Буровая установка – это сложное по комплектации оборудование для бурения скважин. Конструкция и состав элементов установки зависит от ее назначения, силовых характеристик, функционального потенциала. Основной принцип работы буровых установок независимо от вида заключается в том, что рабочий орган (бур, наконечник), приводимый в действие двигателем, погружается в грунт с целью его (грунта) измельчения и изъятия.

В большинстве случаев оборудование применяют для вертикальной проходки, поскольку это наиболее эффективный метод подготовки скважины. Функционал буровых позволяет также выполнять бурение по горизонтали и под уклоном. Посредством буровых установок бурение выполняют с применением распространенных техник и технологий:

• ударно-канатная;
• проходка сплошным забоем;
• вращательный и вращательно-ударный методы;
• шнековая;
• бурение кольцеобразным забоем;
• проходка твердосплавным инструментом.

Кроме того, БУ необходимы при огнеструйном, разрядно-импульсном бурении.

Сфера использования буровых установок

Буровые установки используют в геологоразведке, сейсморазведке, в нефтедобыче и газодобывающей отрасли, в горном деле, строительстве, ландшафтном дизайне. Оборудование применяют, например, для бурения скважин:

• глубиной до 25 м диаметром от 76 до 219 мм при инженерных изысканиях и сейсморазведке;
• глубиной до 600 м при поисковых работах на твердые полезные ископаемые: уголь, руда, торф, нерудные материалы;
• глубиной до 6000 м при разведке и добыче газа, нефти;
• глубиной до 32 м диаметром до 1,5 м при устройстве свайных фундаментов (установке буронабивных свай);
• на воду: техническую и питьевую.

Буровые установки востребованы также при устройстве взрывных скважин в шахтах и на открытых горных выработках. Оборудование применяют при испытаниях и капитальном ремонте, для сверхглубокого бурения (до 15000 м) разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ. На Кольском полуострове, например, была пробурена первая сверхглубокая скважина глубиной 12261 м.

В ландшафтном дизайне малогабаритные буровые установки на гусеничном ходу или колесном шасси используют для благоустройства территорий, утесы и скалы на которых требуется убрать. С помощью БУ препятствия взрывают точно рассчитанными зарядами, которые закладывают через скважину.

Из чего состоит буровая установка

В списке условно пассивного оборудования и механизмов буровой установки наземного типа:

• буровая вышка: основной элемент БУ, посредством которого выполняют спускоподъемные операции с обсадными и бурильными трубами, поддерживают колонны, размещают трубы, талевые системы, платформы, средства механизации, верхний привод и прочее оборудование;
• буровая лебедка: основной механизм спуска-подъемного узла, который отвечает за спуск и подъем буровых и обсадных труб, подачу инструмента в забой, аварийный подъем, передачу вращения ротора, за придание ускорения желонке, ударному долоту;

• система верхнего привода или ротор с вертлюгом, СПВ объединяет в себе функции вертлюга и ротора;
• буровой лафет: навесная оснастка для частичного уплотнения грунтов;
• буровой ключ;
• шпилевая катушка;
• буровые насосы и емкости для промывки, нагнетания в скважину раствора;
• оборудование для приготовления бутовых растворов и их очистки от шлама.

Кроме того, комплектация буровых установок для бурения с целью разведки и разработки нефтегазовых скважин включает цементировочный агрегат, противовыбросовое оборудование, генератор, склад для хранения буровых труб, мостки, трубный кран, крюкоблоки, талевую систему.

Типы буровых установок

Классификацию буровых установок выполняют по следующим признакам:

• по способу передвижения: на стационарные, самоходные и передвижные;
• по типу шасси (для самоходных): на колесные и гусеничные;
• по типу привода: на дизельные, дизельэлектрические, электрические и электрогидравлические;
• по назначению: на БУ для эксплуатационных, разведочных работ или для технических скважин;
• по месту дислокации: на наземные и морские;
• по применяемой технологии: на БУ вращательного, вращательно-ударного, ударного, ударно-вращательного, вибрационного, огнеструйного, разрядно-импульсного бурения.

На практике самыми востребованными являются малогабаритные буровые установки вращательного неглубокого бурения (до 350 м).

Буровые установки вращательного неглубокого бурения

Преимущество установок вращательного неглубокого бурения (до 350 м) в том, что они обеспечивают высокую производительность работ за счет непрерывности процесса. Измельчение породы происходит благодаря вращающемуся механизму, функцию ударного элемента в них выполняет долото или коронка. Винтовой шнек вращается с большой скоростью и выносит грунт на поверхность.

Порода при шнековом бурении разрушается крупным срезом, что предопределяет низкие удельные энергозатраты, способствует уменьшению пылевыноса. Буровая установка при работе практически не вибрирует, что положительно сказывается на организации труда, исключает негативное влияние оборудования на окружающее пространство.

Вращательное бурение получило широкое распространение, поскольку является универсальным методом, используемым для получения неглубоких скважин в мягких и рыхлых грунтах, в том числе в галечных. Буровые установки вращательного типа используют в сейсморазведке, при геологических изысканиях, съемках, разработке взрывных скважин.

Оборудование подходит для устройства водяных скважин, в том числе артезианских.

Виды буровых установок вращательного бурения

Наиболее перспективными буровыми установками вращательного типа признаны машины, укомплектованные полым шнеком. Колонна с центральным каналом выигрывает за счет возможности транспортировки по ней воздуха или воды. В зависимости от используемого способа охлаждения различают БУ:

• с продувкой;
• с промывкой.

Продувку колонн буровых установок выполняют сжатым воздухом, промывку – глинистым раствором. Вымывание грунта из скважины выполняют одним из двух способов:

1. Жидкость подается к забою насосом, откуда она вместе с породой самотеком поднимается по скважине к устью. Далее глинистый раствор отводят в отстойник, в котором он самопроизвольно очищается и вновь используют в технологии.
2. Буровой раствор подают в отверстие, затем принудительно выкачивают. Обратная промывка признана наиболее результативной, поскольку при ее применении вскрывается весь водоносный горизонт.

Промывочная жидкость не только охлаждает буровую колонну, но и способствует укреплению стенок выработки.

Компактные буровые установки являются мобильными, при необходимости их несложно доукомплектовать шасси.