Разновидности инструментов, применяемых для бурения

Все буровые инструменты, использующиеся в процессе обустройства скважин, делятся на четыре основные категории: технологические, вспомогательные, специальные и аварийные. Каждый из этих видов выполняет определенную функцию.

Разновидности бурового оборудования

И если Вы желаете своими руками выполнить работу по бурению — следует детальнее изучить упомянутые виды ручного инструмента и разобраться в его назначении и особенностях применения.

1 Что такое технологический буровой инструмент?

В категорию технологического инструмента относят устройства, которые применяются непосредственно для выполнения бурения. Это основной из инструментов для бурения скважин, который из всего разнообразия механизмов для бурения отличается наибольшей сложностью конструкций, и, соответственно, наивысшей стоимостью.

Разновидности технологического инструмента разберем ниже.

Буровые штанги. Штанги – одна из основных частей любой буровой установки, которая соединяет породоразрушающую конструкцию с приводом, и приводит её в движение.

Из всех элементов буровой машины именно штанги несут основную механическую нагрузку, так как на них приходится практически всё сопротивление грунта крутящему моменту двигателя. По этой причине к буровым штангам выдвигаются повышенные требования по надежности и износоустойчивости.

В зависимости от технологии производства, выделяют три вида штанг:

• Цельнокованые;
• Сделанные по методу сварки трением;
• Сварка трением с предварительной ковкой.

Наибольшим ресурсом работы обладают цельнокованые конструкции. Для того чтобы придать сварным штангам необходимую жесткость, в процессе их производства выполняется азотирование металла, который, после закалки, получает высокие показатели износоустойчивости.

Замки для соединения бурильных труб для колонны

В процессе заглубления в грунт требуется постоянное увеличение буровой колонны. Это осуществляется посредством навинчивания штанг друг на друга – все они оборудованы резьбовыми соединениями, в основном клиновидными.

Существуют круглые и шестигранные штанги. Шестигранные конструкции обладают дополнительными ребрами жесткости, что делает их оптимальным вариантом для бурения в сложных грунтах и в горных породах.

Породоразрушающие устройства. Инструменты из этой категории предназначаются для разрушения  грунта при бурении. Правильный выбор такого механизма является ключевым фактором эффективности всего процесса, так как для каждого типа почвы необходимо применения определенного вида бура.

В эту категорию входят: буровые головки, пики, долота, шнеки. Которые, согласно способу воздействия на почву, классифицируются на конструкции режущего, истирающего и дробящего действия.

Для работы с мягкими грунтами используются режущие наконечники, для твердых пород – наконечники дробящего действия, для проблемных скалистых пород – истирающие конструкции (сюда относятся наконечники для алмазного бурения).

Несмотря на высокое качество применяемых в изготовлении материалов, любой породоразрушающий инструмент, из-за жестких условий работы, со временем теряет свои эксплуатационные характеристики и изнашивается. Расход бурового инструмента обуславливается особенностями обрабатываемой породы.

Наибольшим КПД среди всех существующих разновидностей породоразрушающего инструмента обладают наконечники для алмазного бурения.  Такие наконечники получили своё названия из-за нанесенного на них алмазного порошка (используются, разумеется, технические алмазы, которые ученые воспроизводят своими руками).

К неоспоримым преимуществам алмазного инструмента относится возможность эффективно бурить практические любые твердые породы (от бетона до мрамора и кварца), к недостаткам – цену. Стоимость алмазного инструмента значительно превышает стоимость обычных буровых конструкций.

Алмазные буровые наконечники

А учитывая, что такие наконечники изнашиваются в процессе работы, и их необходимо регулярно менять, технология алмазного бурения, на сегодняшний день, является очень дорогостоящей.

Оптимальным вариантом для бурения скважин в мягких породах являются шнеки. Это винтовые конструкции с расположенными по всей длине витками определенного диаметра, по которым грунт выходит на поверхность скважины.

На нижней части шнека установлены специальные зубья, которые выполняют функцию забурного элемента – преодолевают сопротивление грунта и направляют движение всей буровой колонны. Расход бурового инструмента определяется по степени изношенности забурного элемента — он является ключевым фактором, от которого зависит срок использования шнека.

Желонки. Желонка представляет собою трубообразную емкость цилиндрической формы, которая применяется в процессе бурения для удаления разрушенной породы и жидкости из скважины на поверхность. Также с помощью желонки в скважину может доставляться раствор.

Выделяют следующие виды желонки:

1. Обычная – труба, на нижней части которой оборудован тарельчатый клапан, через который осуществляется забор грунта, либо воды. Сверху трубы делается зацеп для соединения с тросом. Такую конструкцию можно без проблем сделать своими руками.
2. Поршневая желонка – жидкость закачивается в желонку с помощью поршня, установленного в середину трубы.
3. Пневматическая желонка – заполнение такой желонки выполняется под воздействием давления, перепады которого создаются специальным нагнетателем.

Читайте также: особенности обустройства и эксплуатации скважины иглы.

Желонка для скважины на воду

2 Вспомогательный инструмент

Вспомогательный буровой инструмент выполняет обслуживающую функцию в процессе эксплуатации технических инструментов. С его помощью укрепляются стенки скважины, и осуществляются операции спуска и подъема механизмов.

Обсадные трубы. Такие трубы используются для создания обсадной колонны, посредством которой выполняется укрепление скважины, и изоляция её рабочей среды от грунта. В промышленных скважинах, главным критерием, которому должны соответствовать обсадные трубы, является устойчивость к внешнему механическому воздействию и стойкость к коррозии – так как опущенная в скважину труба подвергается всестороннему давлению грунта.

В скважинах на воду важным фактором также является экологичность материала – он не должен загрязнять питьевую жидкость. Основным материалом при изготовлении обсадных труб является низколегированная сталь с высоким содержанием углеродов. Для обустройства бытовых скважин на воду также могут использоваться трубы из полимерных материалов.

Для соединения обсадных труб в одну колонну используются резьбовые соединения. Толщина стенок таких труб, в зависимости от диаметра, может колебаться от 5 до 16 мм. Обсадную трубу для домашней скважины  можно изготовить своими руками на основе обычной стальной трубы.

Вспомогательные фиксирующие инструменты. Сюда относятся все устройства, которые выполняются функцию крепления, удержания в подвешенном состоянии, либо подъема-опускания основного инструмента. Это – подкладные вилки, хомуты, трубодержатели, вертлюги, элеваторы, шарнирные ключи, и другой мелкогабаритный инструмент для использования своими руками  и автоматизированного применения.
к меню ↑

2.1 Что такое специальный буровой инструмент?

В специальную категорию входят средства для торпедирования, тампонирования и искривления скважин – достаточно редких операций, встречающихся, в основном, в промышленном бурении газовых и нефтяных скважин.

Шнеки для проведения бурильных работ

Торпедирование применяется для увеличения продуктивности скважин, так как внутренние взрывы приводят к более интенсивному притоку газа и нефти.  Оно выполняется с помощью герметичных, либо негерметичных торпед, внутри которых расположено взрывчатое вещество.

Тампонирование скважины необходимо в случае бурения в сильно поглощающих воду грунтах, что делает невозможным нормальную промывку скважины. Для этого используются специальные быстросхватывающиеся растворы, которые подаются внутрь скважины через буровую колонну.
к меню ↑

2.2 Аварийный инструмент для бурения

В группу аварийного инструмента входят все механизмы, которые используются для предотвращения возможной аварии, либо для ликвидации её последствий. В бурении аварийный инструмент ещё называют ловильным, так как в большинстве  случаев, ликвидация чрезвычайного происшествия в бурении сводится к извлечению вышедшей из строя буровой колонны, или обсадной трубы из скважины.

Главной проблемой, с которой можно столкнуться в процессе работы, является прихват бурового инструмента, который возникает как причина интенсивного сопротивления грунта буру – в основном они происходят при обработке горных пород. Последствия прихвата бурового инструмента - частичная (в некоторых случаях — полная), остановкой вращательного движения буровой колонны.

Вследствие прихвата растет давление промывочной жидкости, и нагрузка на привод установки, что без своевременного ручного вмешательства специалистов  может стать причиной возникновения аварийной ситуации и поломки оборудования.  Разобраться с прихватом бурового инструмента своими руками, без привлечения дополнительных бригад, можно с помощью метода гидровибрирования, либо понижая уровень раствора в скважине.

Аварийный инструмент, в зависимости от особенностей конструкции, делится на следующие виды:

Твердосплавные коронки для бурения

• Ловильный колокол;
• Ловильный метчик;
• Ловильный механизм плашечного типа.

Ловильный метчик используют для извлечения из скважины колонковых, либо обсадных труб, которые подсоединяются к метчику резьбовым соединением. Размеры и особенности метчиков регламентируются согласно ГОСТ 8483-81.

Ловильный колокол применяется в скважинах диаметров от 76 до 136 мм. С его помощью извлекаются буровые трубы. Соединение выполняется с помощью наружной резьбы. Колокола могут быть проходными и непроходными.

Инструменты плашечного типа, они же труболовки, фиксируют трубу с помощью выдвижных распорок. В зависимости от способа фиксации выделяют внутренние и наружные труболовки.
к меню ↑

2.3 Процесс подъема инструмента после завершения бурения (видео)