скачать Введение: Практическое руководство поможет студентам специальности 0101 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых» разработать вопросы курсового и дипломного проектирования , а также окажет помощь в решении многих задач при изучении курса «Разведочное бурение». Каждый студент в ходе курсового и дипломного проектирования должен разработать следующие вопросы:
Графическим приложением проекта является геолого-технический наряд на бурение типовой скважины. §1 Целевое задание и геологические условия бурения В разделе указывается целевое задание разведочных работ, в том числе бурение скважин. Кратко излагаются геологические условия буровых работ, главным образом по по разрезам скважин. Особое внимание уделяется описанию буримости, устойчивости, закарстованности и водоносности пород. Желательно привести данные о твердости пород по классификации Л.А. Шрейнера, их абразивности. Далее следует назвать зоны, при бурении которых могут возникнуть осложнения (поглгщение промывочной жидкости, обвалы стенок кважин и др.), зоны тектонических разломов, особо указать состояние полезного ископаемого, возможности отбора керна по рудной зоне. В этом разделе, также указываются:глубина скважины,угол заложения скважины , возможность бескернового бурения и другие данные, являющиеся исходными для технологии и организации буровых работ. §2 Выбор способа бурения Способ бурения выбирается с учетом задач разведочных работ, глубины и угла наклона скважин и геологического разреза. При выборе способа бурения необходимо ориентироватья на прогрессивные методы, учитывать геологические особенности месторождения и опыт бурения в данном районе, а также в других районах с аналогичными геологическими условиями. При бурении разведочных скважин основным способом бурения является колонковый способ с его разновидностями: твердосплавным и алмазным. Используется также ударно-вращательное (пневмо- и гидроударниками), а на некоторых глубинах бескерновое бурение.При бурении алмазными коронками для сокращения затрат времени на спуско-подьемные операции можно использовать снаряды со съемными керноприемниками (ССК). Твердосплавное бурение рекомендуется применять в породах до VIII-IX категорий по буримости, алмазное бурение в породах VIII-XII категорий по буримости, ударно-вращательное – в породах VI-X категорий.Бескерновое бурение , как более производителное , следует применять в тех случаях, когда геологический разрез хорошо изучен и нет необходимости в получении керна (детальная или эксплуатационная разведка). Чаще всего таким способом бурят верхние слои пород, не представляющие большого интереса для изучения геологиии данного месторождения. §3 Выбор и обоснование конструкции скважины. Обоснование и разработка конструкций скважин производится с учетом конечного диаметра скважины, ее глубины, геолого-технических условий, целей и способа бурения. Запроектированный конечный диаметр скважины должен обеспечивать надежность опробования вскрытия рудного тела. Во все диаметры выбранной конструкции скважины должны проходить все геофизические приборы , необходимые для проведения исследований, в том числе и измерения искривления скважин. Таким образом, разработка конструкции скважины начинается с обоснования ее конечного диаметра. А затем определяютя вышестоящие (ближе к устью) диаметры бурения и способ крепления стенок скважины. Как правило, все колонны обсадных труб выходят на поверхность. Спуск в скважину «хвостовиков» допускается в исключительных случаях. С целью предохранения устья скважины от размыва во всех случаях (с креплением и без крепления) следует ставить направляющую трубу (до глубины 2-10). При проектировании надо стремиться к упрощению конструкции скважин и уменьшению диаметра их бурения. Учитывая возможные осложнения в скважине (на случай аварии,которую невозможно будет ликвидировать), выбранный диаметр бурения следует оставлять запасным.В этом случае все диаметры конструкции соответственно увеличиваются на один порядок. При наличии в геологическом разрезе песчано-глинистых работ, способных к обвалам и пучению, обсадные трубы должны быть на один диаметр меньше, чем диаметр бурения (например, при диаметре бурения 112 мм, обсадные трубы должны быть диаметром 89 мм). В табл. №1 приводятся минимально допустимые диаметры керна по различным типам рудных месторождений исходя из отечественного и зарубежного опыта. Минимально допустимые диаметры скважин в зависимости от габаритных размеров геофизической аппаратуры приведены в табл.№2 Таблица №1
Таблица №2
Данные по выбранной конструкции скважины приводятся в таблице №3. Таблица №3
§4 Выбор бурового оборудования Буровые установки выбираются в соответствии с глубиной и конструкцией скважины, а также способом бурения.Необходимо также учитывать грузоподьемность буровой лебедки для наиболее тяжелой колонны обсадных или бурильных труб. Таблица №5
Максимальная грузоподьемность буровой установки Qкп может быть расчитана по формуле: Qкп =Кдоп(αgl), кн (1) Где Кдоп –коэффициент дополнительных нагрузок (Кдоп=1,2-1,3 при глубине скважины более 500м в устойчивых породах; Кдоп=1,4-1,6 в искривленных скважинах глубиной до 500м) α-коэфффициент,учитывающий вес соединительных элементов бурильной колонны (α=1.04-1.06 в колоннах ниппельного соединения) α =1,06-1,1 в колоннах муфтово-замкового соединения) g-масса (м. гладный трубы); кн l-длина бурильной (обсадной) колонны,м §5Выбор породоразрушающих наконечников Тип бурового наконечника выбирается в соответствии с принятым способом бурения. При вращательном бурении колонковым способом коронки выбираются в зависимости от буримости и абразивности пород.В зависимости от буримости (категории пород) применяют твердосплавные или алмазные коронки.Бурение сплошным забоем (без керна) ведут долотами лопастными, шарошечными или алмазными. Диаметры буровых наконечников должны соответствовать конструкции скважины. Выбирается тот тип наконечника, который обеспечивает наибольшую производительность бурения в конкретных геологических условиях. Твердосплавные коронки подразделяются на следующие группы:
Алмазные буровые коронки подразделяются на две группы:
Для одинарных колонковых труб применяются коронки: 02ИЗГ- для малоабразивных пород; 02И4-для абразивных пород; 02И5-для сильноабразивных пород. Для снарядов со съемными керноприемниками (ССК) и двойных колонковых труб используются алмазные коронки следующей конструкции (имеют увеличенную ширину торца) Бурение алмазными коронками сопровождается применением расширителей.Они служат для поддержания постоянного диаметра скважины. Для одинарных колонковых наборов выпускаются расширители типа РСА-46, РСА-59, РСА-76, РСА-93. В проекте привести характеристики выбранных буровых наконечников. Параметры твердости коронок
Таблица№6
Примечание: Используемые с ними колонковые трубы имеют размер на диаметр меньше(73,108,127,146 мм соответственно.
Таблица №7
Техническая характеристика алмазных коронок для снарядов со съемным керноприемником Таб.11
Техническая характеристика бурильных труб Таб.12
Техническая характеристика колонковых наборов Таб. 13
§6. Выбор промывочной жидкости Для очистки скважины от выбуренной породы (шлама), охлаждения буровогонаконечника и закрепления неустойчивых стенок применяются различные типы промывочных жидкостей или продувка воздухом. В насоящее время, чаще всего используют для этой цели воду глинистые или безглинистые растворы, эмульсионные и растворы и т.д. Вода используется при бурении устойчивых пород, при хорошем выходе керна. Глинистые растворы применяются при бурении неустойчивых пород, склонных к обвалам, осыпям; в породах трещиноватых; породах, где возможно получение промывочной жидкости. Параметры глинистого раствора в нормальных условиях бурения должны быть следующими:
Широкое распространение имеют эмульсионные глинистые растворы с давлением 15-30% углеводородов (нефть,дизельное топливо), с обязательным получением эмульгаторов (1,5-2%). Параметры таких растворов могуть быть такими: плотность 950-1100 кг/м3; вязкость 120-200 водоотдача 0-1 см3; СНС 0,5-1,0 Па. При бурении растворимых солей и пород вечной мерзлоты используют солевые растворы. Сжатый воздух используют при бурении многолетнемерзлых и необводненных пород, а также в безводных районах; его подают в скважину с помощью компрессоров. При работе над курсовым проектом необходимо выбрать тот или иной вид очистного агента в зависимости от условий бурения. Затем следует обосновать параметры промывачного раствора, привести реагенты для обработки. Сведения о растворах вносятся в таблицу. Таб.14
§7. Выбор параметров режимов бурения Бурение твердосплавными коронками
n ![]() Vокр = 1,4-1,5 м/с; Дкор – м. в мягких Vокр = 1,2-2,0 м/с;
Сос = Суд ·m, кН (3) Суд – рекомендуемая нагрузка m – Таб.15
При бурении трещиноватых и абразивных пород рекомендуемые значения уменьшаются на 30%.
Q = Кк ·Докр л/мин (4) Кк – расход жидкости, приходящейся на 1 см внешнего диаметра колонки, л/мин·см; Докр – внешний диаметр колонки, см. Рекомендуемые значения удельного расхода промывочной жидкости. Таб.11
^
Сос = Суд ![]() Суд – удельная нагрузка на 1 см2 площади торца коронки кн/см2; fкор – площадь торца, см2. Алмазное бурение
Таб.16
При бурении трещиноватых пород осевую нагрузку понижают на 30-50% по сравнению с нагрузкой для монолитных пород.
n ![]() Здесь ![]() ![]()
Q = q^ (7) Где: Q – расход промывочной жидкости, л/мин; q – удельный расход жидкости, л/мин; Д – наружный диаметр коронки, см. q = 4-8 л/мин на 1 см диаметра колонки. q = 4 – 8 л/мин на 1 см диаметра коронки В мягких породах с увеличением механической скорости бурения, количество шлама увеличивается, поэтому удельный расход промывочной жидкости повышают, а при бурении плотных твердых пород – уменьшают. Бескерновое бурение
Сос = Суд.·Д (8) Где: Суд – удельная нагрузка на 1 см диаметра долота, КН; Д - диаметр долота в см. Рекомендуемые удельные нагрузки КН/см Таб.17
При бурении мелкоабразивных пород окружная скорость долота рекомендуется в пределах 1-2 м/с, а в абразивных породах не более 1,0 м/с. Обычно частота вращения долота не превышает 300 об/мин.
Для эффективной очистки забоя от шлама скорость восходящего потока промывочной жидкости должна быть не менее 0,8 м/с при бурении мягких пород и не менее 0,4 м/с при бурении твердых пород. Очистка забоя от шлама обеспечивается при подаче промывочной жидкости в пределах 0,35 – 0,55 л/с на 1 см диаметра скважины. Нижний предел для твёрдых пород, верхний – для мягких.
lубт = 1,25 С/ q (1- pж/рм) (9) где С – осевая нагрузка, кН q – вес 1 м УБТ в кН pж – плотность промывочной жидкости, кг/л рм - плотность материала УБТ, кг/м3 1,25 – коэффициент увеличения осевой нагрузки Дубт = (0,8 -0,85) Ддол ^
|