мой курсач

ВВЕДЕНИЕ

 

Работы будут вестись в летний период. До глубины 80 м зона многолетнемерзлых пород.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х ПОРОД В ГЕОЛОГИЧЕСКОМ РАЗРЕЗЕ

 

Геологический разрез представлен породами :

от 0 до 25 метров – четвертичные отложения,

,

,

,

,

,

от 182 до 270 метров – песчаники кремнистые,

­

от 275 до 300 метров – алевролиты окварцованные,

– песчаники кварцевые.

Четвертичные отложения

 

=0.4

фициент динамической прочности Fд= 3.2

3.0

III

100-250

1-2

Примерная механическая скорость бурения, м/ч 11-15

 

Песчаники крупнозернистые трещиноватые

 

=1.1; коэффициент динамической прочности Fд=4.3

 

 

VI

2. Твердость по Шрейнеру (МПа) 250-500

3. Коэффициент крепости по Протодьяконову 2-4

4. Примерная механическая скорость бурения, м/ч 5,7-10

 

Аргиллиты

 

=0.6; коэффициент динамической прочности Fд=10.0

 

VII

2. Твердость по Шрейнеру (МПа) 1000-1500

3. Коэффициент крепости по Протодьяконову 6-7

4. Примерная механическая скорость бурения, м/ч 2,5-3,5

 

Антрацит

 

=0.5; коэффициент динамической прочности Fд=6.0

 

 

V

2. Твердость по Шрейнеру (МПа) 1000-1500

3. Коэффициент крепости по Протодьяконову 6-7

4. Примерная механическая скорость бурения, м/ч 2,5-3,5

 

Аргиллиты, слабо окремненные

 

д= 9,7

 

IX

2. Твердость по Шрейнеру (МПа) 2000-3000

3. Коэффициент крепости по Протодьяконову 8-10

4. Примерная механическая скорость бурения, м/ч 1,0-2,0

 

Угли слабые

 

фициент динамической прочности Fд= 3.2

 

IV

2. Твердость по Шрейнеру (МПа) 250-500

3. Коэффициент крепости по Протодьяконову 2-4

4. Примерная механическая скорость бурения, м/ч 5,7-10,0

 

 

Песчаники кремнистые

 

=2,06; коэффициент динамической прочности Fд= 10.0

 

VIII

2. Твердость по Шрейнеру (МПа) 3500-3500

3. Коэффициент крепости по Протодьяконову 14-16

4. Примерная механическая скорость бурения, м/ч 0.75-1.20

 

Алевролиты окварцованные

 

=0,4; коэффициент динамической прочности Fд= 3.2

 

VI

2. Твердость по Шрейнеру (МПа) 1500-2000

3. Коэффициент крепости по Протодьяконову 7-8

4. Примерная механическая скорость бурения, м/ч 1.5-2.5

 

Песчаники кварцевые

 

=1.8; коэффициент динамической прочности Fд= 10.8

 

X

2. Твердость по Шрейнеру (МПа) 3000-3500

3. Коэффициент крепости по Протодьяконову 11-14

4. Примерная механическая скорость бурения, м/ч 1.3-1.9

 

Таблица 1

Характеристика горных пород проектного разреза

 

от

до

всего

абр

 

1

0

25

25

Четвертичные отложения, по степени устойчивости — порода малоустойчивая, легко разрушаемая и растворимая. Возможный выход керна 40%.

3.2

0.4

3

2

25

70

45

Песчаники крупнозернистые трещиноватые, порода малоустойчивая, легко разрушаемая. Возможный выход керна 75%

4.3

1.1

10.5

3

70

90

20

Порода среднеустойчивая, разрушаемая гидродинамическими нагрузками и вибрациями снаряда. Возможный выход керна 80%

10

0.6

11.3

4

90

93

3

Антрацит. Порода малоустойчива, легко разрушаемая. Возможный выход керна 70%

6.0

0.5

6.3

5

93

180

87

Аргиллиты, слабо окремненные. Порода устойчивая, практически не разрушаемая гидродинамическими нагрузками и вибрациями бурового снаряда. Возможный выход керна 85%.

9.7

1.4

25.8

6

180

182

2

По степени устойчивости порода малоустойчивая, легко разрушаемая, по твердости – мягкие, возможный выход керна 30%.

3.

3.2

3.84

7

182

270

88

Песчаники кремнистые. Порода среднеустойчивая, разрушаемая гидродинамическими нагрузками и вибрациями снаряда. Возможный выход керна 80%.

10.0

2.06

38.9

8

270

275

5

Антрацит. Порода малоустойчива, легко разрушаемая. Возможный выход керна 70%

6.0

0.5

6.3

9

275

300

25

Порода среднеустойчивая, разрушаемая гидродинамическими нагрузками и вибрациями снаряда. Возможный выход керна 80%.

10.8

1.8

36.2

10

300

320

20

Песчаники кварцевые. Порода устойчивая, практически не разрушаемая гидродинамическими нагрузками и вибрациями бурового снаряда. Возможный выход керна 80%.

10.8

1.8

36.2

X

 

 

 

 

. РАЗРАБОТКА ТИПОВОЙ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ

 

 

Из основных способов бурения скважин, применяемых при геологоразведочных работах, самым целесообразным в данном случае является вращательное. Этот выбор обоснован тем, что скважины на участке работ глубокие. Применение других способов не эффективно, так как применение, например, ударно-канатного бурения не возможно, потому что скважины бурятся с отбором керна и необходимо получать представительные образцы пород с сохранением их структуры и свойств. Бурение с использованием ударно-вращательного способа так же не эффективно, потому что категории горных пород, представленных на данном участке, в основном средней твердости, и ниже средней твердости.

Конструктивно скважина состоит из ствола, пробуренного в горных породах, обсадных колонн и тампонажного камня, заполняющего целиком или частично пространство между колоннами и стенками ствола.

Конструкцию скважины характеризует число спущенных в нее колонн и их диаметры, длина ствола под каждую колонну, а также местоположение интервалов цементирования.

Проектирование конструкции начинается с анализа, минимально — допустимого диаметра керна (dкmin) по полезному ископаемому.

На основании анализа осложнений выделяются интервалы с несовместимыми условиями бурения. Обеспечение же безаварийности проводки скважины при бурении по интервалам с несовместимыми условиями бурения возможно лишь либо перекрытием данных зон обсадными колоннами, либо применением высококачественных промывочных жидкостей.

для этого используем формулу:

   (1)

 

где Δ – уменьшение диаметра керна в зависимости от категории горной породы по буримости – ƒ. Определим Δ по формуле:

ƒ, (2)

=7.2 мм

Отсюда,

7.2=39,2мм

 

по типу используемой геофизической аппаратуры. Минимально допустимый диаметр определяется:

(3)

   

 

диаметр применяемой аппаратуры.

 

=1.03*73=75.19

 

=40 мм

роектируем типовую конструкцию скважины (рис1).

Для бурения по полезному ископаемому выбираем снаряд конструкции Донбасс-НИЛ-II, который специально разработан для разведки угольных месторождений. Его отличие в том, что керноприемная труба снабжена дополнительной коронкой и при бурении мягких пород опережает трубу корпуса, действуя, как штамп (без вращения).

При встрече прослоек более крепких пород керноприемная труба начинает вращаться вместе с корпусом, разбуривая эти породы. Такая конструкция позволяет получить высокий процент выхода керна.

производится тампонирование затрубного пространства цементным раствором.

мм.

мм.

мм.

мм.

диаметром 76 мм.

мм.

диаметром 76 мм.

 

 

 

 

 

Рис. 1. Типовая конструкция скважины

 

 

 

ИПИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ

 

Классификация по Козловскому Е.А.:

)

Классификация по ВИТРу:

Н)76 Т 320

Классификация Юшкова А.С.:

 

 

 

 

2.2. ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ СКВАЖИНЫ

 

.

:

 

   (4)

отсюда

(25+65)-90=0

 

   (5)

 

= (90-30)*1.5/100=0.9

 

 

) скважина забуривается под углом:

.

 

Угол забуривания скважины сверен с техническими возможностями бурового станка вышки.

 

 

1 – первый пласт полезного ископаемого; 2 – обсадная колонна; 3 – ствол скважины ниже обсадной колонны

 

ВЫБОР БУРОВОЙ УСТАНОВКИ И БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

 

В принципе выбора современного бурового оборудования производится на основании решаемой геологической задачи, геолого-технических условий бурения скважин, способа бурения, конструкции скважины и разработанных режимов бурения.

В настоящее время выпускаются буровые установки (самоходные, переносные, передвижные, стационарные). Они полностью укомплектованны оборудованием: буровой станок, буровой насос, буровое здание, буровая вышка, труборазворот, силовое оборудование, комплекс контрольно-измерительной аппаратуры. Поэтому в большинстве случаев достаточно выбрать станок и принять установку в целом.

 

ВЫБОР БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

глубиной 300 м твердосплавными и 500 м – алмазным ПРИ. Станок имеет моноблочную конструкцию. Вращатель шпиндельного типа имеет два зажимных гидравлических патрона.

мин. При выходе из строя приводных двигателей для поднятия снаряда над забоем используется ручной маслонасос.

Рис. 3. Буровой станок СКБ – 4:

— цилиндр перемещения станка

 

 

 

Таблица 2

Техническая характеристика станка СКБ — 4

Техническая характеристика

Глубина бурения в м при конечном диаметре скважины, мм:

93

59

 

300

Начальный диаметр скважины, мм

Угол бурения, град

Вращатель:

тип

частота вращения, об/мин

 

шпиндельный

155;280;390;435;640;710;

Диаметр проходного отверстия шпинделя, мм

Диаметр бурильных труб, мм

Подача инструмента

Длина хода подачи, мм

Максимальная скорость подачи, м/мин

вниз

вверх

 

0,92

Тип лебедки

Грузоподъемность лебедки на прямом канате, кН

Скорость навивки каната на барабан лебедки по второму слою, м/с

Диаметр каната, мм

Привод станка:

тип

мощность, кВт

 

АД

22

Габариты станка, мм

Масса, кг:

975

 

БУРОВОЙ НАСОС

 

Большинство способов бурения требует промывки скважин в процессе ее углубки. Основным назначением промывки является удаление с забоя и из ствола скважины продуктов разрушения горных пород и бурового инструмента, охлаждение ПРИ, поддержания устойчивого состояния стенок скважины. Подача промывочной жидкости в скважину в процессе ее промывки осуществляется при помощи насосов, которые входят в состав установки.

”.

 

Таблица 3

 

Техническая характеристика насосной установки НБ4-160/63

Производительность, л/мин

авление, МПа

ысота всасывания жидкости, м

исло плунжеров

астота вращения коленчатого вала, об/мин

иаметр плунжеров, мм

лина хода плунжера, мм

Двигатель привода насоса:

мощность, кВт

 

А02-515

асса с двигателем, кг

аксимальная глубина скважины, м

1000

 

 

 

БУРОВАЯ МАЧТА

 

 

Таблица 4

Техническая характеристика буровой мачты БМТ-7

грузоподъемность, тс:

максимальная

 

3,2

высота, м

угол наклона, град

талевая оснастка

длина свечи, м

масса, т:

буровое здание

 

5,8

4,0

 

 

Рис. 4. Схема мачты с поперечным расположением станка:

5- система оттяжных уравновешивающих канатов

 

 

 

БУРОВОЕ ЗДАНИЕ

 

С в холодное время года.

   Конструкция установки предусматривает возможность ее транспортирования на большие расстояния с помощью подкатной базы ТБ-15

.

 

 

 

БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

 

бурильных труб служит для соединения породоразрушающего инструмента, работающего на забое, с буровой установкой, смонтированной на поверхности.

При колонковом бурении через бурильную колонну на породоразрушающий инструмент, непосредственно воздействующий на породу забоя, передаются осевое усилие, необходимое для внедрения разрушающих элементов в породу, и крутящий момент для преодоления сил сопротивления со стороны забоя. Кроме того, колонна бурильных труб является каналом для подведения к породоразрушающему инструменту очистного агента, с помощью которого осуществляется очистка забоя от продуктов разрушения и удаление их на поверхность, а также для охлаждения ПРИ.

будут использоваться трубы марки СБТН-54.

 

 

 

РАЗРАБОТКА РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ

 

К режимным параметрам бурения относится осевая нагрузка на ПРИ, частота вращения снаряда, расход промывочной жидкости.

ния.

ной скорости бурения.

рости бурения в сочетании с высокой проходкой на ПРИ.

 

:

 

 

:

 

   (6)

 

количество основных резцов

:

   

, м.

Средний диаметр коронки высчитывается по формуле:

 

   (8)

 

:

 

   

наружный диаметр коронки, см.

 

 

м.

 

ром 93 мм типа М-5.

Осевая нагрузка на коронку определим по формуле (6):

 

=0.3*16=4.8кН

 

(об/мин) определим по формуле (7):

 

=(20*1.0)/0.073=273.9 об/мин,

 

исходя из технических характеристик станка СКБ-4, принимаем:

=280 об/мин

 

 

. Коронка М5:

1 – корпус; 2 – рёбра; 3 – твёрдосплавные пластины

 

 

Средний диаметр коронки высчитывается по формуле (8):

 

(93+53)/2=73 мм=0.073 м

 

ины и определяется по формуле (9):

 

12*9.3=111.6 л/мин

 

, принимаем:

л/мин.

 

 

интервал 30-90 м.

 

ром 76 мм типа СМ4.

 

. Основные конструктивные элементы коронок типов СМ:

2 – резьбовая часть; 3 – конусная расточка; 4 – промывочный канал; 5 – шламовый паз; 6 – зубья; 8 – основные резцы; 9 – подрезные резцы; 10 – дополнительные подрезные резцы

 

:

 

кН

 

об/мин) определим по формуле (7):

 

,

, принимаем:

об/мин

 

Средний диаметр коронки высчитывается по формуле (8):

 

м

 

ины и определяется по формуле (9):

 

л/мин

 

, принимаем:

л/мин.

 

м.

 

мм типа СМ3.

:

 

=0.6*8=4.8кН

 

об/мин) определим по формуле (7):

 

,

, принимаем:

об/мин

 

Средний диаметр коронки высчитывается по формуле (8):

 

(76+59)/2=67.5 мм=0.067 м

 

ины и определяется по формуле (9):

 

л/мин

 

, принимаем:

л/мин.

 

интервал 93-180 м.

 

применяется коронка диаметром 76 мм типа СА5

 

:

 

=0.4*20=8кН

 

об/мин) определим по формуле (7):

 

,

, принимаем:

5 об/мин

 

Средний диаметр коронки высчитывается по формуле (8):

 

(76+58)/2=67.5 мм=0.067 м

 

ины и определяется по формуле (9):

 

л/мин

 

, принимаем:

л/мин.

 

 

 

 

 

 

 

. Основные конструктивные элементы коронок типов СА:

1 – корпус коронки; 2 – резьбовая часть; 3 – конусная расточка; 4 – промывочный канал; 5 – шламовый паз; 6 – зубья; 8 – основные резцы; 11 – режущие вставки;

интервал 180-182 м.

 

применяется коронка диаметром 76 мм типа СМ3.

:

 

=0.6*8=4.8кН

 

об/мин) определим по формуле (7):

 

,

, принимаем:

=435 об/мин

 

Средний диаметр коронки высчитывается по формуле (8):

 

(76+59)/2=67.5 мм=0.067 м

 

ины и определяется по формуле (9):

 

л/мин

 

, принимаем:

л/мин.

 

м.

.

:

 

кН

 

об/мин) определим по формуле (7):

 

,

, принимаем:

об/мин

 

Средний диаметр коронки высчитывается по формуле (8):

 

(76+59)/2=67.5 мм=0.067 м

 

ины и определяется по формуле (9):

 

л/мин

 

, принимаем:

л/мин.

 

м.

применяется коронка диаметром 76 мм типа СМ3.

:

 

=0.6*8=4.8кН

 

об/мин) определим по формуле (7):

 

,

, принимаем:

об/мин

 

Средний диаметр коронки высчитывается по формуле (8):

 

(76+59)/2=67.5 мм=0.067 м

 

ины и определяется по формуле (9):

 

л/мин

 

, принимаем:

л/мин.

 

м.

.

:

 

кН

 

об/мин) определим по формуле (7):

 

,

, принимаем:

об/мин

 

Средний диаметр коронки высчитывается по формуле (8):

 

(76+59)/2=67.5 мм=0.067 м

 

ины и определяется по формуле (9):

 

л/мин

 

, принимаем:

л/мин.

 

 

Таблица 5

Сводные сведения по расчёту режимных параметров твёрдосплавными коронками

 

 

удельная

расчётная

уточнённая

1

0-30

Четв.отлож.

М5

93

0.3

4.8

4.5

0

273.9

280

12

111.6

2

30-90

Песчаники к/з, аргиллиты

М4

76

0.5

4.5

4.5

0.9

268.6

280

0

76

3

90-93

Антрацит

СМ3

76

6

8

4.5

2

358.2

390

14

106.4

4

93-180

Аргиллиты слабоокрем-ненные

А5

76

4

.0

.0

0.6

179.1

155

6

45.6

5

180-182

Угли слабые

СМ-3

76

6

4.8

4.5

6

447.6

435

2

91.2

6

182-270

Песчаник кремнистый

А1

76

0.5

6.0

6.0

0.6

179.1

155

8

60.8

7

270-275

Антрацит

СМ3

76

0.6

4.8

4.5

1.2

358.2

390

14

106.4

8

275-320

Алевролит окварцован-ный

Песчаник кварцевый

СА4

76

0.5

8.0

8.0

0.6

179.1

155

6

45.6

50

 

 

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОБ ИЛИ ОБРАЗЦОВ ПОРОД, ПОЛУЧАЕМЫХ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

 

Основным материалом, используемым при бурении геологоразведочных скважин, является керн, количество и качество которого должно удовлетворять известным требованиям.

Выход керна при колонковом разведочном бурении зависит от целого ряда факторов, которые можно объединить в несколько групп: геологические, технические, технологические и организационные.

Горные породы при колонковом бурении рассматриваются главным образом с точки зрения их буримости, выхода керна и устойчивости в стенках скважины. В большинстве случаев мягкие, рыхлые породы легко бурятся, но дают низкий выход керна и неустойчивы в стенках скважины. Эти показатели зависят от физико-механических свойств горных пород.

Знание геологических условий позволяет заранее принять меры по обеспечению хорошего выхода керна и нормального процесса бурения.

Основными физико-механическими свойствами горных пород, оказывающими влияние на процесс бурения, являются прочность, твёрдость, абразивность и устойчивость.

Все горные породы и полезные ископаемые целесообразно разделить на группы по признакам разрушения керна, что позволит наметить конкретные мероприятия по обеспечению выхода керна.

факторы, оказывающие влияние на выход керна и его качество, определяются главным образом конструктивными особенностями колонкового снаряда и породоразрушающего инструмента, а также условия их работы. Сюда относятся каналы, направляющие поток промывочной жидкости до начала и во время бурения, каналы дренажа жидкости из керноприёмной трубы, конструкция керноприёмной трубы и её соединений, способ заклинки керна, конструкция породоразрушающего инструмента, диаметр и наклон скважины, качество промывочного агента и вибрация.

факторам, влияющим на сохранность керна при бурении, относятся: количество подаваемой жидкости на забой скважины во время бурения, скорость вращения породоразрушающего инструмента, осевое усилие на породоразрушающий инструмент, величина проходки за рейс.

Успешное получение качественного керна в значительной мере зависит от умения бурового персонала правильно применять наиболее эффективные средства в данных условиях бурения и правильно организовывать производство буровых работ.

 

 

. РАСЧЕТ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА РАБОЧИХ СТРУН

 

­ватора.

.

 

(10)

 

-нагрузка на крюке при подъеме колонны бурильных труб из скважины, кГс;

­тировочный коэффициент полезного действия талевой системы.

 

 

6

Ориентировочные значения коэффициента полезного

действия талевых систем

 

η

0,950

0,880

 

.

(11)

 

-длина колонны БТ, м;

.

 

) :

 

 

.

, получаем:

 

 

 

1).

 

 

 

 

 

. Расчётная схема для определения усилий в ветвях талевой системы

 

 

]:

(12)

 

:

 

 

 

в формулу (15), получаем:

 

 

:

 

 

где β – коэффициент сопротивления одного ролика учитывает силы трения в подшипниках роликов и каната о ролики, для стального каната β=1,03-1,04.

]:

 

 

, получаем

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ НА ВЫШКУ В СТАТИКЕ И ДИНАМИКЕ

 

 

:

 

 

 

:

 

 

–усилие в лебёдочном конце каната.

 

 

 

 

 

 

:

 

 

— число рабочих струн;

 

 

 

Подставим значения в формулу (21), получим

 

 

 

 

]:

 

 

]:

 

 

­ната на барабан лебедки, м/с.

 

 

.

 

 

 

 

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА СВЕЧЕЙ, ПОДНИМАЕМЫХ НА КАЖДОЙ СКОРОСТИ

 

Для определения количества свечей, поднимаемых на ‘каждой скорости лебедки станками с коробкой перемены передач, необходимо знать:

— скорость подъема крюка для каждой скорости навивки каната на

барабан лебедки;

— грузоподъемность лебедки для каждой скорости подъема крюка;

— условный вес одной свечи бурильной трубы.

 

,с.99]:

 

 

— число рабочих струн талевой системы.

,с.96]:

 

 

,с.100]:

 

 

­ных труб, м.

 

>2 м/с;

,с.100]:

 

 

ультаты расчёта сведены в табл.7

 

7

 

N

i

кр

1

.9

2036.6

2

.75

047.4

3

.75

 

4

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка:

 

 

можно производить процесс бурения без нарушения техники безопасности.

 

 

. ВОДОСНАБЖЕНИЕ.

 

Буровая установка обеспечивается водой из реки, расположенной в 0.5 км по магистральной линии, собранной из старых бурильных труб либо с использованием пластиковых труб.

Блок водонасосной состоит из основания с каркасом укрытия. На основании монтируется плунжерный насос с приводом от электродвигателя. На напорной линии устанавливается запорный вентиль, на всасывающей линии – фильтр с обратными клапанами, а также патрубок с вентилем и воронкой для заполнения жидкостью полости насоса и всасывающего трубопровода перед пуском насоса. При низких температурах в блоке устанавливаем подогреватели.

 

 

ПРОМЫВОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ

 

мывки.

ность раствора в процессе бурения будет корректироваться.

раствор должен обладать параметрами соответствующих данным условиям бурения.

, солестойкий и стойкий к механодеструкции, снижающий растепляемость ММП при положительной температуре в процессе бурения скважин, включающий бентонитовый глинопорошок, водорастворимый полимер Праестол марки 2530, полианионную целлюлозу высокой вязкости при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Таблица 8

 

95,730-97,540

 

этому при бурении по неустойчивым породам и в интервалах проявления пластового флюида плотность раствора должна быть увеличена. При бурении по интервалам поглощения плотность должна быть снижена.

ности должна быть минимальной. Лишь по породам, склонным к поглощению, ее необходимо увеличивать.

ет повышать.

ки.

нимальной.

да. Поэтому содержание песка не должно превышать 1 – 3 %.

водиться измерением их значений соответствующими приборами, а именно – АБР – 1, ВБР – 5, СНС – 2, ВМ– 6, ОМ – 2.

Для снижения водоотдачи и проницаемости глинистой корки в состав бурового раствора будет вводиться КМЦ – 600.

Для снижения вязкости, повышение которой возможно при проходке по глинистым породам, будет использоваться окзил.

Для уменьшения коэффициента трения бурового снаряда о горные породы, а также для уменьшения вероятности прихвата будет использоваться смазочная добавка СМАД – 1.

Кроме того, для улучшения качества работы вышеперечисленных элементов в состав раствора будет вводиться кальцинированная сода.

ку без проходки в течение часа.

и емкости – отстойники циркуляционной системы.

МГ2-4.

 

1

 

 

8. СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВОПРОС: БУРЕНИЕ СКВАЖИН В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД

 

скважин в многолетней мерзлоте:

Во многих случаях температура циркулирующей в скважине промывочной среды становится одним из основных параметров режима бурения, определяющим не только производительность и качество, но часто и саму возможность успешной проходки скважин.

Наличие мерзлоты в разрезе предъявляет ряд специфических требований к технологии проходки и крепления скважин.

Высокая чувствительность сцементированных льдом рыхлых отложений и разрушенных коренных скальных пород к нарушению их температурного и агрегатного состояния, определяющее влияние аккумулированного горными породами холода на ствол скважины и протекающие в нем процессы являются причинами частых, разнообразных по своей природе и тяжелых по последствиям осложнений.

Главной причиной этих осложнений является недоучет температурного фактора, нарушение нормального температурного режима скважины, при котором интенсивность теплообменных процессов между мерзлыми породами и циркулирующей в скважине промывочной средой остается в допустимых пределах, не вызывающих нарушения их фазового состояния.

ющего действия соли на лед .

в стволе бурящейся скважины, характера распределения температуры по глубине. Температура жидкой или газообразной промывочной среды различна в каждой точке циркуляционной системы скважины, является результатом нестационарного (зависящего от времени, продолжительности процесса) теплообмена между окружающим скважину массивом мерзлых или «морозных» пород и циркулирующей в скважине промывочной среды и зависит от физических и теплофизических свойств последней. Знание этих свойств для обеспечения нормальной технологии бурения в мерзлых породах недостаточно без знания и учета основных закономерностей теплообмена в бурящейся скважине.

Под температурным режимом бурящейся скважины понимают распределение температуры циркулирующей промывочной среды во внутреннем канале бурильной колонны и в кольцевом пространстве, зависящее от большого числа разнородных по своему действию факторов.

Нисходящий поток промывочной среды в бурильных трубах находится в состоянии непрерывного теплообмена с восходящим потоком в кольцевом пространстве, который, в свою очередь, контактируя с окружающими породами (непосредственно или через обсадные трубы), непрерывно изменяет свою температуру не только по глубине, но и во времени.

Естественная температура горных пород не является величиной постоянной, она непрерывно изменяется по глубине, как правило более или менее закономерно возрастая. В результате теплообмена с циркулирующей в скважине промывочной средой тепловой баланс в массиве горных пород нарушается, отток тепла из ствола скважины в окружающий массив (или наоборот) зависит от продолжительности циркуляции и непрерывно изменяется во времени. При этом изменяется и температура самих пород.

В призабойной зоне скважины промывочная среда воспринимает тепло, выделяющееся за счет механической работы породоразрушающего инструмента. Местный источник тепла в зоне забоя осложняет картину теплообмена в скважине, влияя не только на температуру восходящего потока, но и вследствие теплообмена через стенки бурильных труб — на температуру нисходящего потока.

Энергия, затрачиваемая потоком на преодоление сопротивлений трения в бурильных трубах и кольцевом пространстве, также рассеивается в виде тепла, оказывающего влияние на температуру среды.

Самостоятельным источником тепла является трение бурильных труб о стенки скважины.

При бурении с продувкой воздухом или газом наряду с процессами теплообмена происходят процессы массообмена, выражающиеся в изменении влажности воздуха или газа, что существенно влияет на их температуру.

При бурении по многолетнемерзлым породам теплообменные процессы осложняются изменениями фазового состояния воды в породах, очень сильно влияющими на интенсивность и направление тепловых потоков.

Температура промывочной среды в любой точке циркуляционной системы скважины в любой момент времени является результатом совместного проявления таких факторов, как расход и начальная температура промывочной среды, скорость движения и турбулентность потока, физические и теплофизические свойства промывочной среды и проходимых скважиной горных пород, естественная температура последних и характер ее изменения по глубине, конструктивные особенности, свойства материала бурильной колонны и обсадных труб, скорость бурения и продолжительность рейса, мощность, развиваемая на забое породоразрушающим инструментом, и др.

изменяется со временем.

:

.

:

доносителем.

ды, снижение коррозирующего действия воздуха в дисперсных системах и т.д.

:

ных через лед, заполняющий емкость.

.

:

обмен через обратный теплообменник. Общая мощность теплообмена может быть рассчитана по следующей формуле:

 

(28)

 

).

Таблица 9

Преимущества и недостатки очистных агентов при бурении ММП

Способ очистки забоя

Преимущества

С продувкой охлажденным воздухом

Простота регулирования температурного режима. Низкое влияние отрицательной температуры на очистной агент. Высокая экологическая безопасность

С применением газожидкостных дисперсных систем (ГЖС, пены)

Экономичность. Низкая теплопроводность. Увеличение скорости бурения скважины. Возможность выноса крупных частиц выбуренной породы – диаметром до 4–5 см. Снижение коррозионной агрессии на трубах. Сокращение прихватов бурового инструмента. Плохое проникновение в пористую среду, что позволяет осуществлять бурение в условиях аномального пластового давления. Повышение проходки на долото

Необходимость дополнительного оборудования.

Увеличение времени на восстановление

ках процесса бурения.

рах (<–10 °С) пена быстро замерзает

ровым раствором

Удобство регулирования давления. Простота использования. Практически не зависит от времени года

дения растворов. Дороговизна различных добавок. Сильное влияние температуры горной породы на очистной агент, и наоборот

 

мехи в процессе бурения.

 

 

. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН

ЗАБУРИВАНИЕ И ОБОРУДОВАНИЕ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ

 

.

.

 

 

­тов при колонковом бурении скважин обычно осуществляют с помощью обсадных труб. Как правило, при этом трубы в скважину спускают свободно.

­садке, трубы по наружной поверхности смазывают отработанным смазочным материалом.

.

 

СПУСКО-ПОДЪЕМНЫЕ ОПЕРАЦИИ

 

в штангоприемнике (кармане) на подсвечник.

м управляет помощник бурильщика.

 

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ И ЛИКВИДАЦИЯ АВАРИЙ

 

.

обеспечивать условия складирования и транспортировки бурильных труб, не допускающие их порчу и т.д.

бойной зоне при прекращении вращения и промывки.

необходимо: проверять перед спуском обсадные трубы по диаметру, на целостность резьб и тела труб; проверять исправность бурового оборудования и спуско-подъемных приспособлений; производить кавернометрию скважины; при возможности облегчать глинистый раствор; не допускать при спуске колонны обсадных труб их вращения и забивания шламом; при длинных колоннах (особенно тонкостенных) применять обратные клапаны; производить перед спуском колонн обсадных труб их наружную смазку (мазутом, нефте-графитовой пастой и т.п.) для облегчения извлечения,

­ответствием его диаметров.

­ствие кабеля (троса) глубине производимых работ, его целостность, прочность крепления скважинных приборов и устройств; прекратить спуск скважинных приборов при их затяжках, приборы поднять и повторить проработку скважины.

необходимо: закрывать устье скважины при поднятых бурильных трубах; следить за исправностью ключей, вилок, ручного инструмента, спуско-подъемных приспособлений; систематически проверять состояние деталей вращателя станка.

Во время каждого подъёма систематически осматривают бурильную колонну и своевременно выбраковывать дефекты и износы; учитывать продолжительность работы труб; применять бурильные трубы с диаметром наиболее близким к диаметру скважин; правильно отрабатывать бурильные трубы, чтобы износ был равномерным по всей длине колонны; следить за состоянием резьбовых соединений, свинчивать до отказа; принадлежности для спускоподъёмных операций содержать в постоянной исправности.

Не оставлять на забое без подачи промывочной жидкости в скважину; при внезапном прекращении циркуляции промывочной жидкости приподнимать снаряд над забоем на 1.5 – 3 м; содержать в чистоте забой скважины; соответствие промывочной жидкости; в конце каждого рейса перед подъёмом снаряда нужно периодически производить специальную очистку скважины снарядом, состоящим из короткой колонковой трубы и длинной шламовой трубы.

Нужно очищать забой перед спуском снаряда; соблюдать оптимальные осевые нагрузки на породоразрушающий инструмент; тщательно осматривать коронку перед каждым её спуском в скважину; включать в состав расширитель или соблюдать очерёдность работы коронками в соответствии с их диаметрами; снижать вибрации снаряда; при бурении по сильнотрещиноватым породам снижать осевую нагрузку и частоту вращения снаряда; контролировать процесс промывки; с повышением давления промывочной жидкости снижать осевую нагрузку; резьбовые соединения должны быть герметичны; при подклинивании керна прекратить бурение и поднять снаряд на поверхность;

Нужно закрывать во время бурения устье скважины металлическим диском с отверстием для бурильных труб, а после извлечения снаряда из скважины деревянной пробкой;

Для ликвидации аварий используют разного рода аварийные инструменты: ловильные метчики, ловильный колокол, ловители ЛОМ-50 и ЛОГ-50, гладкие и граненые пики, труболовки, труборезы, труборезы-труболовы, магнитные ловушки и т.д. и т.п.

 

ЛИКВИДАЦИЯ ИЛИ КОНСЕРВАЦИЯ СКВАЖИН

 

   После того, как скважина достигает проектной глубины и в ней произведены все исследования, ее ликвидируют. При этом делают контрольный замер глубины скважины, угла наклона и азимута.

   Ликвидация скважины заключается в извлечении обсадных труб и установке специального знака (репера). Перед извлечением обсадных труб выясняют, потребуется ли труборез, надо ли применять домкрат, какие усилия можно приложить к трубам, чтобы их не разорвать; какую оснастку талей необходимо применять с учетом массы колонны, ее прихвата, т. е. сил сопротивления и грузоподъемности лебедки; придется ли применять левую колонну бурильных труб и др.

­пластового перетока.

и все перевозят на новую точку.

 

 

 

. ПОДСОБНЫЕ ЦЕХА, СВЯЗЬ, ТРАНСПОРТ

   

”. Связь с бригадами осуществляется из диспетчерской, в которой постоянно находится дежурный диспетчер или радист в ночное время, которые принимают постоянную информацию и заказы. Также при выходе на связь с буровыми бригадами диспетчер обязан строго документально осуществлять запись заказов и следить за их реализацией. Связь с буровыми поддерживается три раза в день.

м.

Для обеспечения сохранения керна и возможности его просмотра кернохранилище должны быть оборудованы специальными стеллажами, которые устраиваются с расчетом свободного доступа к ящикам керна.

 

 

 

. ОХРАНА ТРУДА, ПРОМСАНИТАРИЯ, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ, ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ТЕХНИКА

 

еских, инженерно-технических и методико-профилактических мероприятий.

Организационно-методические мероприятия включают: систему нормативно-технической документации; обучение и инструктаж рабочих; анализ производственного травматизма в целях рационального планирования средств на мероприятие по предупреждению несчастных случаев.

Инженерно-техническими средствами борьбы с производственным травматизмом являются: оградительные устройства для изоляции движущихся частей механизмов и машин; предохранительные устройства-блокировки, автоматически отключающие оборудование при выходе какого-либо параметра за пределы допустимых значений, сигнализация, габариты безопасности, дистанционное управление, средства индивидуальной защиты.

Методико-профилактические мероприятия включают предварительный и периодический осмотры рабочих, профилактические прививки. Все рабочие проходят следующие виды инструктажа по технике безопасности:

вводный инструктаж;

инструктаж на рабочем месте;

повторный инструктаж.

Буровые здания относятся к производственным помещениям геологоразведочных организаций, строительство и содержание которых должны проводиться в соответствии с требованиями строительных норм и правил, а также требованиям производственной санитарии и гигиены.

Освещение на буровых должно соответствовать следующим требованиям:

равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и в пределах окружающего пространства;

отсутствие повышенной яркости светящихся поверхностей;

постоянство освещения во времени;

отсутствие опасности и вредности от осветительных устройств.

С) в холодное время года.

Вентиляция должна обеспечивать качественный состав воздуха в помещении.

Комплекс методов по борьбе с шумом включает следующие мероприятия:

уменьшение шума в его источнике;

уменьшение шума на пути его распространения;

изменение направления излучения шума;

рациональная планировка помещения и его акустическая обработка;

рациональное конструирование машин и механизмов;

применение средств индивидуальной защиты для органов слуха.

Для контроля уровня шума применяется шумомер ШШВ-1.

 

Индивидуальные средства защиты на буровой:

защитные каски предназначены для защиты головы от падающих предметов, воды, растворов и т.д.;

вкладыши, наушники, шлемы для защиты органов слуха;

специальные очки или щитки для защиты глаз от механического повреждения, попадания масла и т.д.;

диэлектрические перчатки и рукавицы, резиновые боты и галоши, резиновые коврики и дорожки, изолирующие подставки предназначены для изоляции работающих от пола и земли, и частей электрооборудования, находящегося под напряжением, и предохраняют от поражения электрическим током.

Спецодежда и спецобувь предназначены для защиты рабочих от вредного воздействия производственных и природных факторов.

Прокладка подъездных путей, сооружение буровой мачты, размещение оборудования, устройство отопления, освещения и т.д. должны производиться по проектам и типовым схемам монтажа, утвержденным руководством управления.

Проекты и схемы должны разрабатываться в соответствии с техническими требованиями эксплуатации оборудования и правил безопасности.

Буровое оборудование, вышки (мачты) должны осматриваться мастером не реже одного раза в декаду и бурильщиком при передачи смены.

.

 

 

 

. ОХРАНА ПРИРОДЫ

 

1. На защиту и восстановление земельных участков должны быть составлены и утверждены проекты и сметы, предусматривающие следующие мероприятия подготовленные до процесса бурения, по охране в процессе бурения скважины и по восстановлению земельных участков.

2. Подготовительные мероприятия должны включать в себя :

установление мест складирования растительного и почвенного слоев или грунтов, подлежащие выемке;

удаление плодородного слоя в местах его загрязнения продуктами разрушения, нефтепродуктами и другими жидкостями.

3. Охранные мероприятия в процессе бурения скважины:

3.1. При наличии грунтовых вод водоносные горизонты обязательно должны перекрываться обсадными трубами.

3.2. Самоизливающиеся скважины должны быть оборудованны регулирующими устройствами.

3.3. Слив использованного промывочного раствора и химических реагентов в открытые водные бассейны и на почву запрещаются.

3.4. Загрязнение почвы горюче-смазочными веществами запрещается.

4. Мероприятия по восстановлению земельных участков.

4.1. После окончания бурения проводится рекультивация- комплекс мероприятий, направленных на восстановление земельных отводов, загрязненных производством.

4.2. Проводится горнотехническая и биологическая рекультивация:

остатки дизельного топлива сжигаются, отработанный глинистый раствор вывозится, загрязненные земли покрываются почвенным слоем и дерном;

загрязненные площади озеленяют и возвращают лесное и другое пользование.

.

 

 

 

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ НА ПРОЦЕСС БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ

 

N

п/п

Диаметр

ПРИ

Категория

по буримости

Объем бурения, м

Норма времени

в ст-см на метр

Итого

затраты на

 

1

 

93

 

III

 

25

 

0.07

 

 

2

 

93

 

VI

 

5

 

0.13

 

 

3

 

76

 

VI

 

40

 

0.13

 

 

4

 

76

 

VII

 

20

 

0.14

 

 

5

 

76

 

V

 

8

 

0.10

 

 

6

 

76

 

IX

 

87

 

0.17

 

 

7

 

76

 

IV

 

2

 

0.08

 

8

76

VIII

88

0.15

9

76

X

45

0.23

10.35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ст.*см.

 

по формуле:

 

)

 

м

 

Необходимое количество буровых установок определяется по формуле:

 

(30)

 

9600/730*4*0,8=4.1

 

— коэффициент, учитывающий дополнительные затраты времени на монтажно-демонтажные работы, перевозки, плановый ремонт и сопутствующие бурению работы, принимается равным 0,8.

Для выполнения работ принимаем 4 буровых установки.

Плановая месячная производительность при количестве станко-смен в месяц равным 103 определяется по формуле:

 

)

м

коэффициент планового увеличения производительности, принимается равным 1,1.

Следовательно, затраты времени на сооружение скважины составят:

 

=320/729.49=0,43ст.-мес

Прибавляем к этому времени 20%, т.е. 0,43*0,2=0,08 ст.- мес на виды работ (перевозки, ремонты и т.д.)

 

ДОКУМЕНТАЦИЯ НА БУРОВОЙ УСТАНОВКЕ

 

— акт на ввод в эксплуатацию скважины;

— ГТН;

— буровой журнал;

— журнал проверки состояния ТБ;

планово-предупредительного ремонта;

и др.

В соответствии с правилами безопасности на рабочих местах необходимо на видном месте вывешивать инструкции по охране труда и типовые технологические карты, содержащие перечень, сроки и последовательность выполнения технологических операций. На рабочих местах проведения буровых работ должна находиться соответствующая техническая документация.

К технической документации необходимой для выполнения данных буровых работ относят: акт готовности партии к проведению полевых работ; акт проверки готовности буровой установки для работы в полевых условиях; буровой журнал; проектный геолого-технический наряд на бурение скважины.

К документации по технике безопасности, которая находится на буровой установке, относится: журнал регистрации инструктажа по технике безопасности; журнал контроля над состоянием охраны труда; инструкция по безопасности труда по видам работ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

 

 

Рис.10 Схема расположения оборудования и инструмента

 

1-магнитная станция 2-пульт управления 3-лебёдка для съёмного керноприёмника 4-буровой станок 5-трубодержатель 6-буровой насос 7-подставка для свеч 8-стеллаж для съёмных керноприёмников 9-верстак 10-склад инструмента

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

   

В данной курсовой работе проводилось проектирование скважины, выбор бурового оборудования, расчет режимных параметров, которые соответствуют данным геолого-техническим условиям. Данная работа дала понять насколько важным является обрабатывать и анализировать данные с получением нужной информации. Данный курсовой проект дает возможность прочувствовать все сложности работ, учит обоснованно выбирать оборудование для сооружения скважин в различных геолого-технических условиях и грамотно его эксплуатировать, обеспечивая высокую производительность работ. Эта работа частично подготовила к выполнению дипломного проекта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Башлык С.М., Загибайло Г.Т. Бурение скважин. – М.:Недра, 1990. – 446 с.

ские указания по выполнению курсового проекта.– Томск: Изд. ТПУ, 1997.

3. Воздвиженский Б.И., Новожилов А.А. Разведочное бурение. – М.: Недра, 1979. – 510 с.

4. Волков С.А., Сулакшин С.С., Андреев М.М. Буровое дело. – М.:Недра, 1965. – 490 с.

5. Ребрик Б.М. Бурение инженерно-геологических скважин.-М.:Недра, 1989. – 336 с.

6. Рябчиков С.Я. Буровые машины и механизмы: Учебное пособие.-Томск: Изд. ТПУ, 1999.- 108 с.

7. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. – Том 1. – М.: Недра, 1984. – 512 с.

Справочник по бурению геологоразведочных скважин./Гл. ред. Е.А. Козловский,-СПб.:ООО “Недра”, 2000.- 712 с.

9. Сулакшин С. С. Способы, средства и технология получения представительных образцов пород и полезных ископаемых при бурение геологоразведочных скважин: Учебное пособие. – Томск: Изд. НТЛ, 2000. – 248 с.

Недра, 1994 – 432 с.

Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2014. № 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Leave a Comment