Породоразрушающий инструмент и перспективы его совершенствования

Перспективы геотермального бурения

В 1995 г. во Флоренции на Всемирном геотермальном конгрессе было уделено большое внимание вопросам технологии бурения геотермальных скважин. Были названы причины, вызвавшие повышенное внимание к технологии бурения в общем комплексе проблем, связанных с изучением и использованием геотермальных ресурсов:

- высокая доля затрат на бурение разведочных и эксплуатационных скважин в общей стоимости проектов (до 40-60%);

- несоответствие технологии роторного бурения, заимствованной у нефтяников, специфическим условиям бурения геотермальных скважин, что увеличивает их стоимость в 2-4 раза;

- сильное ужесточение экологических требований;

- увеличение глубины залегания перспективных зон геотермальных резервуаров, что связано с ростом естественной температуры этих зон до 350-400^°С;

Анализ представленных на конгрессе докладов позволяет выделить два основных направления этих работ:

- разработка новых методов бурения геотермальных скважин, более соответствующих геолого-технологическим условиям;

- совершенствование существующих методов бурения с целью сокращения непроизводительных затрат и уменьшения удельных капитальных вложений в расчете на единицу получаемой геотермальной энергии.

Анализ фактических данных в условиях США показал, что основными факторами, вызывающими 2-4-кратное удорожание бурения геотермальных скважин по сравнению с нефтяными и газовыми, являются:

- низкие механические скорости в твердых трещиноватых породах;

- прекращение циркуляции промывочной жидкости при поглощении;

- высокие температуры в зоне бурения.

Чтобы снять эти проблемы и обеспечить снижение стоимости бурения, необходимо разработать новую технологическую схему со следующими особенностями:

- в составе забойной компоновки бурового инструмента должен быть ударный механизм с гидродинамическим и пневмо-приводом, а также устройство для управления процессом искривления скважины, оснащенное системой контроля осевого давления и частоты вращения, что позволит перейти к ударно-вращательному способу бурения направленных скважин;

- необходимо использовать бурильную колонну из двойных бурильных труб с многоканальной системой циркуляции промывочной жидкости, т.е. перейти к обратной промывке;

- насосно-циркуляционная система должна обеспечивать переход к различным видам очистных агентов (воздух, азот, вода или пена).

При бурении геотермальных скважин в США применяются, в основном, шарошечные долота, шарошки которых армированы зубьями из закаленной стали или твердосплавными штырями.

Обычно для изготовления шарошечных долот используются закаленная легированная сталь.

При бурении в условиях высоких температур забоя, превышающих температуру закаливания, долота теряют прочность. Отсюда быстрый износ опор, стальных зубьев и потеря штырей, так как коэффициент теплового расширения у стали выше, чем у ВК, то сталь расширяется и уменьшает , удерживающее штыри в шарошках.

Некоторые долота с системами изолированной смазки (фирма Use Tool Co), которые содержат вращающиеся резиновые сальники, работают только при температуре до 135-190^°С. То есть надо разрабатывать высокотемпературные сальники и смазки.

Дата добавления: 2014-11-29