-200x200.png "Бутилированная вода: что это такое, как ее выбрать и что в нее добавляют - состав, требования, свойства, польза и вред")
По телевизору нам нередко предоставляют сюжеты разведывательной проходки и эксплуатации шахты нефтяного назначения за счет приведения в работу породоразрушающего устройства внутри отверстия. Во время процесса происходит оборачивание снаряда по кругу с одновременным валовым давлением на поверхностный массив. При этом задействуют электрический двигатель или газотурбинные стационарные установки. Однако компактность устройства, высокая производительность и простота применения позволяет внедрять технологию роторного бурения скважин на воду на частных земельных участках с породами любого типа.
Немного истории
Ударный способ получения ресурса используется более двух тысяч лет. Но в 1901 году произошел прорыв в данной отрасли, американский инженер Льюис придумал совершенно новый метод вращательной проходки на нефть с одновременной непрерывной промывкой забоя глинистым раствором. Годом позже в Азербайджане, который входил в Российскую империю, началась добыча подобным образом. Самый пик производства пришелся на 20 гг. прошлого столетия. В современный момент выработка претерпела незначительные изменения, в частности, велись разработки совершенствования породоразрушающих механизмов, изобретались и внедрялись в отрасль совершенно новые жидкости для промывки и повышалась надежность отдельных частей и элементов системы. В итоге роторный метод бурения практически вытеснил со сцены классический ударный, используемый веками.
Определение технологии создания забоя сверлением
Ответ находится в вопросе. За счет вращательного движения происходит последовательное разрушение пластов грунта под воздействием твердосплавных рабочих элементов. Для повышения эффективности процесса в случае прохождения земли с высоким сопротивлением применяется ударное углубление. В конечном итоге, сам прием очень похож на то, как мы в быту сверлим стену перфоратором. В мягких почвах (суглинки, песчаники) мероприятие больше напоминает сверление обычной дрели. Особенностью можно считать огромное удлинение относительно диаметра, что заставляет применять специальные методики по выведению отработки. Для обеспечения этого используется разного вида жидкости с присадками, которые под давлением подаются в зону разрушения и выводят фрагменты на поверхность. Конечно, это не одна проблема при решении столь сложной задачи.
Грунт часто не достаточно устойчив и склонен к деформации, обрушению. Тогда совершенно необходимо использование обсадного оборудования. Это могут быть металлические или бетонные трубы, в редких случаях опалубка создается внутри шахты. В нашей статье мы не будем углубляться в эту отдельную тему.
Особенности бурения авангардным роторным способом
Все, что находится под нами, изучено недостаточно, поэтому на каждом этапе встречаются свои проблемы. Осадочные породы достаточно просты. С точки зрения разрушения, бур легко проходит через такие слои. Но вероятны вкрапления элементов с высокой твердостью. В целом основной «болячкой» таких скважин является неустойчивость стенок и необходимость их укрепления.
Ниже находятся более древние пласты, успевшие слежаться в «камень» (известняк, песчаник, сланец и т. д.). Простому бытовому устройству это уже сделать не по силам. Здесь необходимо применять серьезное оборудование. Но при этом стенки ствола не так склонны к обрушению, и во многих случаях не требуют дополнительного укрепления.
Достаточно часто бурильщики встречаются с базальтами и гранитами. Если первый материал не вызывает проблем, то второй предъявляет очень высокие требования к исполнительному органу. Обычно рабочая головка имеет несколько степеней вращения, то есть грань, непосредственно взаимодействующая с породой, также перемещается в своей оси. Это позволяет выйти на новый уровень работ и повысить эффективность агрегата в целом.
Комплектация роторной буровой установки
В зависимости от расстояния до поверхности и сложности поставленной задачи конструкция и технологические особенности системы могут быть совершенно различными.
При этом они имеют общие черты:
- Для создания бытовых колодцев используются передвижные буровые с минимальной комплектацией. Они позволяют делать отверстие глубиной 5-40 метров, где диаметр может варьироваться от 30 до 100 и более сантиметров. Это оборудование обеспечивает большую часть потребностей сельского населения в снабжении питьевого ресурса. Они состоят из передвижного шасси с силовым приводом и лебедкой для монтажа буровых штанг. В комплект входят насадки. В этих системах не предусмотрено гидравлическое извлечение продуктов. Порода достается путем подъема коронки тросами.
- Более глубокие стволы требуют других технологий. Если невозможно гидравлическое бурение (с применением сильного напора воды), то используется подобное первому пункту оборудование, предусматривающее закачку в рабочую зону специальной жидкости. За счет этого отпадает необходимость периодического извлечения керна, так как по трубам в измельченной фазе он постоянно поступает на поверхность.
- Если нужно достигнуть горизонтов, находящихся на расстоянии от земли 200 и более метров, то используют классическое оборудование, состоящее из: вышки, поршневого насоса, вертлюга (обеспечивает подачу состава при вращении колонны), талевой системы с лебедками для подъема/опускания труб, элеватором для фиксации системы в момент наращивания.
Разнообразие конструкций и инженерных решений сильно зависит от свойств и особенностей грунтов. Существуют модели, работающие по иным принципам, например, силовая аппаратура устанавливается в непосредственной близости к точке бурения и передвигается в процессе углубления. В таком случае отпадает необходимость во многих классических приспособлениях. В России данная методика используется крайне редко.
Большинству людей интересен момент создания автономного, не зависящего от централизованного обеспечения, источника питьевой жидкости. Достаточно много организаций осуществляют такую деятельность. Квалифицированную консультацию можно получить в каждой из них, например, в компании «Вода Отечества». Стоит учесть, что добыча влаги из нижних горизонтов попадает под понятие «извлечение полезных ископаемых» и требует разрешения. Поэтому прежде чем приступить к реализации плана стоит тщательным образом изучить юридическую сторону и проконсультироваться у специалистов.
Преимущества и недостатки бурения скважин вращательным роторным способом
Каждая технология имеет свои плюсы и минусы. Рассуждать о достоинствах не приходится тогда, когда решение вопроса достигается исключительно одним известным подходом.
Оценим конкурентоспособность этого метода добычи воды:
- Высокая скорость проходки.
- Широкий перечень грунтов, пригодных к разработке.
- Относительная компактность и простота конструкции.
- Разнообразие комплектов снаряжения позволяет выполнять широкий спектр разных задач.
Сложности в деле могут быть следующие:
- Проблемы, возникающие при температурах ниже нуля.
- Необходимость в обеспечении большим количеством промывочного состава.
- Существуют огромные трудности забоя в грунте с валунно-галечными включениями, поглощающие промывку.
- Проведение сложных и длительных работ при использовании глины, которая тампонирует стенки, препятствуя естественному поступлению влаги.
- Высокие требования предъявляются ко всем главным механизмам от коронок до штанг.
Формула реализации роторного бурения скважин
Суть заключается в разрушении слоев по фронту проходки вращающимся рабочим механизмом. При малых расстояниях от поверхности возможно, как и при ударном методе, извлечение продуктов подъемом керна. Но на длинных стволах более 10-15 метров процесс становится слишком затратным по времени. Поэтому была разработана технология «вымывания» осколков, песка, мелкого гравия постоянным напором воды. Так как чистая жидкость недостаточно эффективна для достижения цели, были созданы специальные взвеси. Оптимальным составом является пульпа, содержащая большое количество глины. За счет вязкости и высокой плотности удается транспортировать в вертикальном направлении даже тяжелые фрагменты.
Что такое обсадные трубы
Верхние слои земли, а также все осадочные породы склонны к обрушению. В таких случаях необходимо искусственно создавать барьеры между отверстиями и грунтом. Для этого по мере прохождения внутрь опускаются полые цилиндры. Они могут быть металлическими, асбестовыми или композитными.
Процесс содержит в себе следующие этапы:
- Из ствола извлекается буровое оборудование.
- На первую трубу устанавливается предохранительная коронка и она заглубляется до соединительной муфты.
- Второй фрагмент также закрепляется вместе соединения и опускается до монтажной точки, проталкивая предыдущий.
- После достижения дна происходит заливка пространства с внешней стороны обсадки бетоном, что служит дополнительной гарантией длительной работы и обеспечивает защиту от коррозии металла.
Для чего нужна промывочная жидкость
За счет движения водяного потока производится захват и подъем частиц, разрушенных коронкой. Для повышения эффективности применяется густой глиняный раствор. В нем не оседают твердые вещества под воздействием гравитации. Для этого лучше всего подходит специальные сорта глины, не склонные к быстрому выпадению в осадок. В зависимости от производителя пропорция может быть разной. Главным показателем рабочей смеси является вязкость, за счет которой и извлекаются фрагменты пласта. Для повышения стабильности состава применяют щелочные добавки.
Что это такое — установка роторного бурения скважин
Чтобы просверлить отверстие, нам необходимо иметь вращающуюся ось с режущей частью на конце. В мягких породах прекрасно справляется с задачей шнековый наконечник, в более твердых – фреза из устойчивого материала. Для правильного ориентирования штанги в пространстве используют вышку, позволяющую вертикально поднять единичный фрагмент. Наверху устройства устанавливают лебедку, с помощью которой производится перемещение (опускание и подъем). В нижней точке создается конструкция, обеспечивающая фиксацию штанги в момент наращивания. В этой же зоне размещается силовая установка, приводящая систему в движение. Также необходимо оборудование насосной станции, создающая подачу промывочной жидкости.
Набор бурового инструмента
Под это понятие попадает три основных вида изделий:
- Коронка, которая выполняет функцию разрушения того или иного слоя.
- Направляющая первая штанга. За счет нее происходит передача вращательного движения и основная ориентация в пространстве.
- Рядовые удлинители. Они присоединяются каждый раз при прохождении определенной дистанции.
Ко всем этим элементам предъявляются очень высокие требования. Насадка испытывает на себе большие абразивные нагрузки. Штанги подвергаются сильным скручивающим усилиям. С каждым метром прохода эти параметры только возрастают. Также не стоит забывать и о давлении, создаваемым столбом промывочной жидкости. Поэтому все части создаются из очень качественной стали особых сортов.
Использование воды
У этого ресурса две основных роли:
- Она является главным элементом смеси, обеспечивающей подъем продуктов разрушения пород.
- Охлаждение рабочего органа. В противном случае резко снижаются эксплуатационные характеристики.
Виды роторного бурения
Можно разделить на две группы в зависимости от направления движения промывочной жидкости. Если через технологическое отверстие в штанге насосом под избыточным давлением подавать состав непосредственно к коронке, а удаление производить через пространство вдоль стенок забоя, то этот вариант принято называть «прямым». Если происходит откачка продуктов через центральный ствол, а поступление – самотеком по внешней поверхности, то метод называется «обратным». Рассмотрим каждый из вариантов.
Прямая подача промывки
Глиняная взвесь накачивается через трубчатый рабочий инструмент. Поток захватывает осколки, перемещая их от центра к периферии, и дальше вверх по стволу. Недостатком является тампонирование взвесью естественных протоков в стенках. Но при этом не требуется частой установки обсадки. Насос работает с однородным составом, что существенно упрощает конструкцию. Абразивное воздействие максимально на внешней части инструментов. Из-за этого значительно продлевается срок службы. Крупные вкрапления (галька, большие осколки) не создают помех для отведения основной массы. Этот вариант получил наиболее широкое распространение из-за своей универсальности. Для него не помеха песчаные линзы, пласты известняков. Очень стабильно происходит процесс и в глиняных субстанциях.
Бурение с применением обратного тока
Промывочный состав подается «самотеком» в зазор между стенками шахты. А удаление осуществляется созданием отрицательного давления в отверстии штанг. Неприятным моментом такой технологии является размытие стенок. Поток, движущийся вниз, захватывает частицы с окружающих поверхностей, что не позволяет делать длинные проходы без обсадки. Но при этом существуют более низкие требования к качеству промывочной смеси, так как внутренний ток имеет гораздо более высокую скорость. Часто заливается просто чистая вода. Этот вариант совсем непригоден при прохождении через пески. В благоприятных условиях существенно повышается скорость произведения работ. Поэтому данный прием применяется в тех случаях, когда это возможно по геологическим показаниям.
Выводы
Бурение — это сложное мероприятие, зависящее от многих факторов. Наиболее универсальным из современных методов является вращательный, так как при нем возможно оперативно подобрать нужную коронку и режим при изменении свойств встречающихся грунтов. Этот способ подходит к вязким субстанциям, сыпучим слоям, к трассам, имеющим вкрапления из валунов и гальки. Соответствующие насадки позволяют преодолевать известняковые щиты и другие твердые породы.
Пожалуй, самым большим недостатком можно считать высокую стоимость оборудования и, соответственно, работ. Но при отсутствии предварительной геологической разведки такие установки позволяют решать задачу даже при появлении очень сложных препятствий. Без должного опыта и знаний разобраться в тонкостях такого процесса достаточно сложно. В этом вам помогут специализированные организации, имеющие богатый опыт, например, компания «Вода Отечества». Вам предложат наиболее оптимальный способ для решения вопроса.
В нашей статье мы предлагаем вам посмотреть два видео на тему технологии вращательного роторного бурения скважин:
