Найчастіше буріння виконують механічними способами, з другої групи практично застосовують термічний (вогневий) спосіб. Зруйнований ґрунт (буровий дріб'язок, шлам) видаляють з виробки за допомогою глинистого розчину чи води, струминою стисненого повітря, шнековими пристроями, желонками та іншими пристроями, які вибирають залежно від способу буріння, глибини виробки та виду грунту.

Рисунок 1.1 – Схема установки для буріння нафтовихта газових свердловин обертовим способом.

Буріння свердловини здійснюється з допомогою спеціальних бурових установок як на суші, так і на морі, як приклад установок зображено на рисунку (рис. 1.2).

Стінки свердловин у слабких, пухких та насичених водою ґрунтах закріплюють сталевими обсадними трубами. Колони обсадних труб збирають з ланок 1,5…4,5 м завдовжки, з'єднаних муфтами, ніпелями або вгвинчуванням.

Рисунок 1.2 – Бурові установки

Обладнання та інструмент для буріння шпурів і свердловин: а – бурильний молоток; 6 – ручне електросвердло; в-форми головок бура; г – схема ручного термобура; д – бури ручні; е – самохідна установка колонкового буріння; є – робочі наконечники; 1 – трубки, зварені у рамку; 2 – циліндр; З – буротримач; 4 – глушитель шумів; 5 – поворотна рукоятка; 6 – повітряний шланг; 7 – патрубок; 8 – корпус; 9 – ручка; 10 – електрокабель; 11 – патрон; 12 – верхня кришка; 13 – сопло; 14 – камера згоряння; 15 – паливна трубка; 16 – щиток; 17 – труба; 18 – повітряний кран; 19 – манометр; 20 – паливний кран; 21 – паливний шланг; 22 – редукторний клапан; 23 – паливний насос; 24 – паливний бак; 25 – ручний бур-щуп; 26 – лопатень-змійовик; 27 – лопатень-желонка; 28 – клапан; 29 – двигун; 30 – насос; 31 – щогла; 32 – блок; 33 – трос; 34 – вертлюг; 35 – штанга; 36 – ротор; 37 – буровий снаряд; 38 – коронка, армована різцями з твердого сплаву; 39 – те саме, дрібними алмазами; 40 – шротова коронка; 41 – шарошечне долото; 42 – хрестоподібне долото; 43 – уступчасте долото.

Всі види робіт є складовими частинами основного виробництва в бурінні і відрізняються один від одного технологічними особливостями, а також застосовуваними технічними засобами [4].

Перший етап починається з виконання земельних робіт, обладнання та перетягування і монтаж на точці, де будуть бурити свердловину, блоків на яких змонтована вишка і іншого обладнання. Після цього бурове обладнання випробують і виконують підготовчі роботи. Підготовчі роботи до будівництва бурової включають планування площадки, прокладення трубопроводів, ліній електропередач, перетягування бурового обладнання. Будівельно-монтажні роботи включають збирання бурової, спорудження фундаменту для вежі і обладнання, монтаж бурового і силового обладнання. Підготовчі роботи до буріння свердловин здійснюються після закінчення будівельно-монтажних робіт. Ці роботи включають оснастку талевої системи, підвіска машинних ключів, встановлення елементів малої механізації, складання бурильних свічок, буріння і кріплення шурфа.

Другий етап – буріння і кріплення свердловини – вважається закінченим після спуску у свердловину останньої обсадної колони.

Основним процесом циклу будівництва свердловини є буріння стовбура свердловини, його кріплення, геофізичні і електрометричні дослідження.

Операції буріння вимагають будівництво під'їзних доріг, монтажної пло-щадки, ємності для бурових розчинів і, по можливості, тимчасових робочих се-лищ чи вагончиків на колесах. Звичайно операції буріння проводяться цілодо-бово, 7 днів у тиждень. На площадці встановлюють пересувну лабораторію для визначення початкових виходів нафти і газу (слідів нафти і

газу) у буровому шламі (шматочках породи із шару на глибині), взятих на певних глибинах.

Після того, як обрана площадка для свердловини, готується монтажна площадка. Площа монтажних площадок звичайно складає від 0,02 до 0,05 га; вони являють собою рівні площадки, на яких встановлюється устаткування бурової. Як правило на площадці розташовується бурова вишка і необхідні пристрої (наприклад, насоси, ємності для бурових розчинів, відстійник-нагромаджувач, генератори, стелажі для труб і т.д.). Найчастіше використовується бурова вишка для обертального буріння, що працює від дизельного двигуна. Бурова вишка забезпечена піднімальною системою (яка складається з власне вишки, верхнього блоку і рухливого блоку) для підйому й опускання бура. Голівка бура кріпиться (і обертається) за допомогою порожньої бурової колони, нові ділянки або секції до якої приєднуються в міру проходки свердловини. Подрібнені шматочки породи піднімаються із свердловини бурильним розчином, що постійно циркулює вниз усередині бурової колони, проходить через отвори голівки бура і піднімається вгору по кільцевому простору між буровою трубою і стінкою свердловини чи обсадної труби. Бурова рідина або розчин змащує і прохолоджує голівку бура, врівноважує тиск у свердловині і виносить шматочки породи на поверхню.

На поверхні рідина, що повертається, (розчин) проходить через декілька ємностей чи амбарів, у яких шматочки породи відокремлюються від розчину. У багатьох випадках застосовуються також вібросита для відокремлення часток сланцевих глин, відокремлють пісок і мул з метою полегшення розділення шматочків породи і рідини. Пісок і частки мулу, відділені від бурового розчину, звичайно скидають у відстійник-нагромаджувач. Після того, як відділені шматочки породи, буровий розчин подається на вхід насоса і цикл повторюється. Шматокки порід є основними відходами, що утворюються при бурінні. Шматочки гірських порід можуть утримувати за рахунок адгезії до 10% твердої фази бурового розчину. У результаті цього потенційні забруднюючі речовини зв’язані з буровими розчинами, які застосовуються.

Спочатку свердловина буриться на глибину близько 30 м і в неї цементується труба кондуктора або обсадна труба. Необхідна довжина труби кондуктора залежить від перепаду тисків для промивання свердловини при бурінні до глибини поверхневої обсадної труби, тиску в шарі і розташування водозабору. Труба повинна бути встановлена в гірську породу, досить міцну; щоб витримати максимальний очікуваний тиск. До свердловини приєднується ряд клапанів пристрою для запобігання викидів. Викид відбувається в тому випадку, коли тиск у шарі перевершує протитиск полони бурового розчину, що створює умови для викиду пластових флюїдів із свердловини. Це є однією з найбільших небезпек при бурінні, що призводить до великих втрат. Правильний підбір складу бурового розчину є істотним для вирішення цієї проблеми.

Буріння відновлюють після установки обсадних труб і клапанів, застосовуючи голівку бура меншого розміру. Коли глибина проходки досягне кількох десятків метрів, із свердловини виймається бурова колона і голівка бура, а поверхнева обсадна труба опускається у свердловину і цементується в ній. (Глибина поверхневої обсадної труби залежить від місць перебування водозаборів, тисків у шарі і схильності свердловини до обвалення). Ця операція попереджає яке-небудь обвалення поверхневого шару у свердловину; вона також має на меті захистити водоносні горизонти від забруднення. Якщо наявні більш глибокі водоносні горизонти прісної води, то цемент видавлюють через труби для закупорювання шарів прісної води і запобігання розведення бурового розчину (з наступним проникненням забруднення в зони з прісною водою). Це попереджає коливання щільності бурового розчину і набрякання глин, що зустрічаються в деяких шарах.