ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНИКИ РЕАКТИВНО-ТУРБИННОГО БУРЕНИЯ

Студенты Дрюк А.А., Проскуренко Д.А.(ДонНТУ)

Способ реактивно-турбинного бурения скважин большого диаметра создан в СССР в середине 50-х годов во ВНИИ буровой техники Миннефтегазпрома. Способ основан на отечественной технике турбинного бурения. Установки для буре­ния скважин состоят из буров РТБ и серийно выпускаемого стандартного оборудования для бурения нефтяных скважин. Сущность способа заключается в том, что разбуривание породы производится жестко соединенными между собой параллельно работающими двумя, тремя и четырьмя турбобурами с долотами значительно меньшими диаметрами, чем диаметр разбуриваемого забоя. Вращение бура может осуществляться как за счет сил реакции забоя, так и за счет принудительного вращения его ротором буровой уста­новки через колонну бурильных труб, на которой подвешен бур. К настоящему времени разработаны, освоены и внедрены в промышленность более 20 типоразмеров буров РТБ, позволяющих осуществлять бурение скважин и стволов диаметром от 394 мм до 5 м в породах различной твердости, включая крепкие.

В горных организациях Украины с помощью буров РТБ осуществляется бурение скважин диаметром от 394 до 1000 мм общей протяженности более1000 м в год. Это проходка верхних интервалов глубоких и сверхглубоких скважин на глубину до 4000 м, бурение технических скважин для осушения шахт и карьеров, водоснабжения и размещения шахтных коммуникаций.

В горнодобывающей и других отраслях про­мышленности с помощью буров РТБ осуществляется механизированное проведение вертикальных горных выработок — сква­жин большого диаметра и шахтных стволов диаметром от 760 мм до 5 м. В работе находится около 50 буровых установок. Скважины и стволы используют для вентиляции, в качестве запасных выходов из шахт, для прокладки трубопроводов, спуска грузов и для устройства свайных основа­ний опор мостов, пирсов и других сооружений.

Примером успешного применения буров РТБ большого диаметра является проходка четырех стволов диаметром 4,6 м на глубину до 540 м в одном из районов Узбекистана. Стволы бурили в мягких породах со скоростью 70—80 м/мес. и кренили герметичной трехслойной сталебетонной крепью диаметром 3,6 м, спускаемой в один прием «на плаву». Скорость сооружения готового ствола достигала 50 м/мес., что более чем в 3 раза превышало скорость проходки стволов буровзрывным способом в этом районе.

В 1989 г. с помощью двух турбинных буров РТБ диаметром 480—640 мм успешно завершено бурение верхних интервалов сверхглубоких разведочных скважин Криворожской и Уральской с проектной глубиной соответственно 12 и 15 тыс. м. Скважина Криворожская пройдена до глубины 3000 м, скважина Уральская — до глубины 3942 м. При этом в сложных геолого-технических условиях достигнуто высокое качество скважин. Кривизна по скважине Криворожской не превысила 1°, по скважине Уральской — 4°. Обе скважины без дополнительной проработки были закреплены в указанных интервалах обсадными колоннами диаметром 426 мм. Средние скорости бурения по скважине Криворожской в очень крепких породах составили 180 м/мес., в твердых и крепких породах по скважине Уральской — 220 м/мес. Опыт бурения скважины Уральской показал, что с по­мощью буров РТБ диаметром 490—640 мм может быть достигнута глубина бурения 4,5—5 тыс. м.

Совместно с буровой организацией треста Гидромонтаж институтом ВНИИБТ были проведены опытно-промышленные работы по бурению двух скважин повышенной вертикальности диа­метром 1260 мм на глубину до 300 м. Измерения показали, что по обеим скважинам наибольшие отклонения от вертикали находились в пределах 100 мм. Полученный результат показал возможность решения проблемы проходки шахт­ных стволов больших диаметров (5—6 м и более) путем бурения передовой вертикальной скважины и ее последующего расширения до требуемого диаметра без ограничения нагрузок на долота.

Буры РТБ размеров 1020—2600 мм в значительных масштабах успешно используют при сооружении свайных оснований опор больших мостов и других гидротехнических сооружении (пирсов, подпорных стенок). Так, с помощью буров РТБ2600 были построены опоры мостов на реках Амур, Витим и других при строительстве Байкало-Амурской магистрали. В настоящее время буры РТБ1300 применяются при погружении стальных оболочек диаметром 1420 мм на глубину до 30 м при строительстве мостов через р. Днепр. Основными преимуществами буров РТБ при строительстве мостов является возможность их вращения от реактивного момента, исключающего применение специального вращателя (ротора) и возможность одновременного разбуривания грунта и погружения колонн-оболочек с помощью кольцевых вибраторов.

Для дальнейшего повышения показателей бурения стволов и скважин необходимо использовать в бурах РТБ более мощные забойные двигатели — редукторные турбобуры и электробуры.