Распространенные способы вращательного бурения — роторное, тур­бинное и бурение электробуром — предполагают вращение разрушающего породу рабочего инструмента — долота. Разрушенная порода удаляется из скважины закачиваемым в колонну труб и выходящим через заколонное пространство буровым раствором, пеной или газом.

Роторное бурение. При роторном бурении долото вращается вместе со всей колонной бурильных труб; вращение передается через рабочую трубу от ротора, соединенного с силовой установкой системой трансмиссий. На­грузка на долото создается частью веса бурильных труб.

При роторном бурении максимальный крутящий момент колонны за­висит от сопротивления породы вращению долота, сопротивлений трению колонны и вращающейся жидкости о стенку скважины и от инерционного эффекта упругих крутильных колебаний.

В мировой буровой практике наиболее распространен роторный спо­соб: более 90 % объема буровых работ выполняется этим способом. В по­следние годы наметилась тенденция увеличения объемов роторного буре­ния и в РФ, даже в восточных районах. Основные преимущества роторного способа перед турбинным — независимость регулирования параметров режима бурения, возможность срабатывания больших перепадов давления на долоте, значительное увеличение проходки за рейс долота в связи с меньшими частотами его вращения и др.

Турбинное бурение. При турбинном способе бурения долото соединя­ется с валом турбины турбобура, которая приводится во вращение движе­нием жидкости под давлением через систему роторов и статоров. Нагрузка создается частью веса бурильных труб.

Наибольший крутящий момент обусловлен сопротивлением породы вращению долота. Максимальный крутящий момент в трубах, определяе­мый расчетом турбины (значением ее тормозного момента), не зависит от глубины скважины, частоты вращения долота, осевой нагрузки на него и механических свойств разбуриваемых пород. Коэффициент передачи мощ­ности от источника энергии к разрушающему инструменту в турбинном бурении выше, чем в роторном.

Однако при турбинном способе бурения невозможно независимое ре­гулирование параметров режима бурения, при этом велики затраты энер­гии на 1 м
проходки, расходы на амортизацию турбобуров и содержание цехов по ремонту турбобуров и др.

Турбинный способ бурения получил чрезвычайно широкое распро­странение в РФ благодаря работам ВНИИБТ.

Бурение винтовыми (объемными) двигателями. Рабочие органы двига­телей созданы на основе многозаходного винтового механизма, что позво­ляет получить необходимую частоту вращения при повышенном по срав­нению с турбобурами вращающем моменте. Забойный двигатель состоит из двух секций — двигательной и шпиндельной. Рабочими органами двига­тельной секции являются статор и ротор, представляющие собой винтовой

механизм. В эту секцию входит также двухшарнирное соединение. Статор при помощи переводника соединяется с колонной бурильных труб. Вра­щающий момент посредством двухшарнирного соединения передается с ротора на выходной вал шпинделя. Шпиндельная секция предназначена для передачи осевой нагрузки на забой, восприятия гидравлической нагрузки, действующей на ротор двигателя и уплотнения нижней части вала, что способствует созданию перепада давления. В винтовых двигателях вра­щающий момент зависит от перепада давления в двигателе. По мере на-гружения вала развиваемый двигателем вращающий момент растет, увели­чивается и перепад давления в двигателе. Рабочая характеристика винтово­го двигателя с требованиями эффективной отработки долот позволяет по­лучить двигатель с частотой вращения выходного вала в пределах 80 — 120 об/мин с увеличенным вращающим моментом. Указанная особенность винтовых (объемных) двигателей делает их перспективными для внедрения в практику буровых работ.

Бурение электробуром. При использовании электробуров вращение долота осуществляется электрическим (трехфазным) двигателем перемен­ного тока. Энергия к нему подается с поверхности по кабелю, расположен­ному внутри колонны бурильных труб. Буровой раствор циркулирует так же, как и при роторном способе бурения. Кабель внутрь колонны труб вводится через токоприемник, расположенный над вертлюгом. Электробур присоединяют к нижнему концу бурильной колонны, а долото крепят к валу электробура. Преимущество электрического двигателя перед гидрав­лическим состоит в том, что у электробура частота вращения, момент и другие параметры не зависят от количества подаваемой жидкости, ее фи­зических свойств и глубины скважины, и в возможности контроля процес­са работы двигателя с поверхности. К недостаткам относятся сложность подвода энергии к электродвигателю, особенно при повышенном давлении, и необходимость герметизации электродвигателя от бурового раствора.