Методы разрушения горных пород и способы бурения скважин

В зависимости от вида энергии, реализуемой непосредственно на разрушение горной породы на забое скважины, выделяют ряд методов разрушения. К основным относят механический, электрофизический и термический. Главным при бурении на нефть и газ пока остается механический метод воздействия на горную породу породоразрушающими инструментами в виде буровых долот, бурильных головок и коронок.

Механический метод разрушения пород реализуется вращательным и ударным способами бурения. При вращательном бурении порода разрушается вращающимся породоразрушающим инструментом, находящимся в постоянном контакте с забоем. Вращение инструмента может осуществляться ротором с поверхности земли или забойным двигателем, установленным непосредственно над породоразрушающим инструментом.

В случае ударного способа бурения породоразрушающему инструменту сообщается вертикальное возвратно-поступательное движение, и скважина как бы выдалбливается ударами инструмента.

Сочетание ударного и вращательного способов бурения дает ударно-вращательный или комбинированный способ бурения, который пока не находит широкого применения на нефтяных и газовых месторождениях.

При разработке месторождений твердых полезных ископаемых и в гидротехническом строительстве широко применяют разрушение горных пород гидромониторной струей жидкости. Гидромониторные устройства легко вписываеся в существующую технику вращательного бурения, а струя может быть сфомирована из жидкости, подаваемой на забой для промывки скважины, смазывания и охлаждения инструмента. Опыты показали, что гидромониторное разрушение горной породы в скважине с приемлемой скоростью осуществимо только при проходке рыхлых пород, слагающих лишь поверхностные отложения. Поэтому основное внимание уделяется созданию комбинированных методов разрушения пород: гидромеханического - струи жидкости расчленяют забой, разрушаемый механическим методом; эрозионного - разрушение породы осуществляют струей жидкости, несущей абразивные частицы (чаще кварцевый песок), и гидромониторными долотами.

Гидромониторные долота нашли широкое промышленное применение. В этом методе основная роль принадлежит механическому разрушению породы вооружением породоразрушающих инструментов, а струи жидкости должны создавать оптимальные условия для работы вооружения. Другие методы разрушения горных пород в книге не рассматриваются, так как не находят применения при бурении скважин на нефть и газ.