колонну во время вращения, чтобы наведение сверла.Эти роторные управляемые системы могут быть намного дороже, чем забойные забойные двигатели или более традиционные методы бурения, но могут поддерживать точный контроль прямолинейности и вертикальности ствола скважины посредством непрерывных съемок и внутрискважинных измерений во время бурения. Забойные забойные двигатели и многоуправляемая система использовались в немецкой скважине KTB, которая имела превосходное управление направлением до глубины примерно 6 км (Bram et al., 1988), но внутрискважинная электроника вышла из строя при более высоких, чем ожидалось, температурах, встречающихся ниже этого уровня. глубина (Engeser, 1995).Современная электроника в роторных управляемых системах теперь обычно устойчива к высоким температурам, что делает этот подход более осуществимым.
Буровые долота, используемые в твердых породах, обычно представляют собой вращающиеся долота с роликовым конусом, которые имеют несколько вращающихся компонентов, покрытых твердосплавными штырями, которые вращаются и разрушают породу на дне скважины за счет разрушения при сжатии. Поликристаллические алмазные компактные долота (PDC) — это новый тип бурового долота, разработанный для использования в осадочных породах. Эти долота не имеют движущихся частей и вместо этого разрушают породу в результате разрушения при сдвиге; фрезы протаскиваются по дну скважины.Долота PDC намного дороже, чем долота с шарошечным конусом, но они имеют очень высокую скорость проходки и обычно служат намного дольше (требуя меньшего количества выходов из скважины для замены долота). Некоторые передовые долота PDC и гибридные долота с роликовым конусом / долота PDC были недавно разработаны для бурения в твердых породах, но опыта работы с кристаллическими породами меньше по сравнению с обширным недавним опытом работы с долотами PDC в осадочных породах и долгой историей использования трикона биты в кристаллической породе.
Ударное бурение — это альтернативный метод бурения и тип бурового долота, который концептуально заменяет забойный забойный двигатель буровым молотком, активируемым буровым раствором.Затем молот сжимающим образом разрушает породу на дне скважины за счет быстрого вертикального движения вверх и вниз. Традиционно большая часть ударного бурения выполняется с использованием воздуха в качестве бурового раствора, но доступны некоторые экспериментальные методы ударного бурения на водной основе. В то время как ударное бурение может обеспечить очень высокую скорость проникновения в твердую породу, использование воздуха в качестве бурового раствора часто нежелательно на значительной глубине. Удаление воды, которая течет в ствол скважины с помощью только циркуляции воздуха, может быть затруднено, сжимаемость воздуха и утечка воздуха из стыков в бурильной колонне становятся значительными в очень длинной бурильной колонне, а бурение с использованием воздуха требует бурения на депрессии. подход, который устраняет вес бурового раствора как возможный инструмент в управлении стабильностью ствола скважины.
Ключевые критерии выбора подходящей современной буровой установки (например, с возможностью направленного бурения) в дополнение к глубине ствола скважины, диаметру и типу породы включают ожидаемый вес бурильной колонны и вес устанавливаемой обсадной колонны / хвостовика. Буровые установки для нефтяных месторождений доступны мощностью до 4000 лошадиных сил с грузоподъемностью до 900 метрических тонн (Beswick, 2008). Среди доступных наземных установок есть несколько установок, которые способны пробурить скважину большого диаметра на глубину до 5 км в кристаллической породе фундамента.
с верхним приводом вращательного бурения в кристаллическом фундаменте, вероятно, будет выполняться с использованием жесткого, образование карбида вольфрама вставки, подшипник скольжения, роликового конуса немного. Забойный забойный двигатель может быть оснащен гибридными долотами с роликовым конусом и PDC. Для захоронения глубоких скважин следует использовать преимущества последних достижений в технологии бурения и заканчивания скважин, но мы не должны использовать экспериментальные подходы, если только последствия отказа для этих подходов не будут приемлемо низкими.
Выбор метода бурения, а также выбор конкретных долот и рабочих параметров (скорость вращения, вес долота и гидравлика бурового раствора) будет зависеть от местного опыта бурения и характеристик горных пород на площадке.Бурение в кристаллической породе будет медленным, с возможной скоростью проходки до 1 м в час. Твердые кристаллические породы фундамента обычно ограничивают срок службы бурового долота. Частая смена долота увеличивает количество спусков в скважину и выход из нее. В сочетании с большими диаметрами это означает, что затраты на бурение несколько неопределенны. При бурении глубоких скважин в твердых породах количество времени, затрачиваемого на спуско-подъемные работы и испытательное оборудование в скважине и из нее (например, для замены бурового долота, извлечения образцов керна, проведения испытания буровой штанги или проведения испытаний на гидроразрыв), может составлять значительную часть общего времени.Это можно свести к минимуму за счет использования более длинных секций бурильных труб, буровых долот с увеличенным сроком службы, включая новые гибридные типы, альтернативных методов бурения и отбора керна на кабеле.
Система циркуляции жидкости состоит из насосов, соединений с бурильной колонной, оборудования для сбора жидкости и наземного оборудования для подпитки жидкости и удаления шлама. В зависимости от метода бурения циркулирующая жидкость может состоять в основном из воды, масла или воздуха. Его функции заключаются в охлаждении и смазке долота, смазке бурильной колонны, вымывании выбуренной породы из ствола скважины, кондиционировании ствола скважины с целью ограничения оседания и потери циркуляции, а также контроля забойного давления.Буровой раствор или раствор часто оказывает значительное влияние на стоимость ствола скважины, особенно когда ствол скважины имеет большой диаметр или имеет потерю циркуляции. Буровой раствор, используемый при бурении покрывающей части ствола скважины, будет выбран для эффективного поддержания устойчивости ствола скважины через покрывающий слой (например, жидкость на водной или масляной основе с бентонитом). В зависимости от геологии покрывающих пород и возможности облупления или набухания глины, для некоторых участков ствола скважины может потребоваться жидкость на нефтяной основе (например,g., для набухающих глин) или рассола (например, если присутствуют минералы эвапорита).
Операции по цементированию важны для обеспечения устойчивости обсадных колонн и хвостовиков. Цементирование также можно использовать для герметизации проницаемых зон и трещин во время бурения, где наблюдается потеря циркуляции и другие методы неэффективны. Журналы цементной связи зацементированных, обсаженных интервалов завершенных скважин используются для подтверждения правильного размещения цемента. Для проверки характеристик цемента на дне обсаженных интервалов могут проводиться расширенные испытания на герметичность.
Технологии в бурении глубоких и сверхглубоких скважин: текущее состояние, проблемы и будущие тенденции в период 13-й пятилетки (2016–2020 гг.)
В период 12-й пятилетки (2011–2015 гг.) CNPC независимо разработала серию нового бурового оборудования, инструмента и химических материалов для глубоких и сверхглубоких скважин, в том числе шесть комплектов ключевого бурового оборудования: станки для скважин глубиной до 8000 м, четырехшарнирно-стендовые станки, устройства автоматической обработки труб для буровых установок. для скважин глубиной 5000/7000 м, системы и оборудование для бурения с регулируемым давлением, установки двигателей внутреннего сгорания с альтернативным газом / топливом, а также системы бурения на воздухе / газе / депрессии; семь наборов ключевого бурового инструмента: автоматические инструменты для вертикального бурения скважин, скважинные турбинные инструменты, высокопроизводительные долота PDC, гибридные долота, устройства пульсации струи долота, система контроля отсутствия неожиданности при бурении и устройства для спуска обсадной колонны для верхнего привода; и пять видов буровых растворов и цементных растворов: высокотемпературные и высокоплотные буровые растворы на водной основе, буровые растворы на масляной основе, высокотемпературный цементирующий раствор с большим перепадом температур и система вязкого цементного раствора.Эти новые технологии разработки сыграли важную роль в поддержке китайского бизнеса по разведке и разработке нефти и газа. В течение следующего периода 13-й пятилетки (2016–2020 гг.) По-прежнему существует множество проблем при бурении глубоких и сверхглубоких скважин, таких как высокие температуры, высокое давление, узкое окно давления, целостность ствола скважины и т. а также огромное давление на снижение затрат и повышение эффективности. Таким образом, будущая тенденция развития будет сосредоточена на разработке эффективных и мобильных буровых установок, высокопроизводительных буровых долот и вспомогательных инструментов, методов обеспечения целостности ствола скважины и широкополосной телеметрии в скважине и т. Д.В заключение, это исследование поможет улучшить возможности и уровень бурения сверхглубоких скважин и окажет поддержку услугам по разведке и разработке месторождений нефти и газа в Китае.
Бурение скважин | EARTH 109 Основы развития сланцевой энергетики
Щелкните, чтобы просмотреть стенограмму видео.
Рассказчик: Перед началом бурения мы готовим временную буровую площадку, которая называется кустовой площадкой. Наши операции ограничены небольшими контролируемыми объектами, в основном в сельской местности. У нас очень низкий риск нанесения крупномасштабного ущерба окружающей среде.Когда мы будем создавать кустовую площадку, вы начнете видеть в действии меры экологической безопасности Chesapeake. Хвостовик диаметром 30 мм подчеркивает большую часть куста скважины. Под самой установкой находится резиновый композитный коврик, который дополнительно защищает поверхность земли, с траншеями вокруг матов для сбора любой миграции жидкости. Любой контейнер или насос на объекте, содержащий потенциально опасный материал, хранится во вторичной защитной оболочке. Баки для дизельного топлива имеют пять избыточных уровней герметичности. Сверхмощный вакуум, который может всасывать все, что может потребоваться, также находится на месте.А сам колодец окружен 30-сантиметровой земляной насыпью.
Stan Cherry, Chesapeake Energy: Земляные бермы спроектированы и построены вокруг всех наших участков здесь, в сланцах Марцеллус. Они полностью окружают локацию. Они используются для направления сточных вод, например дождевой воды или талого снега, в отстойник. Который мы используем отстойник, чтобы перенаправить наводнение на буровую установку для повторного использования. Если эта жидкость непригодна для использования, мы утилизируем ее надлежащим образом. Такой уровень защиты есть на каждой скважине, которая есть в Chesapeake в сланце Marcellus.
Рассказчик: Теперь, когда вы немного знаете о том, что делается для обеспечения экологической безопасности каждой кустовой площадки и буровой установки Chesapeake, мы хотели бы дать вам обзор того, как работает процесс бурения. Есть два способа бурения на природный газ. Вертикально, как бурение велось в течение первых ста лет или около того, и горизонтально, что стало возможным благодаря технологическим достижениям сегодня. Вертикальное сверление похоже на бурение прямо вниз. Но при горизонтальном бурении буровое долото фактически перемещается параллельно поверхности Земли после достижения желаемой глубины.Горизонтальное бурение стало одной из самых ценных технологий в отрасли, потому что оно позволяет лучше извлекать пласт, с наибольшими концентрациями чистого природного газа с минимальным нарушением поверхности.
Stan Cherry, Chesapeake Energy: Мы используем горизонтальное бурение для извлечения природного газа с одной кустовой площадки, что потребовало бы 36 площадок для вертикального бурения, что мы можем сделать с горизонтальным бурением. Это также снижает потребность в множественных подъездных дорогах и снижает воздействие на окружающую среду.
Рассказчик: Очевидно, бурение претерпело значительные изменения с момента своего возникновения в Титусвилле, штат Пенсильвания, в 1859 году, когда размещение буровой установки было в значительной степени неудачным. Сегодня задействовано множество технологий, исключающих догадки, еще больше увеличивая перспективы успешного бурения и минимального нарушения поверхности. В Чесапике есть свой собственный Технологический центр по разработке месторождений, где мы определяем, является ли район жизнеспособным ресурсом для добычи природного газа. Для землевладельцев это означает, что мы быстро узнаем, стоит ли бурить их землю.
Бурение одной скважины длится от трех до четырех недель, при этом она работает 24 часа в сутки семь дней в неделю. Процесс чередуется между бурением скважины и установкой обсадной трубы в пробуренную скважину. Часть процесса установки включает цементирование каждого слоя обсадной трубы на месте. Обсадная труба обеспечивает прочный защитный стальной канал для НКТ, по которой транспортируется газ. А обсадная труба обеспечивает слои разделения между эксплуатационной колонной и окружающей землей. Мы повторяем процессы бурения и спуска обсадной колонны, пока буровое долото не достигнет выбранной геологами глубины, известной как общая глубина.Процесс бурения контролируется установкой.
Стэн Черри, Chesapeake Energy: Мы перемещаем буровую установку на место и используем буровую установку для подъема бурильных труб и утяжеленных бурильных труб в скважину и из нее. Мачта и основание предназначены для работы с тяжелым оборудованием, которое позволяет нам перемещать бурильные трубы и утяжеленные бурильные трубы в скважину и из нее. Теперь, когда мы спускаем бурильную трубу и муфты в скважину, мы называем это спуском в скважине, когда мы вытаскиваем трубу, мы называем это спуском из скважины.Теперь, когда мы завершаем спуск бурильной трубы и муфт в стволе скважины, мы используем верхний привод для приведения в действие бурильной колонны, который приводит в движение многие, многие тысячи футов бурильных труб и муфт во время бурения.
Рассказчик: Это общая картина, теперь некоторые детали. Прежде чем мы даже доставим буровую установку на место, мы пробуриваем скважину глубиной от 50 до 80 футов. Здесь мы устанавливаем кожух проводника, первый из минимум семи слоев защиты, обеспечивающий безопасную и надежную изоляцию скважины от окружающей земли и неглубоких водоносных горизонтов питьевой воды.Первый слой обсадной трубы также обеспечивает устойчивость ствола скважины.
Джош Брэдфорд, Chesapeake Energy: обсадная труба обеспечивает устойчивость ствола скважины. Наши колодцы содержат семь уровней защиты. Первые три содержат стальную обсадную колонну, спускаемую в скважину, вокруг них установлена цементная обшивка. Седьмой слой — это эксплуатационные колонны, которые спускаются в скважину во время операций заканчивания.
Рассказчик: Когда буровая установка находится на месте, поверхностный кожух устанавливается и цементируется внутри кожуха проводника для дополнительной защиты.Хотя это называется обсадной колонной, на самом деле она простирается от поверхности земли до глубины от 1000 до 1400 футов. Поверхностная обсадная колонна и цемент полностью изолируют скважину даже от самых глубоких зон питьевой воды.
Джош Брэдфорд, Chesapeake Energy: Здесь, в Marcellus, когда мы пробуриваем отверстия для обсадных труб на поверхности, мы просверливаем пористую породу, содержащую воду. Chesapeake использует передовую технологию, называемую воздушным бурением. Воздушное бурение состоит из компрессоров, которые закачивают воздух в скважину для быстрого подъема выбуренной породы и воды из ствола скважины.Это сводит к минимуму время бурения в пресноводной зоне, защищает от проникновения мелководных пластов, а также обеспечивает дополнительную защиту окружающей среды.
Рассказчик: Мы пробуриваем внутреннюю часть обсадной трубы на общую глубину до 8000 футов. Ниже зоны пресной воды мы используем такие обычные буровые коронки. Чем глубже мы идем, тем меньше сверло. Каждый раз, когда мы меняем буровое долото, мы вытаскиваем из трубы тысячи футов. После того, как мы достигнем общей проектной глубины скважины, мы устанавливаем еще больше стальных обсадных труб, которые называются эксплуатационными.Эксплуатационная обсадная труба проходит по всей длине скважины внутри других защитных слоев обсадной трубы. Он зацементирован от самого дна до примерно 2500 футов над зоной добычи, где добывается газ. В некоторых случаях цемент доходит до поверхности.
Джош Брэдфорд, Chesapeake Energy: В некоторых местах Marcellus есть четвертая колонна обсадных труб, называемая промежуточной обсадной колонной. После того, как цемент помещен вокруг него, он подвергается испытанию под давлением на целостность.Таким образом, наша общая защита составляет девять слоев в стволах скважин.
Рассказчик: Во время бурения сверло сильно нагревается. Буровой раствор или раствор используется в качестве смазки.
Stan Cherry, Chesapeake Energy: Грязь состоит из неопасных магнитных глин и синтетических загустителей. Грязь выполняет несколько функций. Он транспортирует шлам на поверхность, охлаждает буровое долото, обеспечивает стабильность ствола скважины и контролирует забойное давление. Путем циркуляции бурового раствора по бурильной трубе вверх по стволу скважины он будет транспортировать обломки породы к виброситам, где вибростойка очищает буровой раствор, удаляет обломки породы и повторно использует раствор.
Рассказчик: Грязь фильтруется и возвращается домой. Шлам вместе с обломками породы, полученными ранее при воздушном бурении, попадает в двухрядные стальные бункеры. Обрезки утилизируются в соответствии со строгими местными и государственными правилами. Есть еще одна важная часть буровой установки, о которой каждый должен знать, потому что это еще один вид защиты. Это называется противовыбросовым превентором или противовыбросовым превентором. Функциональная проверка BOP выполняется на регулярной основе. Это дополнительно гарантирует, что противовыбросовый превентор способен справиться с любым типом инцидентов, связанных с управлением скважиной.Во всех случаях неукоснительно соблюдаются комплексные руководящие принципы компании, федерального правительства и штата в отношении надлежащих методов контроля скважин.
Densiel Bottger, Chesapeake Energy: Противовыбросовый превентор устанавливается сразу после спуска обсадной колонны с поверхности. Противовыбросовый превентор защищает от неконтролируемого выброса любого газа во время бурения. Противовыбросовый превентор имеет клапаны и уплотнения, которые доходят до верхней части корпуса. Органы управления регулируют давление в колодце с поверхности и помогают предотвратить выбросы с поверхности.BOP тестируются каждый раз при установке.
Рассказчик: После завершения бурения наступает время для завершения и производственных процессов, когда устье скважины устанавливается и газ начинает течь, в конечном итоге, к вашему дому или бизнесу.
Что такое пробуренная скважина?
Пробуренная скважина представляет собой пробуренную скважину (скважину) в земле, причем верхняя часть или вся глубина скважины покрыта обсадной колонной. Бурение чаще всего проводится с помощью переносного бурового станка, привезенного на площадку для строительства скважины.Для продвижения ствола скважины на необходимую глубину и удаления материала пласта, разрыхленного и приостановленного буровым долотом и системой циркуляции или сброса жидкости, используются различные методы.
Обсадная труба предотвращает обрушение стенок ствола скважины и (с другими компонентами скважины, такими как приводной башмак или уплотнение для цементного раствора) предотвращает попадание поверхностных или подземных загрязняющих веществ в водопровод. В кожухе также находится насосный механизм и труба, по которой вода перемещается от насоса на поверхность.
Важным фактором является качество материалов, используемых при строительстве скважин. Обсадная труба должна соответствовать определенным стандартам и спецификациям, поскольку некондиционная труба не обладает достаточной прочностью, чтобы выдерживать давление сдвига и обрушения пласта без потенциального повреждения стыков. Такое повреждение может привести к попаданию мелкой или поверхностной воды в колодец. Кожух может быть из стали одного из различных классов или из термопласта, обычно из ПВХ.
Часть обсадных труб забивается в землю (бурение кабельным инструментом или продвижение обсадных труб роторными методами).Этот кожух (всегда стальной) также должен иметь башмак привода, прикрепленный к днищу, чтобы предотвратить повреждение во время забивки и обеспечить хорошее уплотнение с пластом. Обсадная труба из ПВХ соединяется и опускается в скважину большего размера, чем обсадная труба. В большинстве случаев для предотвращения загрязнения также может быть рекомендован герметик из цемента или бентонита.
Ниже обсадной колонны нижняя часть ствола скважины представляет собой водозабор, через который вода поступает в скважину. Забор может быть открытым стволом в твердой коренной породе или он может быть экранирован и засыпан гравием, в зависимости от геологических условий.
После завершения скважины ее закачивают или закачивают для разработки скважины и определения дебита. На большинстве участков после бурения требуется дополнительная работа (известная как «разработка») для удаления мелкого материала, оставшегося в процессе бурения, чтобы вода могла легче проникать в скважину. Возможные методы разработки включают сжатый воздух (продувку), откачку, струйную очистку, помпаж или откачку. Количество воды (тест урожайности) обычно измеряется во время разработки, перед тестом откачки. Минимальное время тестирования — один час.
После надлежащей дезинфекции колодец закрывается крышкой для обеспечения санитарной защиты до тех пор, пока он не будет подключен к системе клиента. Крышки колодцев требуют вентиляционного отверстия. Вентиляционное отверстие предназначено для выравнивания давления воздуха внутри корпуса и атмосферы, а также для выпуска неприятных или взрывоопасных газов легче воздуха. Если такие газы присутствуют и колодец находится в здании или замкнутом пространстве, вентиляционное отверстие всегда должно выходить за пределы атмосферы. Вентиляционная труба должна быть экранирована и экранирована, чтобы предотвратить попадание в колодец посторонних материалов, например насекомых.
Если при бурении образуется вода плохого качества, ее можно перекрыть. Один из способов — установить дополнительный кожух или футеровку внутри исходного кожуха и залить его на место. Если качество воды остается неудовлетворительным или дефекты конструкции не могут быть устранены, колодец должен быть заброшен и полностью загерметизирован, чтобы предотвратить перекрестное загрязнение между участками.
Угловые колодцы — Журнал водозаборных скважин
Использование горизонтальной технологии для получения воды в труднодоступных местах.
Лана Штрауб
Наш круглый стол
Майкл Любрехт, LG , старший геолог в Directed Technologies Drilling Inc. в Бремертоне, Вашингтон
Джон МакКрей, доктор философии ., профессор и руководитель гражданской и экологической инженерии в Колорадской горной школе в Голдене, Колорадо
Гэри Соден, CWD , из Clear Heart Drilling Inc. в Санта-Роза, Калифорния
Дэвид Траут, MGWC, CVCLD , Mark J.Traut Wells Inc. в Уэйт-парке, штат Миннесота,
Нефтяное месторождение может прийти в голову, когда вы думаете о наклонных скважинах.
Горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта были основой последнего нефтяного бума. С помощью этой технологии буровые установки бурильные установки бурят вертикально, а затем горизонтально, пока не достигнут своей предполагаемой нефтяной «полезной зоны».
Использование этого метода бурения часто дороже, чем традиционное вертикальное бурение, но затраты часто оправдываются огромным притоком нефти и газа из этих ранее недоступных зон.
Так может ли эта технология работать с водой?
Большинство традиционных скважин на воду бурятся вертикально сверху вниз. Однако этот метод означает, что водные зоны должны горизонтально пересекаться с вертикальным стволом скважины. Как и в случае с нефтью и газом, если вы пропустите полезную зону с помощью вертикального ствола, количество галлонов в минуту, производимое скважиной, может не удовлетворить потребности вашего клиента.
Есть шанс, что воды вообще не будет.
Некоторые специалисты по подземным водам, как подрядчики, так и ученые, считают, что технология наклонных скважин может быть полезна для водных систем.Итак, мы проводим здесь круглый стол с некоторыми из этих профессионалов.
Water Well Journal: Можете ли вы рассказать нам, почему этот угловой метод может быть полезным?
Гэри Соден: Горизонтальные колодцы полезны, когда у собственника нет вертикальной воды.
Дэвид Траут: Одно из самых выгодных мест для использования этой технологии — это бассейны рек. Иногда бывают районы, где, если вы выезжаете за пределы речного бассейна, вы не можете получить удовлетворительный вертикальный колодец из-за того, что вода прорезала там свой путь и осадочные пески переотложились в русле реки.Районы с плохими поверхностными водами, особенно с высокими TDS, также являются районами, где этот метод является полезным. Мы пробурим под речным бассейном и позволим пескам матери-природы стать естественной фильтрующей средой.
Michael Lubrecht : Горизонтальные скважины особенно привлекательны для относительно неглубоких скважин, скажем, менее 150 футов, с тонким водоносным слоем или для добычи воды из поверхностных водоемов.
Некоторые водоносные горизонты довольно широкие, но не толстые. В таких случаях обычный вертикальный колодец может быстро исчерпать запас воды в небольшой зоне вокруг колодца — конусе депрессии — и вывести из него воду.В зависимости от проницаемости почвы, подпитки и других факторов, вертикальная скважина может быть ограничена в том, насколько сильно вы можете ее перекачивать, не подвергая водоносный горизонт нагрузке. Если вы вставляете несколько колодцев, вам нужно соединить их все, и иногда доступ становится большой проблемой.
В этих условиях вы можете построить горизонтальный колодец возле дна водоносного горизонта и расширить его на сотни футов. Это значительно увеличивает производительность скважины, и у нее по-прежнему есть только один устье для подключения, один насос и т. Д.
John McCray: Горизонтальные и наклонные скважины должны быть намного более эффективными, чем вертикальные, если вычесть, где находятся водоносные пласты, но их бурение намного дороже. Конечно, одна горизонтальная или угловая скважина может быть столь же эффективной, как четыре или пять вертикальных скважин, так что в конечном итоге она может оказаться дешевле.
WWJ: Является ли литология проблемой при принятии решения, использовать ли ее?
John: Основная идея горизонтальной скважины заключается в том, что она обеспечивает лучший доступ к флюидам в большинстве геологических условий.Нефть, газ и подземные воды существуют в пористых геологических формациях, которые в основном являются осадочными. В случае нефти это органическое вещество, которое превращается в масло, а в случае воды осадок наполняется, когда вода проливается на него дождем или когда над ним образуются озера.
Дэвид: Если вы находитесь в такой геологии, где река протекает через штат, и обе стороны речного бассейна испытывают трудности с получением воды, мы можем бурить скважину параллельно бассейну реки или пройти под речным бассейном, потому что многие бассейны рек заполнены гравием, изначально засыпанным водой.Мы сохраняем горизонтальный наклон, стараясь избегать определенных слоев с водой более низкого качества, чтобы найти воду, в которой общее количество растворенных твердых веществ меньше, чем в самой речной воде.
Michael: Тип породы или почвы также имеет значение. Самым простым способом бурения для наклонно-направленных буровых установок является плотный илистый песок, но водоносные горизонты встречаются в различных типах материалов, от валунов и булыжников до трещиноватой коренной породы. Их также можно просверлить, но иногда с трудом, что может значительно увеличить стоимость.
Gary: Литология определяет тип технологии бурения. Так что, если он находится в твердой породе, нужно использовать пневмомолот. В более мягких породах мы делаем воду роторной.
WWJ: Какие факторы определяют возможность использования этого метода?
Gary: Это делается в холмистых и горных районах, где можно поднять буровую установку на склон холма и бурить горизонтально. Их можно пробурить от 50 футов до 1000 футов и более.Это не направленное бурение, когда буровые установки начинаются под углом, проходят определенную глубину, а затем идут горизонтально. Скважина с самого начала пробурена горизонтально.
Дэвид: Мы бурим наклонные скважины диаметром 12 футов и более, в основном для водозаборных скважин в речных бассейнах. Поскольку большинство наших скважин пробурены рядом с рекой, необходимо учитывать множество факторов. Есть проблемы, связанные с неудачей — вам придется иметь дело с регулирующими органами, занимающимися бурением в пойме. На реке Миссисипи есть места, где с обеих сторон есть гранит — мы знаем, что в русле реки есть гравий, но как к нему добраться? Очевидно, что вертикальный не работает, поэтому вы идете горизонтально.Иногда мы делаем 6-дюймовые испытательные пилотные скважины, чтобы определить, будет ли это работать.
Michael: Глубина скважины является проблемой, поскольку для достижения желаемой глубины требуется некоторое горизонтальное расстояние. Если ваша скважина будет иметь глубину 30 футов, для достижения этой глубины потребуется около 150 футов, что обычно не является проблемой. Однако, если вы хотите построить колодец глубиной 500 футов, вам нужно будет наклониться вниз на горизонтальное расстояние около 2500 футов, чтобы достичь нужной глубины. На большинстве сайтов не так много свободного места.
Производственные требования скважины также могут иметь значение. Если необходимо добыть большой объем воды, он будет влиять на диаметр обсадной трубы и экрана скважины, а также на насос, который необходимо использовать. Существуют ограничения по диаметру экрана и длине колодца, которые зависят от мощности буровой установки, используемой для установки.
WWJ: Для чего нужны угловые колодцы?
Michael: В первую очередь мы занимаемся восстановлением окружающей среды и имеем множество примеров установки вертикальных скважин, которые не привели к эффективной очистке площадки, которые затем были успешно восстановлены вскоре после установки горизонтальных систем.
Мы установили небольшую горизонтальную систему для сообщества на западном склоне Скалистых гор в Колорадо, где их основным источником воды был родник на склоне горы. Был установлен горизонтальный колодец, который расширил пружинные трубопроводы и увеличил их приток. Вертикальная скважина даже не подошла бы в этой ситуации, поскольку в системе не было мощности для насосов, а горизонтальная скважина дренировалась под действием силы тяжести.
Гэри: Большинство работ мы получаем при бурении горизонтальных скважин, мы пробовали бурить вертикально и не обнаружили воды.Это скорее подход «последней инстанции».
David: Наши клиенты используют эту технологию для водоснабжения колодцев, как правило, для муниципального водоснабжения или гидроразрыва.
WWJ: Считаете ли вы горизонтальные и наклонные скважины будущей рыночной нишей для буровых подрядчиков?
Дэвид: Я попал в него случайно. Кто-то спросил меня, можем ли мы это сделать. Это был заказчик, который хотел решить проблему, и мы придумали способ, как это сделать, а затем получили больше запросов, поэтому мы продолжали искать способы сделать это лучше.Я не вижу, чтобы это был большой рынок, потому что он ограничен в масштабах, где вы можете его использовать. Если у вас есть обычные вертикальные водозаборные скважины и у вас нет проблем с качеством воды, это, вероятно, будет более экономичным. Мы делаем от полдюжины до 10 скважин в год, работая круглый год примерно в пяти штатах.
Майкл: Мы наблюдаем небольшое увеличение количества запросов, которые мы получаем о технологии, хотя маловероятно, что рынок поддержит слишком много подрядчиков.Сложно получить опыт как в горизонтальном бурении, так и в установке скважин. Большинство компаний либо устанавливают вертикальные скважины, либо используют горизонтальное бурение для прокладки трубопроводов или инженерных сетей. Для того, чтобы сделать и то, и другое, требуются целеустремленность и много знаний. Инвестиции в оборудование и опытный персонал — препятствие для стартапов.
WWJ: Существуют ли определенные поставщики, которые занимаются бурением горизонтальных скважин на воду? Они из нефтегазового сектора?
Майкл: Мы пользуемся услугами поставщиков из нескольких секторов для наших материалов.Некоторые из крупных поставщиков, такие как Halliburton, Baroid и Johnson Screen, поставляют продукцию как для водозаборных скважин, так и для нефтегазовой отрасли.
Дэвид: Мы покупаем обычные стальные обсадные трубы у производителей обсадных труб. Индивидуальные скважинные инструменты, которые мы используем в процессе бурения, мы изготавливаем на месте.
Как видите, хотя наклонные скважины используются уже несколько десятилетий, все индикаторы показывают, что это нишевый рынок. Однако, поскольку нехватка воды и засуха продолжают оставаться проблемой, предпринимаются инновации, чтобы найти воду там, где она есть.Угловые колодцы станут частью этого будущего.
Поскольку рынок бурения нефтяных и газовых скважин начинает замедляться, возможно, их технологии станут более доступными и смогут применяться при разведке водных ресурсов. При поиске воды для клиентов каждый подрядчик сообщит вам:
«Мы должны взглянуть на проблему со всех сторон».
Лана Штрауб , имеющая опыт работы в юридических и финансовых аспектах малого бизнеса, является офис-менеджером Straub Corp., Стэнтон, штат Техас, компания по бурению экологических и водяных скважин, которой ее семья владеет и управляет ею более 50 лет. С ней можно связаться по адресу Lana @ Straub Corporation.com.
Технологии Буровых Установок
Инструмент для наклонно-направленного бурения
Существует несколько систем для определения и устранения отклонения, и некоторые из них были значительно усовершенствованы в последнее время, особенно после того, как стало более распространено проведение горизонтальных скважин с большим отходом от вертикали или скважин особой формы.
Буровая промышленность перешла от использования клина-отклонителя и забойных скважин к систематическому использованию забойных двигателей, систем управления и геонавигации.
В общем, траектория ствола скважины определяется типом используемой компоновки низа бурильной колонны и весом долота.
Компоновка низа бурильной колонны состоит из нескольких компонентов:
- Тяжелые бурильные трубы, утяжеленные бурильные трубы, стабилизаторы, переводники
Типичная компоновка низа бурильной колонны с вращением с поверхности (КНБК) состоит из стабилизаторов, утяжеленных бурильных труб и оборудования для измерения во время бурения (MWD).
Размещение и размер стабилизаторов регулируют наклон (угол отклонения от вертикали).
Сборки могут быть спроектированы так, чтобы иметь угол наклона, удерживать его устойчиво или угол падения.
Управляемая система бурения и геонавигация
Роторные агрегаты не позволяют точно контролировать азимут ствола скважины (компасный пеленг ствола скважины по отношению к магнитному северу).
Это управление обычно достигается с помощью забойного двигателя с изогнутым корпусом, который позволяет вращать только долото.
Забойные двигатели — это гидравлические машины на конце колонны, навинченные непосредственно на долото, и весь поток бурового раствора проходит через них, а часть давления бурового раствора преобразуется во вращательное движение и крутящий момент.
Таким образом, вращение, необходимое для работы долота, обеспечивается забойным двигателем, в то время как вся бурильная колонна может оставаться неподвижной или может вращаться, если необходимо, с помощью поворотного стола или верхнего привода.
Использование таких двигателей необходимо как при наклонно-направленном бурении, так и при применении современных технологий управления вертикальной траекторией скважин.
Забойные двигатели, являющиеся неотъемлемой частью КНБК, представляют собой машины с осевым потоком трубчатой формы и по размеру аналогичны утяжеленной бурильной трубе.
Эти двигатели не являются частью стандартного оборудования буровой установки, но арендуются у сервисных компаний, которые также предоставляют персонал, специализирующийся на их использовании и обеспечивающий их техническое обслуживание.