Агрегаты и установки для геолого-разведочного бурения

Геологоразведочное бурение предполагает разработку ряда скважин относительно небольшой глубины в труднодоступных условиях. Это определяет особенности используемого оборудования. Для данных работ применяют преимущественно мобильные установки, смонтированные на шасси повышенной проходимости.

Особенности геологоразведочного бурения

Бурение данного типа используется в сферах поиска и оценки полезных ископаемых, изучения строения недр, инженерно-строительной. Оно является стадией комплексных геологоразведочных работ.

Геологоразведочные скважины подразделяют на следующие категории.

• Структурные.
• Поисковые.
• Наблюдательные.
• Опорные.

Процесс разработки скважины начинают с исследования геологических условий места размещения. На основе них выбирают расположение и глубину скважины.

По завершении бурения проводят изучение выработки геофизическими методами, выявляя строение разреза и особенности пород. На основе этих данных определяют подходящие технологии закрепления скважины и разобщения пластов. Наконец, выбирают оптимальный метод бурения.

Поисковое бурение считают наиболее эффективным способом исследования геологического строения территории и единственным подходящим для открытия месторождений. Прочие методы геологоразведки служат для установки и уточнения поискового объекта.

Оборудование

Перечень и параметры оборудования для буровых геологоразведочных работ регламентирует ГОСТ
В соответствии с ним к геологоразведочному оборудованию относят механизмы и устройства, служащие для определения точки заложения скважины, контроля процесса бурения, изучения разреза, контроля вскрытия пласта и испытаний.

Буровое оборудование составляет отдельную категорию геологоразведочного – это устройства, служащие для механизации бурения. К нему относят наземные сооружения, буровое и энергетическое оборудование.

Буровое оборудование представлено буровыми установками, буровыми забойными машинами, буровым, вспомогательным, аварийным буровым инструментом, инструментом для бурения направленных скважин.

Буровые установки

Это механизмы, обеспечивающими разработку и обслуживание скважин.

В ГОСТ приведена классификация данного оборудования на основе двух критериев.

• По способу бурения установки дифференцируют на ударные, вращательные и т. д.
• По транспортабельности выделяют стационарное и передвижное (самоходное и переносное) оборудование.

В настоящее время распространены установки вращательного типа. Принцип их функционирования состоит в использовании для вращения инструмента крутящего момента и энергии осевого усилия подачи. В рабочем режиме он движется по винтовой линии.
По способу удаления шлама выделяют варианты с прямой и обратной промывкой. У первых промывочная жидкость проводится к забою по центральным каналам бурильной колонны, у вторых – по зазору между бурильной колонной и стенками скважины.

Стационарные установки перемещают блоками самоходные установки смонтированы на передвижном шасси, переносные перемещают вручную или вьюками.

Ввиду потребности в мобильности в геологоразведочных работах наиболее распространены самоходные варианты. Их монтируют на грузовых и гусеничных шасси повышенной проходимости.

Далее рассмотрены некоторые распространенные модели буровых установок, используемых в геологоразведке.
УРБ-2А2. Осуществляет бурение вращательным способом. Функциональной частью является перемещающийся вращатель с гидроприводом. Он обеспечивает разрушение грунта, наращивание инструмента без отрыва от забоя, подачу и спуско-подъемные работы совместно с гидроподъемником, сборку и разборку бурильной колонны. Управление всеми функциями осуществляется с пульта. Извлечение шлама может быть осуществлено продувкой, промывкой, шнеками. В зависимости от этого установку оснащают соответствующим оборудованием.

Существует несколько модификаций данной установки.

•  УРБ-2А2. Единственная модификация, подходящая для разработки структурно-поисковых скважин (глубина – 300 м). Глубина геофизических скважин в зависимости от метода удаления шлама составляет 100 (промывка) либо 30 м (шнеками, продувка). Начальный диаметр равен 190 мм, конечный в зависимости от метода удаления шлама и типа скважин – 93 (структурных), 118 (геофизических), 151 (шнеками).
• УРБ-2А2У. Угол наклона мачты составляет до 15°. Оснащена механизмами динамического и статического зондирования. Глубина равна 100 м при методе с промывкой и 40 шнеками.
• УРБ-2А2Д. Служит для разработки геофизических скважин промывочной технологией глубиной 100 м.
• УРБ-4Т. Смонтирована на тралевочном тракторе. Способна бурить геофизические скважины глубиной 300 м с промывкой и 50 м с продувкой и шнеками. Диаметр – тот же, что для УРБ-2А2
• УРБ-2,5Л. Роль шасси выполняет КамАЗ-4310.
• УРБ-2,5А. служит для создания геофизических скважин глубиной 100 м с промывкой и 4 м шнеками, начальным диаметром 190 м и конечным 118 и 120 мм соответственно.
• УРБ-30. Роторная буровая установка с прямой промывкой для создания структурно-поисковых скважин в породах малой и средней твердости.
• УШ-2Т4/2Т4В. Рассчитана на разработку скважин различного назначения, включая сейсморазведочные и поисково-оценочные. Благодаря шасси гусеничного трактора Т10Б2121 способна перемещаться по грунтам с малой несущей способностью. Установка приводится за счет отбора мощности от двигателя шасси. Подвижный вращатель оснащен механическим приводом, обеспечивающим высокий крутящий момент и большие нагрузки на породоразрушающий инструмент. Вращатель предусматривает возможность отвода от оси скважины для обеспечения пространства для спуско-подъемных работ.
• УГБ001. Служит для создания скважин различного назначения, в том числе гелого- и сейсморазведочных, поисково-оценочных. Возможно бурение наклонных скважин под углом 50-90°. Для данной установки используют различные шасси, например, грузовые внедорожные ГАЗ-33104, 33081 и др.

Буровые забойные машины

Это машины, приводящие породоразрушающий инструмент.

• Буры – сообщают вращательное движение.
  ◦ Турбо-.
  ◦ Вибро-.
  ◦ Электро-.
• Вибромолот – сообщает ударные и колебательные импульсы.
  • Ударник – совершает удары по породоразрушающему инструменту.
  ◦ Гидро-.
  ◦ Пневмо-.
• Магнитострикционный преобразователь – передает высокочастотные колебания.

Также к это категории относят перфоратор, граф и грузоподъемные механизмы.

Буровой инструмент

Служит для разработки шпуров и скважин.
Выделяют технологический, вспомогательный, аварийный, специальный типы.
Технологический используется для бурения. К нему относят буровой снаряд и его составляющие: колонковый набор, бурильная колонна, ведущая труба.

Буровой снаряд служит для разрушения породы. Его функциональной частью является наконечник, называемый породоразрушающим инструментом.

• Долото.
  ◦ Ударные.
  ◦ Режущие
  ◦ Ударно-режущие.
• Шарошка.
• Коронка.

Бурильную колонку составляют трубы:

• Бурильная.
• Насосно-компрессорная.
• Ведущая.
• Шламовая.
• Колонковая.

Для их совмещения используются соединительные элементы.

Вспомогательный инструмент

Используется для обслуживания технологического.
Сюда относится обсадная колонна, состоящая из обсадных труб и соединительных элементов, и спуско-подъемные и др. инструменты.

Аварийный буровой инструмент

Служит для ликвидации аварий.
К нему относят ловильный инструмент, разъединяющие и др. устройства.

Инструмент для бурения направленных скважин
Используется для смещения траектории бурения.
• Отклонитель.
◦ Шарнирный.
◦ Отклоняющий снаряд.
◦ Стационарный клин.
◦ Извлекаемый клин.

Также сюда входят вспомогательные приспособления для него и алмазные долота