Основные понятия и термины в бурении

Выполнение комплекса работ по подготовке к бурению, собственно бурению, поддержанию скважины в устойчивом состоянии, про¬ведению в ней необходимых геофизических, гидрогеологических и других исследований, консервации или ликвидации скважины называется сооружением скважины.

Направленное бурение - это бурение скважин в заданном на¬правлении с использованием закономерностей их естественного либо с применением искусственного искривления.

Основными процессами бурения скважины являются:

• разрушение горной породы на забое скважины;
• удаление разрушенной (выбуренной) породы, называемой шламом, из скважины на поверхность и столбика горной породы или полезного ископаемого, образующегося в результате кольцевого разрушения забоя скважины, именуемого керном;
• закрепление неустойчивых стенок скважины различными способами (обсадными трубами, цементированием стенок скважины и т.п.).

Для эффективного разрушения породы выбирается технологический режим бурения, зависящий от геолого-технических условий сооружения скважины, в первую очередь, от физико-механических свойств горных пород и применяемого способа бурения. При вращательном бурении основными его параметрами являются:

• осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент - сила, приложенная по оси бурового снаряда к породоразрушающему инструменту на забое скважины;
• число оборотов бурового снаряда в единицу времени;
• расход очистного агента (промывочной жидкости, сжатого воздуха и др.) в единицу времени, необходимого для промывки скважины.

Осевая нагрузка определяется удельной нагрузкой на породоразрушающий инструмент, приходящейся на единицу площади торца или диаметра породоразрушающего инструмента либо на один его резец.
Параметром режима бурения, характеризующим вращение снаряда, является окружная скорость породоразрушающего инструмента - линейная скорость условной точки, находящейся на наружной поверхности работающего породоразрушающего инструмента.

Существуют прямая и обратная промывка скважины. При прямой промывке промывочная жидкость подаётся в скважину насосом через буровой снаряд и поднимается на поверхность по кольцевому пространству между бурильными трубами и стенками скважины. При обратной - промывочная жидкость подаётся в скважину через кольцевой зазор между буровым снарядом и стенками скважины и поднимается на поверхность внутри бурового снаряда.

Выделяют местную циркуляцию промывочной жидкости, т. е. её замкнутое движение в определённом интервале скважины, и призабойную циркуляцию - местную циркуляцию промывочной жидкости в части ствола, примыкающей к забою скважины.
Различают оптимальный, рациональный и специальный режимы бурения.

Оптимальный режим обеспечивает получение наилучших технико-экономических показателей бурения.

Рациональный режим выбирается с учётом технических возможностей бурового оборудования и инструмента.
Специальный режим задают для решения специальных задач при бурении (забуривание дополнительного ствола, перебурка тела полезного ископаемого и т. п.).
В геологоразведочном бурении существует понятие баланс рабочего времени буровых станков. Это время в станко-часах, затрачиваемое на сооружение скважин в целом с распределением по отдельным операциям (или их группам) без учёта времени нахождения скважин в консервации.

При сооружении скважины выделяют следующие операции.

1. Чистое бурение, которым называется время разрушения горной породы на забое скважины при её углубке.
2. Вспомогательные операции - это комплекс работ, предшествующих и сопровождающих чистое бурение. Он включает: спуско-подъёмные, подготовительно-заключительные операции; крепление скважины; взятие проб и отбор керна; геофизические, геохимические и гидрогеологические исследования и измерения различного назначения; профилактический и текущий ремонты и др.

Рейс бурения - комплекс основных и вспомогательных работ по разовой углубке скважины одним породоразрушающим инструментом, начиная от подготовки бурового снаряда к спуску в скважину и кончая заключительными работами после его подъёма. Рейс характеризуется длиной (величиной углубки скважины в метрах), зависящей от стойкости породоразрушающего инструмента. Затраты времени на один рейс бурения зависят от его длины, физико-механических свойств проходимых горных пород, глубины скважины, степени механизации бурового процесса и квалификации рабочих.

Производительное время - это время (в часах или сменах), затрачиваемое на выполнение технологически необходимых операций в процессе сооружения скважины, включая технологические простои, а также время, необходимое для выполнения работ по устранению геологических осложнений,

Непроизводительное время - время (в часах или сменах), затрачиваемое на ликвидацию аварий, производство внепланового (включая аварийный) ремонта оборудования и простои по организационным причинам. Простои (время простоев) - потеря рабочего времени в станко-часах, вызванные организационными и техническими причинами: отсутствием необходимого оборудования, инструмента, горю¬чих и смазочных, промывочной жидкости и других материалов, рабочих, транспорта и т.п., а также из-за климатических и дорожных условий; выполнением внеплановых ремонтов и работ по ликвидации аварий.

Технологические простои - необходимые затраты времени в станко-часах на работы, прерывающие процесс бурения и связанные:

1.  с поддерживанием стенок скважины в устойчивом состоянии (спуск и подъём обсадных труб, цементирование и другие виды тампонирования);
2.  с опробованием и исследованием скважины (электрохимические и каротажные работы, инклинометрия, гидрогеологические исследования в процессе бурения;
3.  с уходом за оборудованием (текущий ремонт буровых механизмов, смазка узлов и т. п., проводимые непосредственно на буровой).

Эти простои в балансе рабочего времени учитываются как вспомогательные операции. Когда указанные выше работы выполняются после завершения бурения скважины, они не относятся к технологическим простоям.

После выполнения буровой скважиной целевого назначения на определённой глубине или нецелесообразности её дальнейшей углубки бурение прекращают, т.е. скважину закрывают. Восстановление нарушенного естественного состояния горных пород после закрытия скважины называется ликвидацией скважины. Если в процессе сооружения скважины по каким-либо причинам временно прекращают её бурение, то производят комплекс работ по её сохранению, называемый консервацией скважины.

В процессе сооружения скважин в ряде случаев происходит на¬рушение продуктивности земель, загрязнение различными химическими веществами плодородного слоя, появление котлованов технического на¬значения. Ликвидация этих последствий путём проведения комплекса работ называется рекультивацией земель.

Наиболее ответственные технические средства должны отвечать стандартам, устанавливающим единые технические требования к продукции и нормы, обязательные к применению предприятиями страны (государственные стандарты Российской Федерации - ГОСТ РФ), а также странами СНГ (межгосударственные стандарты - ГОСТ).