Курсовая работа по бурению геологоразведочных скважин - Универсальный справочник

Пример курсовой работы студента 3 курса геологического факультета Воронежского государственного университета

Содержание

Введение
Глава 1. Бурение скважин
1.1. Выбор и обоснование способа бурения и основных параметров скважины
1.2. Выбор и обоснование проектной конструкции скважин
1.2.1. Расчет параметров многоствольной скважины
1.2.2. Составление ГТН
1.3. Выбор и обоснование бурового оборудования
1.4. Промывка скважины
1.4.1. Схема промывки скважины
1.4.2. Выбор промывочной жидкости
1.4.3. Очистка промывочного раствора от шлама
1.4.4. Расчет количества буровых растворов
1.5. Тампонаж скважины
1.5.1. Схема тампонирования скважины
1.5.2. Расчет количества тампонирующего раствора
1.6. Технология колонкового бурения
1.6.1. Технологические режимы бурения
1.6.2. Бурение по пласту полезного ископаемого
1.7. Ликвидация скважин
1.8. Техника безопасности
Часть 2. Проходка горноразведочных выработок
2.1. Выбор и обоснование типа, формы и размеров (сечения) горных выработок
2.2. Выбор и обоснование способа проходки, основного оборудования
2.3. Буровзрывные работы
2.3.1. Расчет рациональной длины заходки и глубины шпуров
2.3.2. Разметка и бурение шпуров
2.3.3. Обоснование выбора и расчет требуемого количества ВВ
2.3.4. Обоснование способа и выбор средств взрывания
2.3.5. Хранение взрывчатых веществ.
2.4. Вентиляция горных выработок
2.5. Уборка отработанной породы
2.6. Крепление горных выработок
2.7. Водоотлив и освещение
2.8. Ликвидация горных выработок
2.9. Техника безопасности
2.9.1. Техника безопасности при проходке разведочных вертикальных горных выработок
2.9.2. Техника безопасности при проведении взрывных работ
Список использованных источников

Введение.

Целью работы является закрепление и углубление знаний, полученных в процессе изучения курса “Техника разведки”. Данный проект подробно рассматривает все основные операции, связанные с бурением скважин и проходкой горных выработок, а так же дополнительные мероприятия, необходимые для успешного проведения геолого-разведочных работ.

Основой для выполнения работы является задание №33:

Подсечь 2 двуствольными скважинами линзообразную залежь нефелин-апатитовых руд мощностью 80 м с углом падения 40° на ЮЗ, залегающую на контакте рисчорритов и йолит-уртитов. Глубина подсечения основным стволом 430 м. Приращение зенитного угла 3° (выполаживание), азимутального 1° (положительное), интервалы замеров 50 м. Дополнительным стволом надо подсечь залежь выше точки подсечения основного ствола.
Пройти 2 шурфа глубиной 22 м каждый.
Пройти 15 канав длиной 35 м каждая.

Проектные геологические разрезы:

по основному стволу скважины: 0,0-3,0 – наносы; 3,0-430,0 – йолит-уртиты, в интервале 180,0-210,0 – зона дробления; 430,0-510,0 – нефелин-апатитовая руда; более 510,0 – рисчорриты.
по шурфам: 0,0-3,0 – наносы; 3,0-22,0 – нефелин-апатитовая руда.
по канавам: 0,0-2,5 – суглинки; 2,5-3,0 – нефелин-апатитовая руда.

Глава 1. Бурение скважин.

1.1 Выбор и обоснование способа бурения и основных параметров скважины.

При разведке твердых месторождений твердых полезных ископаемых применяются колонковое, роторное и ударно-канатное бурение скважин.

В данном проекте для бурения скважин выбран колонковый способ бурения.

Колонковое бурение является основным техническим средством разведки месторождений твердых полезных ископаемых.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена курсовой

Оно также широко применяется при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях и на структурно-картировочных изысканиях при поисках нефтяных и газовых месторождений. Кроме того, это бурение применяется для различных инженерных целей. Колонковым способом могут буриться шурфы и разведочные шахты.

Колонковое бурение получило столь большое распространение по следующим причинам:

Оно помогает извлекать из скважины столбики породы – керна, по которым можно составить геологический разрез месторождения и опробовать полезное ископаемое.
Колонковым способом можно бурить скважины под различными углами к горизонту, различными породоразрушающими инструментами в породах любой твердости и устойчивости. Из подземных выработок можно бурить восстающие скважины.
Бурить скважины малых диаметров на большую глубину, применяя относительно легкое оборудование.

Глубины колонковых скважин различные – от нескольких метров до нескольких тысяч метров.

К недостаткам колонкового бурения относятся высокая аварийность и низкий выход керна при проходке рыхлых, неустойчивых и трещиноватых пород.

Диаметры колонок скважин зависят от целей их проходки и от типа породоразрушающего инструмента.

При алмазном способе скважины бурятся в основном коронками диаметром 76, 59 и 46 мм. При твердосплавном бурении разведочных скважин чаще применяют коронки диаметром 92, 76, 59мм, а при инженерно-геологических изысканиях применяются коронки диаметром 190, 151, 132 и 112мм. (Воздвиженский, 1979)

В общем случае глубина скважин определяется необходимостью полного подсечения тела полезного ископаемого. При этом углубление подстилающей породы должно быть 2-20м.

По условию глубина подсечения рудного пласта 430м, мощность пласта 80м, углубление в подстилающие породы 10м. Общая глубина скважины 520м.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

В общем случае ствол скважины должен по возможности пересекать пласт под углом близким 90⁰.

По заданию аз.пад. рудного пласта ЮЗ, угол падения 40. Т.к. угол падения рудного пласта 40, то выбирается бурение искривленной скважины, чтобы сэкономить время и средства.

Начальный зенитный угол Q забуривания зависит от глубины скважины.

Если глубина скважины до 300м, Q>20⁰

300-800м, Q 5-20⁰

>800м, Q 2-5⁰.

Т.к. глубина скважины 520 м, то Q должно быть в интервале 5-20⁰, а именно выбранный угол равен 12⁰.

Начальный азимутальный угол забуривания зависит от аз.пад. рудного пласта: α = аз.пад.-⁺180⁰

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

α = 225-180=45 СЗ

В общем случае конечный диаметр скважины должен быть минимально необходимым. При бурении скважины алмазными коронками d_к= 46-59мм, при твердосплавном бурении d_к= 76мм.

Распределение объемов буровых работ по категориям.

№ п/п	Название горной породы	Категория по буримости	Объемы работ, м
По одной скважине	По совокупности скважин (2)
По основному стволу
1	Наносы	І	3	6
2	Йолит-уртиты	VIII	177	354
3	Зона дробления	VIII	30	60
4	Йолит-уртиты	VIII	220	440
5	Нефелин-апатитовая руда	VIII	80	160
6	Рисчорриты	VIII	10	20
По дополнительному стволу
1	Йолит-уртиты	VIII	200	400
2	Нефелин-апатитовая руда	VIII	80	160
3	Рисчорриты	VIII	10	20

Т.к. при бурении будет применяться алмазное и твердосплавное бурение, то d_к= 59мм.

1.2 Выбор и обоснование проектной конструкции скважин.

Конструкцией скважины называется ее технический разрез, в котором указаны диаметры бурения по интервалам глубины, диаметры обсадных труб и глубины их установки, места и способы тампонажа, технологические параметры бурения по интервалам глубин.

Бурение скважин будет осуществляться по типовому профилю по данному типу разреза.

Для построения многоствольной скважины используется графо-аналитический способ.

1.2.1 Расчет параметров многоствольной скважины.

Расчет искривления скважин.

Исходя из условий проектного задания, пласт полезного ископаемого (нефелин-апатитовая жила) имеет наклонное залегание: 40⁰на ЮЗ. Поэтому для осуществления встречи стволов скважины с нефелин-апатитовой жилой под углом от 90 до 70⁰ необходимо бурение искривленных скважин.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Для расчета радиуса искривления стволов скважин используется графоаналитический способ:

Для правильного предопределения угла встречи ствола скважины с пластом полезного ископаемого, нужно определить рациональный начальный зенитный и азимутальный углы.

Исходя из данных о положении пласта бокситов в пространстве, выбираются начальные углы забуривания скважин. Зенитный угол – 12⁰, азимутальный (по румбу противоположный азимуту падения пласта) – 45⁰.

Исходя из проектных данных о приращениях азимутального и зенитного углов (Δα =1⁰ положительное, ΔQ =3⁰), строится таблица статистических замеров для этих углов (табл. 1), где, согласно приращениям, рассчитываются углы для каждого интервала замеров (50 м). Далее по соответствующим формулам (α₁+α₂)/2 и (Q₁+Q₂)/2 рассчитываются средние значения зенитных и азимутальных углов, где α₁, α₂ и Q₁,Q₂ – значения соседних замеров.

По результатам этих подсчетов строится типовой профиль (проекция скважины на вертикальную плоскость) и инклинограмма (проекция скважины на горизонтальную плоскость) (приложение. 1,2).

Эти построения служат основным руководством для буровой бригады для установления первоначального положения бурового снаряда при забуривании и дальнейшего искривления скважины.

Таблица 1.

Статистические замеры зенитного и азимутального углов.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Глубина Замеров, м	Q cp, град.	α ср, град.	Интервал Замера, м	Q ср, град.	α ср, град.
0	12	45	0 – 50	13	45,5
50	14	46	50 – 100	15	46,5
100	16	47	100 – 150	17	47,5
150	18	48	150 – 200	19	48,5
200	20	49	200 – 250	21	49,5
250	22	50	250 – 300	23	50,5
300	24	51	300 – 350	25	51,5
350	26	52	350 – 400	27	52,5
400	28	53	400 – 450	29	53,5
450	30	54	450 – 500	31	54,5
500	32	55	500 – 520	32,5	55,25
520	33	55,5

Далее необходимо рассчитать параметры многоствольной скважины.

По условиям задания, дополнительным стволом нужно подсечь нефелин-апатитовую жилу, выше точки подсечения его основным стволом. Следовательно, расстояние до места подсечения пласта дополнительным стволом нужно откладывать от места подсечения пласта основным стволом в северо-восточном направлении (на рисунке, ориентированном своей плоскостью с СВ на ЮЗ – справа от основного ствола). Определяется угол встречи дополнительного ствола с пластом нефелин-апатитовой руды. Расстояние между точками подсечения обоих стволов должно быть в пределах от 50 до 150 м. Для данного проекта оно составляет 150 м.

Далее выбирается точка забуривания дополнительного ствола М. Она должна находиться на глубине ниже 10м от башмака колонны обсадных труб, следовательно, дополнительный ствол забуривается на глубине 230 м.

Рассчитывается радиус кривизны ствола и приводится схема подсечения нефелин-апатитовой жилы двуствольной скважиной (рис. 2.)

Интенсивность зенитного и азимутального искривления численно равны:

I _α= Δ α/ Δ L = 1/50 = 0, 02

I _Q = Δ Q/ Δ L = 2/50 = 0, 04, где

Δ α – приращение азимутального угла

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Δ Q – приращение зенитного угла

Δ L – интервал между замерами равный 50м.

Радиус кривизны основного ствола скважины:

R = 38,2/ I _Q= 38,2/0,04 = 955м

Угол встречи основного ствола скважины:

γ =86°

Построение дополнительного ствола скважины.

Точка забуривания дополнительного ствола скв находится на глубине примерно 10м за последней колонной обсадных труб, в данном случае на глубине 230 м.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Расстояние от точки подсечения (точка А) основным стволом рудного пласта до точки подсечения (точка Б) дополнительного ствола должно быть 50-150м (1-3см). См приложение № 2.

Глубина дополнительного ствола скважины:

L = (α*R)/38,2

L = (45*281)/38,2 = 295м, следовательно общая глубина равна 295 м.

Радиус кривизны дополнительного ствола скважины:

R = 281м

Угол встречи дополнительного ствола скважины:

γ = 115⁰

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

1.2.2 Составление геолого-технического наряда (ГТН).

Геолого-технический наряд представляет собой таблицу, в которой учтены все числовые параметры, которыми буровая бригада будет пользоваться в процессе бурения. Сюда включены все рекомендуемые параметры режима бурения, а так же характеристика геологического разреза, категории пород и конструкция скважин с учетом вертикального масштаба.

Конструкция скважины определяется на основании геолого-технических условий бурения, выбранного конечного диаметра проектной глубины скважины.

Проектная глубина 520м.

d_к= 59мм.

Категория пород по буримости: I, VIII.

Способы бурения основного ствола скважины:

— в интервале от 0,0 до 3,0м — твердосплавное бурение;

— в интервале от 3,0м до конца скв (520м) – алмазное бурение.

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Интервалы бурения с осложненными условиями бурения, согласно приведенного геологического разреза, следующие:

наносы 0,0-3,0;
зона дробления 180,0-210,0.

Осложненными считаются условия, требующие специальных технологических операций при бурении в этих интервалах.

Предусматривается перекрытие интервалов с осложненными условиями бурения колоннами обсадных труб и производство затрубного цементного тампонажа на 10м выше и 10м ниже раздробленных пород.

Тампонаж проводится с целью гидроизоляции:

— устья скв в интервале 0,0 – 3,0м ;

— зоны дробления в интервале 170,0 – 220,0м .

Диаметры обсадных труб 89мм и 73мм соответственно интервалам.

Промывка основного ствола скважины:

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

— в интервале 0,0 – 3,0м – промывка глинистым раствором;

— в интервале 3,0 – 520,0м – промывка технической водой.

Способы бурения дополнительного ствола скважины:

— в интервале от 230,0 до 520,0м – алмазное бурение.

Промывка дополнительного ствола скважины:

— в интервале 230,0 – 520,0м – техническая вода.

1.3. Выбор и обоснование бурового оборудования.

Буровое оборудование должно быть минимально необходимым для бурения проектируемой скважины. (Оборудование выбирается по книге). Оно выбирается в зависимости от глубины бурения, диаметра скв, способа бурения. Исходя из глубины скв (520м), конечного диаметра (59мм) и колонкового способа бурения проектом предусматривается применение установки колонкового бурения — УКБ-5

Передвижная буровая установка УКБ-5П (УКБ-500/800) является модификация установок 5 класса (ГОСТ 7959-74).

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

В состав установки входят:

— буровой станок СКБ – 5;

— буровая мачта БМТ – 5;

— передвижное буровое здание ПБЗ – 5;

— контрольно-измерительная аппаратура «Курс — 411»;

— транспортная база ТБ – 15;

— буровой насос НБ4 – 320/63(2 шт.);

— грузоподъемные принадлежности:

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

элеватор – 50;

элеватор 50/54;

вертлюг-пробка – 50;

вертлюг-пробка – 54;

полуавтоматический элеватор;

— труборазворот РТ – 1200.

Станок СКБ – 5 оснащен контрольно-измерительной аппаратурой «Курс — 411»,в которую входят:

— индикатор веса бурового снаряда, Н 50000

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

— индикатор усилия на крюке, Н 80000

— измеритель нагрузки, Н 25000

— манометр для измерения давления, Н/см² 0 – 1000

— индикатор механической скорости бурения, м/ч 0 — 3; 0 – 15

Техническая характеристика буровой установки УКБ – 5

Параметры	УКб – 5
Глубина бурения при конечном диаметре скв 59мм, м	800
Начальный диаметр скв	151
Диаметр бурильных труб	50;54;63;68
Частота вращения, об/мин	120;260;340;410;540;720;1130;1500
вверх	85000
вниз	65000
Грузоподъемность лебедки, кг	3500
Скорости навивки каната на барабан, м/с	0,7-6,0
Мощность электродвигателя для привода бурового станка, кВт	30
Мощность буровой установки, кВт	98
Высота мачты, м	19
Длина свечи, м	13,5
Тип бурового насоса	НБ – 320/63
Число буровых насосов	1
Минимальный расход, л/мин	320
Максимальное давление, Н/ см²	400
Мощность электропривода насосов, кВт	22
Длина	10,70
Ширина	4,56
Высота	19,10
станка	2200
установки	17500

1.4. Промывка скважин.

Колонковое бурение проводится с промывкой.

Основные назначения промывки скважин:

очистка забоя скв от разбуренной породы и вынос ее на поверхность;
охлаждение породоразрушающего инструмента;

укрепление неустойчивых стенок скв.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

1.4.1. Схема промывки скважин.

Существует три способа промывки скв с выходом промывочной жидкости на поверхность земли: прямая, обратная и комбинированная.

В данном проекте выбрана прямая промывка. В этом способе промывочная жидкость, нагнетаемая насосом, проходит по колонне бурильных труб, затем между керном и колонковой трубой, омывает забой, охлаждает породоразрушающий инструмент, захватывает с забоя частицы разрушенной породы, поднимается вверх по кольцевому пространству между бурильными трубами и стенками скв и, наконец, выходит на поверхность земли. (Воздвиженский,1979)

Достоинства прямой промывки:

способствует увеличению скорости бурения;
позволяет закреплять стенки скв;
технически простой и дешевый.

Недостатки прямой промывки:

размываются стенки скв;
низкий выход керна;
повышенный расход промывочной жидкости.

Для пород, слагающих заданный геологический разрез, указанные недостатки не имеют значения.

При прямой промывке жидкость насосом 1 нагнетается по нагнетательному шлангу 2 подается к забою по бурильной колонне 3, охлаждает породоразрушающий инструмент 4, омывает забой и поднимается по кольцевому пространству между стенками скважины и колонной бурильных труб, транспортируя на поверхность разбуренную породу.

1.4.2. Выбор промывочной жидкости.

Основные типы промывочной жидкости:

техническая вода (пресная, морская, рассолы) применяется при алмазном бурении в устойчивых породах;
глинистый раствор применяется при твердосплавном бурении в трещиноватых, рыхлых, сыпучих, плывучих и других слабоустойчивых породах для предотвращения обвалов, а также в трещиноватых скальных породах для борьбы с потерей циркуляции.

Назначение глинистых растворов:

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

глинизация стенок скв;
удержание шлама во взвешенном состоянии;
создание повышенного противодавления на пласт;
облегчение транспортирования шлама по стволу;
предохранение бурового инструмента от коррозии благодаря глинистой корке, покрывающей всю поверхность инструмента. (Воздвиженский, 1979)

В качестве промывочной жидкости:

— в интервале 0,0 – 3,0м – промывка глинистым раствором;

— в интервале 3,0 – 520,0м – промывка технической водой.

1.4.3. Очистка промывочного раствора от шлама.

Очистка промывочной жидкости, в частности глинистого раствора, от шлама осуществляется в желобах, отстойниках и гидроциклонах.

Очистка в желобах и отстойниках. Желоба металлические или деревянные шириной 30см, высотой 25см укладывают с уклоном 1см на 1м длины. По дну желобов через 1м друг от друга ставят съемные перегородки высотой 15см, заставляющие жидкость двигаться зигзагообразно, способствующие разрушения структуры глинистого раствора и оседанию шлама. Длина желобов 14 – 17м.

Недостатки очисти промывочной жидкости в желобах и отстойниках:

1) они занимают много места;

2) должны регулярно очищаться от шлама;

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

3) зимой их трудно утеплять. (Воздвиженский,1979)

1.4.4. Расчет количества буровых растворов.

Объем бурового раствора V = V₁ + V₂ + V₃, м³, где

где

D-средний диаметр скважины;

Н-глубина скважины;

V₂ = 2 – 5 м³ – объем резервуаров для хранения бурового раствора;

V₃ = (2 — 5)* V₁ и более – потеря бурового раствора в скважине, которая зависит от степени трещиноватости пород.

Расчет количества глинистого раствора для основного ствола скважин.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

D = 93мм = 0,093м;

Н = 3м;

V₁= (3,14*(0,093²/4))*3=0,0205 м³

V₂ = 4 м³

V₃= 4* V₁ = 4*0,0205 = 0,082 м³

V = 0,0205 +4+0,082 = 4,1025 м³для одной скв.

2*V = 4,1025 *2 = 8,205м³ для двух скв.

Расчет количества технической воды для основного ствола скважин.

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

D = 76мм = 0,076м;

Н = 517м;

V₁= (3,14*(0,076²/4))*517= 2,36 м³

V₂ = 4 м³

V₃ = 4*2,36 = 9,44 м³

V = 2,36+4+9,44 = 15,8 м³ для одной скв.

2*V = 2*15,8 = 31,6 м³ для двух скв.

Расчет количества технической воды дополнительного ствола скважины:

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

D = 59мм =0,059м;

Н = 295м;

V₁= (3,14*(0,059²/4))*295 = 0,8 м³

V₂ = 4 м³

V₃ = 4*0,8 = 3,2 м³

V = 0,8 + 4 + 3,2 = 8 м³для одной скв

2*V = 8*2 = 16 м³ для двух скв

1.5. Тампонаж скважин.

Тампонирование скважины – комплекс работ по гидроизоляции отдельных ее интервалов.

Цели тампонажа:

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

разделение и изоляция водоносных и других горизонтов;
укрепление стенок скв;
ликвидация водопроявлений;
устранение поглощения промывочной жидкости;
защита подземных вод от загрязнения.

Проектом предусматривается затрубный цементный тампонаж.

Цементом называется вяжущее вещество, которое, будучи замешано с пресной водой в тесто, твердеет как в воздухе, так и в воде. Цемент изготавливают путем тонкого измельчения клинкера(обожженной до спекания смеси известняка и глины) совместно с гипсом в количестве, необходимом для регулирования сроков схватывания и твердения. (Воздвиженский,1979)

Тампонаж производится в интервалах зоны поглощения и самого нижнего слоя представленного песком, т.е. где установлены обсадные трубы с целью гидроизоляции:

устья скважины в интервале 0,0 – 3,0м;

зоны поглощения в интервале 170 – 220м.

1.5.1. Схема тампонирования скважины.

Проектом выбрана схема тампонирования двумя пробками. Тампонаж по способу «с двумя пробками» наиболее надежный, но и наиболее сложный способ, при котором процесс цементации распадается на два этапа.

Первый этап.

Подготовка забоя скв, заключающаяся в его очистке, а в некоторых случаях – и расширении. Для очистки скв обсадные трубы поднимаются с забоя на 0,5-1,0м. На верх колонны обсадных труб навинчивают специальную головку для цементации и присоединяют шланг промывочного насоса, при помощи которого промывочную жидкость нагнетают в обсадные трубы. Под давлением насоса промывочная жидкость вытесняется из обсадных труб в затрубное пространство и поднимается до устья скв. Такую промывку затрубного пространства производят для того, чтобы облегчить проникновение в него цементного раствора.

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Второй этап.

После промывки затрубного пространства колонна обсадных труб остается подвешенной над забоем, головку для цементации свинчивают с обсадных труб, а в трубы опускают нижнюю пробку, которую при помощи штанг подталкивают на некоторое расстояние. Сверху этой пробки наливают (специальным насосом) цементный раствор, поверх которого вновь вставляют верхнюю пробку. Таким образом, цементный раствор становится зажатым меду двумя пробками. На верхнюю пробку нагнетают промывочную жидкость, которая проталкивает обе пробки и раствор между ними к забою скв. Закачку промывочной жидкости продолжают до тех пор, пока верхняя пробка не встретится с нижней, которая по выходе из труб останавливается на забое, а цемент выжимается в затрубное пространство. Как только прекратится заталкивание пробки, немедленно прекращается подача промывочной жидкости, освобождаются хомуты простых труб и колонна под действием собственного веса или при применении добавочного давления опускается на забой. СКВ в таком состоянии оставляют в течение 1-3 суток, что зависит от качества цемента и др. условий. Для тампонажных работ при бурении скв используют специальный сорт цемента – тампонажный. Техническими условиями предусматриваются сроки начала и окончания схватывания цементного раствора. а — начало закачки цемента;

б — конец закачки цемента;

в — начало подъема цемента в затрубное пространство;

г — конец цементации.

1 — запорный кран, 2 — манометр, 3 — головка для цементации, 4 — верхняя часть пробки, 5 — резиновые манжеты, 6 — нижняя часть пробки, 7 — обсадная труба, 8 – верхняя пробка, 9 — нижняя пробка.

1.5.2. Расчет количества тампонирующего раствора.

snimok , где

D – диаметр скв;

d^–наружный диаметр обсадных труб;

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

H – высота зоны тампонажа.

Интервал 0,0 – 3,0м

D = 93мм = 0,093м;

d = 89мм = 0089м;

Н = 3м.

V_ЦР =3.14/4*(0.093² – 0.089²)*3 = 0,00172 м³ для одной скв

2* V_ЦР = 2*0,00172 = 0,00344 м³ для двух скв

Интервал 170 – 220м

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

D = 76мм = 0,076м;

d = 73мм = 0,073м;

Н = 50м.

V_ЦР = 3,14/4*(0,076² – 0,073² )*50 = 0,01758 для одной скв

2* V_ц.р. = 2*0,01758 = 0,03516 м³ для двух скв

1.6. Технология колонкового бурения.

В зависимости от категории пород можно задавать разные режимы бурения, параметрами которого является :частота вращения бурового снаряда, осевая нагрузка и объем подачи промывочной жидкости в единицу времени. Режимы бурения разные для победитового и алмазного бурения. Коронки также изготовляются разными по конструкции для разных категорий пород.

1.6.1. Технологические режимы бурения.

Интервал 0,0 – 3,0м.

Бурение осуществляется твердосплавной коронкой марки М1 диаметром 93мм. Бурение осуществляется при минимальных скоростях 100-120 об/мин. Промывка осуществляется глинистым раствором без циркуляции промывочной жидкости. Осевая нагрузка на основной резец 400-500Н. После проходки данного интервала скв обсаживается трубами диаметром 89мм до глубины 3м. Производится затрубный цементный тампонаж скв.

Интервал 3 – 180 м.

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Бурение осуществляется алмазной коронкой типа 03И5 диаметром 76 мм. Бурение осуществляется при скорости 700-1000 об/мин. Промывка осуществляется технической водой при скорости 40-60 м/с. Осевая нагрузка 13000-17000 Н.

Интервал 180-220м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой типа 03И5 диаметром 76мм. Бурение осуществляется при скорости 400-600 об/мин. Промывка осуществляется технической водой при скорости потока 50-80м/с. Осевая нагрузка 6000-8000Н. После проходки данного интервала скв обсаживается трубами диаметром 73мм до глубины 220м. Производится затрубный цементный тампонаж скв в интервале 170-220м.

Интервал 220-520 м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой типа 03И5 диаметром 59мм. Промывка осуществляется технической водой при скорости потока 40-60м/с. Осевая нагрузка 13000 — 17000 Н. Частота вращения 700-1000 об/мин.

Следует отметить, что бурения дополнительного ствола скважины производится после ликвидационного тампонажа основного ствола скважины до точки (М) (см. приложение №2). Только после этого ставится отклоняющий клин и производится бурение дополнительного ствола скважины.

1.6.2. Бурение по пласту полезного ископаемого.

Интервал 430 – 510м.

Бурение ведется с соблюдением всех правил, обеспечивающих необходимый выход керна. Бурение осуществляется коронкой типа 03И5 диаметром 59мм.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

По полезному ископаемому бурят в следующем порядке:

определяют контакт пустых пород с полезными ископаемыми;
скв подготавливают к бурению по п.и.
бурят непосредственно по п.и.;
отрывают керн и поднимают его.

Перед бурением по пи проводят следующие мероприятия по подготовке скв:

промывают скв до полного удаления шлама;
извлекают оставшийся керн пустых пород;
производят контрольный замер глубины скв;
готовят нужный буровой снаряд для бурения по пи.

Плохой выход керна получается при бурении в горных породах: мягких, легко размываемых промывочной жидкостью; рыхлых, сыпучих и плывучих; слоистых и неоднородных по составляющим слоям; подверженным избирательному истиранию и размыванию; сильнотрещиноватых, брекчированных, сильно раздробленных, растворяемых промывочной жидкостью(минеральные соли).

Неудовлетворительный выход керна получается в результате его истирания, а также из-за заклинивания и выпадения керна во время подъема. Чем продолжительнее на забое работает колонковый снаряд, тем чаще может происходить подклинивание, истирание и размыв керна.

Истирание и разрушение керна усиливаются при бурении затупленными коронками, при погнутости колонковой трубы, при вибрации и биении колонкового снаряда. Большие скорости промывочной жидкости в кольцевом зазоре между керном и коронкой могут быть причиной подклинивания и размывания керна.

Для повышения выхода керна в разрушающихся и размывающихся породах рекомендуется:

ограничивать время работы коронки на забое, максимально повышая скорость бурения;
уменьшать скорость потока в зазоре между керном и внутренней стенкой коронки;
не допускать в работу искривленные колонковые и буровые снаряды, у которых нарушена соосность;
не применять затупившихся коронок;
создавать в керноприемной трубе восходящий поток, препятствующий самозаклиниванию керна;
тщательно заклинивать керн и проверять заклинивание перед подъемом снаряда;
после заклинивания керна сбрасывать в бурильную колонну шаровой клапан для перекрытия осевого отверстия переходника и предохранения керна от выдавливания из колонковой трубы при подъеме жидкостью, наполняющей бурильную колонну;
при бурении по легкоразмываемым и разрушающимся пластам(углям, марганцевым и рыхлым железным рудам, бокситам) применять двойные колонковые снаряды (ДКС).
При неглубоком бурении при проведении скважин в мягких и средних породах применять безнасосное бурение с расхаживанием снаряда для возбуждения пульсирующей обратной циркуляции;
При бурении в минеральных солях применять для промывки скважин насыщенные растворы этих солей. (Воздвиженский,1979)

1.7. Ликвидация скважин.

Пробурив скважину, производят контрольный замер ее глубины, измерение зенитного и азимутального углов через установленные интервалы (по условию через 50м) и геофизические исследования (каротаж). Затем приступают к извлечению обсадных колонн и ликвидационному тампонированию скважины.

Ликвидационное тампонирование. Цель ликвидационного тампонирования состоит в том, чтобы изолировать все водоносные пласты и пласты полезного ископаемого, подлежащего разработке, от поступления в них воды по скважине и по трещинам из изолируемого водоносного пласта и устранить возможность циркуляции подземных вод по стволу скважины при извлечении обсадных труб и ее ликвидации.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Для ликвидационного тампонирования скважины, пройденной в скальных и полускальных породах, применяют цемент, в породах глинистых – пластичную жирную глину. Скважина, пробуренная с применением глинистого раствора и тампонируемая цементом, перед тампонированием промывается водой для разглинизации. Цементный раствор нагнетают насосом через бурильные трубы, опущенные до забоя. По мере заполнения скважины цементным раствором бурильные трубы приподнимают. После подъема насос и бурильные трубы должны быть промыты водой для очистки от остатков цементного раствора.

При тампонировании глиной ее замачивают, приготовляют густое глиняное тесто, затем с помощью глинопресса или вручную готовят цилиндры из глины. Глиняные цилиндры опускают на забой скважины в длинной колонковой трубе и, приподняв колонковую трубу на 1,0 -1,5м над забоем, выпрессовывают с помощью насоса давлением воды обычно при 1,0 -1,5МПа. Для надежности каждую порцию тампонажной глины трамбуют металлической трамбовкой.

Для ликвидационного тампонирования глубоких скважин хорошо зарекомендовали себя:

глинисто – цементный раствор, изготовляемый на базе глинистого раствора повышенной вязкости. На 1м³ глинистого раствора добавляют 120 – 130 кг тампонажного цемента и 12кг жидкого стекла;
в Донбассе для тампонирования законченных скважин применяют отверждаемый глинистый раствор(ОГР) следующего состава: нормальный глинистый раствор 64%; формалин- 11%; ТС-10 – 25%. ТС – 10 представляет собой темно-коричневую жидкость, изготовленную из смеси сланцевых фенолов, этиленгликоля и раствора едкого натра.

В ряде разведочных районов к тампонажным растворам добавляют песок.

При наличии полного поглощения промывочной жидкости на интервале скважины выше зоны поглощения устанавливают деревянные пробки.

В устье ликвидационной скважины оставляют обсадную трубу (репер) с цементной пробкой. На трубе отмечают номер и глубину скважины, а также предприятие, выполнявшее бурение. (Воздвиженский,1979)

Расчет количества ликвидационного материала.

snimok , где

V_{л. м.} — объем ликвидационного материала;

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

D = 76мм = 0,076м– средний диаметр скв;

Н = 520м – высота скв;

V_{л. м.} = (3,14*0,076²/4)*520=2,358 м³ для одной скв.

V_{л. м.} *2 = 2,358*2 =4,716 м³ для двух скв.

1.8. Техника безопасности.

При производстве буровых работ необходимо руководствоваться «Правилами безопасности при геологоразведочных работах».

Руководство буровыми геологоразведочными работами может быть возложено исключительно на лиц, имеющих на это право(инженер, техник, буровой мастер). Управление буровыми станками, буровыми механизмами, а также обслуживание двигателей, компрессоров электроустановок должно производиться лицами, имеющими на это право, подтвержденное соответствующим документом. Все рабочие, как вновь принимаемые, так и переводимые на др. работу, допускаются к выполнению работ только после прохождения инструктажа по вопросам техники безопасности и обучения безопасным методам труда. Повторный инструктаж всех рабочих по технике безопасности должен проводиться не реже одного раза в полугодие. Проведение обучения и повторного инструктажа должно быть зарегистрировано в «Журнале регистрации обучения и всех видов инструктажа по технике безопасности».

Буровой агрегат должен проверяться в начале смены бурильщиком и периодически, но не реже одного раза в декаду, буровым мастером.

Результаты проверки должны записываться бурильщиком в буровой журнал, а буровым мастером в «Журнал проверки состояния техники безопасности». Обнаруженные неисправности должны устраняться до начала работ.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Запрещается работать при неисправных узлах станка, насоса, двигателей пусковой аппаратуры, неисправном слесарном, буровом, вспомогательном и технологическом инструменте.

Буровая установка должна быть обеспечена комплектом приспособлений и устройств для безопасного ведения работ и средствами индивидуальной защиты. Особое внимание уделяется ограждению вращающихся частей механизмов и защите от поражения электротоком.

Буровое здание должно быть освещено в соответствие с санитарными нормами, обеспечено умывальником, полотенцами и мылом, бачком для кипяченой воды, аптечкой.

Все рабочие работают только в спецодежде и в защитных касках, для хранения одежды необходимо иметь специальное помещение или шкаф.

Технологические режимы бурения должны соответствовать, указанным в геолого-техническом наряде. Контрольно-измерительная аппаратура должна быть исправна.

В процессе работы систематически проводится проверка состояния техники безопасности и санитарии лицами, ответственными за состояние техники безопасности.

При использовании в зимнее время печного отопления буровых вышек необходимо серьезное внимание обращать на выполнение требований пожарной безопасности. Пол под печкой и вокруг нее на расстоянии 0,5м обязательно следует покрывать листовой сталью. Стену здания у печи необходимо оббить стальным листом с асбестовой прокладкой или засыпать песком пространство между листом и стеной. Расстояние от стены до печи должно быть не менее 0,7м. печные трубы должны быть выведены выше крыши бурового здания не менее чем на 1,5м, а в местах проведения их через деревянные конструкции должны быть обернуты асбестом.

Запрещается применять факелы и др. источники открытого огня для аварийного освещения, а также для разогрева дизельной установки и масляных баков буровых станков. (Правила безопасности при геологоразведочных работах, 1980; Советов, 1980).

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Глава 2. Проходка горноразведочных выработок.

2.1. Выбор и обоснование типов, форм и размеров(сечения) горных выработок.

Канава – узкая протяженная поверхностная горная выработка, глубиной до 3м. Поперечное сечение канав обычно трапециевидное шириной по дну канавы 0,4-1,0м. Протяженность канав зависит от их назначения и может быть от нескольких до сотен метров. В большинстве случаев канавы проходят с целью вскрытия коренных горных пород или тел полезных ископаемых, не затронутых выветриванием, когда они перекрыты наносами мощностью до 3-5м.

Согласно заданию, необходимо пройти 15 канав, длиной 35м каждая.

В проекте выбрано трапециевидное сечение. Только в устойчивых горных породах стенки канавы могут быть вертикальными, да и то только в тех случаях, когда величина углубки в коренные породы будет небольшой. Во всех остальных случаях, особенно при проходке наносов, стенкам должен быть обеспечен необходимый угол наклона α с тем, чтобы предохранить их от обрушения.

Т.к. на коренных породах залегают наносы, то выбираем α = 45⁰.

Ширина дна канавы 0,6м.

Ширина канавы у поверхности 5,6м. (Ширина дна канавы 0,6м + 2а, где а = мощности песка = 2,5м)

Площадь сечения канавы S = S₁ + S₂, где

S₁ = (2,5*0,6 + 2*а)/2 = 3,25м² – площадь поперечного сечения наносов,

S₂ = 0,6*0,5= 0,3 м² — площадь поперечного сечения коренных пород (0,5м – углубление в нефелин-апатитовую жилу),

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

S = 3,25м²+0,3 м² = 3,55м²

Шурф – это вертикальная горная выработка прямоугольного поперечного сечения, длина которой может превышать параметры поперечного сечения в десятки раз. Согласно заданию, необходимо пройти 2 шурфа глубиной 22 м каждый. Проектный геологический разрез по шурфу:

Наносы	3м
Нефелин-апатитовая жила	19м

Учитывая особенности петрографического состава и физические свойства пород, а также технику и глубину проходки равную 22 м, принимаем прямоугольную форму поперечного сечения шурфов с размерами 2 м² ( 1,6*1,25).

2.2. Выбор и обоснование способа проходки и основного оборудования.

По канавам :

При проходке канав вручную осуществляют следующие операции:

разметка канавы;
разрыхление породы при помощи кайла;
выбрасывание породы на поверхность;
выравнивание стенок канавы.

При проходке канав в крепких и плотных рыхлых, а также мерзлых коренных породах осуществляется проходка с применением буро-взрывных работ. Выполняются следующие операции:

разметка линий канавы;
разметка шпуров;
бурение и очистка шпуров;
закладка ВВ и взрывание;
уборка взорванной породы с выбросом ее на поверхность;
выравнивание стенок и дна канавы.

Распределение пород по категориям буримости и выбор способа проходки

Приведены в таблице 2

Таблица 2 Распределение пород по категориям буримости и способу проходки.

№ пп

Наименование

породы

Кате-гория

Глубина проходки, м

Коэффи-циент крепости

Способ проходки

Суглинок

2,5

—

Ручной

Нефелин-апатитовая жила

XIII

0,5

Буровзрывной

Для проведения буровзрывного способа проходки требуется:

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Перфоратор
Компрессор
Комплект буров

Бурение шпуров для горных выработок осуществляется перфоратором ПА-23, имеющим следующие технические характеристики:

Вес, кг	23
Длина, мм	620
Диаметр поршня, мм	68
Число ударов поршня в минуту	1865
Расход воздуха, м³/мин при давлении 5 атм	2,35
Работы удара поршня, кГм	5,88
Максимальный крутящий момент, кг.см	85
Способ очистки шпура	Промывка и продувка

Характеристика буров и диаметр патронов приведены в таблице:

№ бура	Длина бура, мм	Диаметр головки бура, мм	Диаметр патрона, мм
1	500	43	32
2	1000	41	32

По шурфам:

При проходке шурфов выделяют следующие операции:

Подготовку площадки для заложения шурфа (удаление кустарника, камней, валунов).
Разметку контуров выработки.
Рыхление.
Проветривание забоя.
Подъем отбитой породы на поверхность.
Выкладку поднятой породы в кучки с установлением бирок.
Крепление шурфа (в случае необходимости).

Распределение пород по категориям буримости и выбор способа проходки приведены в таблице 3

Таблица 3 Распределение пород по категориям буримости и выбор способа проходки для шурфов.

№ пп

Наименование

Породы

Кате-гория

Глубина проходки, м

Коэффи-циент крепости

Способ проходки

Наносы

—

Ручной

Нефелин-апатитовая жила

XIII

Буровзрывной

Для проходки 3 м наносов применяется ручной способ. Далее высокая крепость пород определяет применение буровзрывной способа проходки.

При проходке шурфов ручным способом используются обычные про-ходческие инструменты. Выемка породы начинается с вруба, причем вруб производится по наиболее мягкому слою породы. Вруб глубиной 20-30 см производят в нижней части забоя, что удобнее для проведения раскайловки породы на всей площади забоя. Погрузку породы в бадьи производят вручную.

Подъем породы производят вручную в бадьях емкостью 0,05м³, используя обычный ручной вороток. Крепление выработки осуществляется в интервале 0-3м сплошной венцовой крепью.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Буровзрывной способ проведения выработок включает следующие проходческие операции:

бурение шпуров, их заряжение и взрывание;
проветривание забоя после взрыва;
уборка взорванной породы;
монтаж воздухопровода;
возведение крепи.

Наиболее трудоемкими операциями при буровзрывном способе проведения выработки являются бурение шпуров и уборка породы.

Шурфы оснащены для спуска и подъема людей, для удаления отработанной породы. Оснащение включает наземные сооружения (подъемный ворот), подъемные сосуды и погрузочные средства, а также механические лебедки.

Подъемный ручной ворот, сооружаемый из дерева, устанавливается он на выровненной площадке, на которой уложена основная проходческая рама шурфа.

В процессе проходке шурфов спуск и подъем людей и оборудования, а также уборка отработанной породы производится бадьями, емкостью 0,35м³. Скорость движения бадьи строго регламентируется в зависимости от глубины выработки. Связь между поверхностью и забоем поддерживается средствами сигнализации. Для спуска и подъема в бадьях людей и грузов применяются скальные канаты. Необходимый запас прочности каната равен 7,5 , диаметр каната не менее 7,7 мм.

Учитывая небольшой диаметр шурфов, при проходке применяется однобадьевый подъем.

Для проведения буровзрывного способа проходки требуется:

Перфоратор
Компрессор
Комплект буров

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Вес, кг	23
Длина, мм	620
Диаметр поршня, мм	68
Число ударов поршня в минуту	1865
Расход воздуха, м³/мин при давлении 5 атм	2,35
Работы удара поршня, кГм	5,88
Максимальный крутящий момент, кг.см	85
Способ очистки шпура	Промывка и продувка

Характеристика буров и диаметр патронов приведены в таблице:

№ бура	Длина бура, мм	Диаметр головки бура, мм	Диаметр патрона, мм
1	500	43	32
2	1000	41	32

2.3. Буровзрывные работы.

По канавам:

Буровзрывной способ проходки является наиболее сложным. Он включает ряд последовательных операций, составляющих вместе проходческий цикл:

1) разметка шпуров на забое выработки;

2) бурение шпуров;

3) зарядка шпуров ВВ;

4) взрывание зарядов (отпалка);

уборка разрыхленной взрывом породы;

По шурфам:

разметка шпуров на забое выработки;
бурение шпуров;
зарядка шпуров ВВ;
взрывание зарядов (отпалка);
вентиляция забоя
уборка взорваной породы;
монтаж воздухопровода;
крепление горной выработки;

Все буро- взрывные работы выполняются в строгом соответствие с паспортом этих работ.

Продолжительность рабочего дня горно-проходческой бригады- 6 часов.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

2.3.1. Расчет рациональной длины заходки и глубины шпуров.

По канавам:

Количество шпуров вычисляется по формуле:

, где

f –коэффициент крепости, S – площадь поперечного сечения выработки.

Коэффициент крепости f для нефелина с апатитом равен 10. S = 0,6*35 = 21 м² (35м – протяженность канавы)

N = 2.7*(10*21)^½=39

Количество шпуров 39.

Глубина шпуров при проходке канав будет определяться мощностью слоя, который необходимо взорвать.

snimok , где

Н – мощность, взрываемого слоя, 0.5м,

КИШ шпуров равен 0,7-0,9.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

соответственно равна 0,5 м.

По шурфам:

В общем случае для оценки глубины заходки используется формула

L_зах= (0,7-0,9)b, где b- ширина поперечного сечения шурфа, т. е. при b = 1м

L_зах= от 70 до 90см

Условия для определения рациональной длины заходки, которая определяется из общих производительных затрат труда на операции цикла из расчета на один погонный метр выработки:

сечение горной выработки-2м²;
средняя расчетная глубина шурфа –11м;
категория пород по буримости — категория XIII;
коэффициент крепости, f =10;
тип перфоратора –ПА-23;
крепление (крепление в интервале 0-3м осуществляется сплошной венцовой крепью, крепление остальной части шурфа осуществляется вразбежку);
количество шпуров на забое

количество шпуров на забое зависит от размера сечения выработки ипрочности пород, число шпуров на всю площадь забоя расчитывается по формуле Протодьяконова: ,

N = 2.7*(10*2)^½=12

Количество шпуров на забое-12 штук, продолжительность рабочего дня горно-проходческой бригады –6

часов

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Затраты труда в чел.час. на 1м горной выработки приведены в таблице 3.

Таблица 3

Затраты труда в чел.час. на 1м горной выработки.

№ п/п	Технологические опперации	Затраты труда на 1 пог.м, чел/час.	Пересчет с учетом L_зах
1.	Бурение шпуров	1,46	0,72
2.	Зарядка и взрывание шпуров	44 мин	44 мин
3.	Вентиляция	30 мин	30 мин
4.	Уборка породы	6,67	3,27
5.	Монтаж воздухопровода	0,56	0,27
6.	Крепление выработки (пастой с затяжкой стенок)	3,66	1,79
Производительные затраты	12,35	6,05

Для более наглядного представления строится график цикличности.

График цикличности.

Наименование операций	Время выполнения в часах и минутах	Рабочие часы смены
1	2	3	4	5	6
Бурение шпуров	43мин
Зарядка и взрывание	44мин
Вентиляция	30мин
Уборка породы	3ч14мин
Крепление	1ч 46мин
Монтаж воздухопровода	17мин

Зарядка и взрывание, а также проветривание горной выработки, осу- ществляемая после взрывов заряда взрывчатого вещества в шпурах, производится в нерабочее время, между сменами.

Длина заходки определяется из соотношения:

L_зах = (n*m)/Q_пр м, где

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

n-число проходчиков,

m- количество часов в рабочей смене,

Q_пр-производительные затраты в чел.час на 1м горной выработки

С учетом сечения шурфа в забое может находится только 1 человек. Количество часов в рабочей смене 6 часов. Следовательно, n = 1, m = 6, Q_пр=12,35.

L_зах =6/12,35=0,49 м

Следовательно, длина заходки L_зах =0.49м

Расчет длины шпуров:

Длина шпура (L_шп) связана с длиной заходки (L_зах) зависимостью-

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

η = L_зах/ L_шп,где

η – коэффициент использования шпура равный от 0,7 до 0,9

принимаем η =0,9 имеем:

L_шп = 0,6/0,8 = 0,61 м.

L_шп = 0,61 м.

2.3.2. Разметка и бурение шпуров.

По канавам:

Шпуры должны быть расположены таким образом, чтобы обеспечивались:

— равномерная работа каждого шпура, исключающая подрыв рядом расположенных зарядов;

— отбойка породы в контурах выработки, согласно проекта;

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

— равномерное дробление породы и измельчение ее до нужной крупности кусков, что обеспечивает наибольшую производительность породоуборочных работ.

Т.к. общее число шпуров 39, то то они будут расположены в один ряд.

Расстояние шпуров от стенок канавы 0,3м.

Расстояние между шпурами в ряду 0,9м.

По шурфам:

Количество шпуров на забое не зависит от размера сечения горной выработки и прочности горной породы.

N=12
Существуют следующие типы шпуров:

врубовые: они взрываются в первую очередь, работают в наиболее сложных условиях и их задача – образовать углубление и облегчить работу остальным шпурам;
вспомогательные: их задача – расширение вруба;
отбойные: их задача заключается в том, чтобы оторвать основную массу породы и придать горной выработке нужные размеры и форму, они взрываются в последнюю очередь.

Иногда в центре забоя оставляют один незаряженный шпур (его еще называют холостым) с целью более качественного разрыхления породы.

Схемы расположения шпуров на забое приведены на рисунке 2.3.2.2.

1-4 — врубовые шпуры

6-12 — оконтуривающие шпуры

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

2.3.3. Обоснование выбора и расчет требуемого количества ВВ.

Взрывчатыми веществами (ВВ) называют химические соединения или механические смеси, способные под воздействием внешнего импульса (нагревания, искры, удара) с огромной скоростью превращаться в другие химические соединения с образованием газов и выделением тепла.

Выбор ВВ определяется характером выработок (поверхностные или подземные), степенью увлажненности на забое, насыщенностью выработок газами и пылью. Учитывая эти характеристики, для проектных канав и шурфов предполагается использовать аммонит №9 порошкообразный. Характеристика взрывчатого вещества приводится в таблице.

Таблица 4 Характеристика взрывчатого вещества

Название

Передача детона ции,

см

Скорость детонации, м/сек

Бризантность, мм

Работоспособность, см³

Коэффициент работоспособности

Аммонит №9 порошкообразный

2500-3500

300

1,27

Для расчета ВВ необходимо:

определить удельный расход ВВ на 1 м³ горной породы;
рассчитать расход ВВ на одну заходку;

рассчитать расход ВВ каждого шпура.

Удельный расход ВВ определяется по формуле Н.М.Покровского:

g – удельный расход ВВ, кг/м³

g₁ – нормальный удельный расход (табличное значение), зависящий от крепости горной породы, кг/м³ (g₁= 0,49)

с – структурный коэффициент (с=1);

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

e – коэффициент работоспособности;

w – коэффициент зажима горной породы(w=1).

По канавам:

g= 0.49*1*1.27*1=0,622 кг/м³ для 1 м³.

По шурфам:

g= 0.49*1*1.27*1=0,622 кг/м³ для 1 м³.

Расход ВВ на одну заходку:

По канавам:

Q_зах=g*V_зах, где g – удельный расход ВВ, кг/м³

V_зах– объем заходки, м³

V_зах= L_зах*S = 0.5*21 = 10,5 м³

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

S=0.6*35=21м²

S – пдощадь поперечного сечения канавы, м³

Q_зах=0,622*10,5=6,5 кг

По шурфам:

Q_зах=g*V_зах, где g – удельный расход ВВ, кг/м³

V_зах– объем заходки, м³

V_зах= L_зах*S = 0,49*2 = 0,98 м³

S=2м²

L_зах=0.49м

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Q_зах=0,662*0,98=0,61кг-расход ВВ на одну заходку.

Определение зарядов шпуров: q_отб – заряд отбойных (окантуривающиих) и вспомогательных шпуров

q_вр– заряд врубого шпура

Q_зах– расход ВВ на одну заходку

n_отб–количество отбойных и вспомогательных шпуров

n_вр–количество врубовых шпуров

Q_зах= n_вр*1,4* q_отб+ n_отб* q_отб

Q_зах= q_отб*( n_вр*1,4+ n_отб)

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Q_отб= Q_зах/( n_вр*1,4+ n_отб)

Q_зах=0,61кг, n_вр=4, n_отб=8

q_отб = 0,61/(1,4*4+8)=0,045кг

q_вр=1,4* q_отб=1,4*0,037= 0,063кг

Заряд отбойного и вспомогательного шпура q_отб=0,044кг, заряд врубого шпура q_вр=0,063 кг. Будут применяться стандартные патроны ВВ. Стандартные аммонита №9 выпускаются массой 100г, 150г, 200г, 250г, и 300 граммов. Диаметр всех патронов 32 мм. Длинна патронов 12, 18, 24, 30, и 36 см соответственно их массе.

Для отбойного и вспомогательного шпура будет применяться половина стандартного 100 грамового патрона ВВ, для врубового шпура будет применяться один стандартный патрон ВВ массой 100 грамм. Следовательно, q_отб=0,05кг и q_вр=0,1кг

Определим расход взрывчатого ВВ на одну заходку с учетом применения стандартных патронов ВВ:

Q_зах= n_вр*1,4* q_отб+ n_отб* q_отб

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

q_вр=0,1кг, q_отб=0,05, n_вр=4, n_отб=8

Q_зах=0,1*4+8*0,05=0,8кг

Q_зах=0,8кг

Расход ВВ на одну заходку Q_зах=0,8 кг

Расход ВВ на на одну выработку:

По канавам:

1,1- коэффициент, учитывающий непредвиденные расходы ВВ и расходы, связанные с ликвидацией возможных отказов;

К- количество заходов.

Q=1,1*6,5*1=7,15 кг для одной канавы

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

По шурфам:

Определение расхода на одну выработку:

Q_выр= Q_зах*N_зах, кг, где

Q_зах =0,8 кг,

N_зах– число заходок

N_зах= L_г.в. / L_зах=22/0,49=44,9

Q_выр=0,8*44,9=35,9кг

Q_выр=35,9кг

Рассчитать расход ВВ на каждый вид горных выработок:

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

По канавам:

g_шп= Q_зах/N =5.6/39=0.144 кг = 144 г

Применяем стандартный патрон 150г. Т.к. патроны порошкообразного аммонита №9 выпускаются весом 0,15 кг, то предусматривается закладывание одного патрона в каждый шпур, следовательно количество патронов равно 32. Окончательный расход ВВ представлен в таблице 5.

Q_общ=15*Q=15*7,15=107,3 кг для 15 канав

Таблица 5

Q_зах	Q_общ
кг	патронов	кг	патронов
7,15	39	107,3	585

Длина зарядки равна длине патрона и составляет 180мм.

По шурфам:

Q_общ=1,1* Q_выр*N_выр , где

N_выр –число шурфов, N_выр=2

Q_общ=1,1*35,9*2=79

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Q_общ=79

Определение длины зарядки и длины забойки шпуров:

L_шп=L_заб+L_зар, где

L_заб–длина забойки шпура

L_зар– длина зарядки шпура, числено равна длине применяемого патрона ВВ

L_шп=0,61м

L_шп–длина шпура

Из этого определяем:

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

1) для отбойных и вспомогательных шпуров

L_зар = 0,06м

L_заб= 0,55м

2) для врубовых шпуров

L_зар= 0,12м

L_заб= 0,49м

2.3.4. Обоснование способа и выбор средств взрывания.

Выбор средств и способа взрывания шпуров определяется в первую очередь возможностью их применения в соответствии с правилами техники безопасности и с учетом экономической целесообразности.

Существуют следующие способы взрывания:

Огневой способ (Средства взрывания — огнепроводный шнур, средства его поджигания и капсюли-детонаторы.)
Электрическое взрывание (Способ взрывания — электропроводный шнур, источник тока и капсюли-электродетонаторы.)
Детонационный способ (Без применения капсюля-детонатора.)

По канавам:

В проекте выбран огневой способ для канав взрывания с использованием зажигательного патрона. Способ довольно прост, имеет легкость обеспечения, надежность взрывания в определенной последовательности и низкую стоимость. Но способ имеет и недостатки – это относительная опасность (нахождение взрывника непосредственно на месте производства взрыва) и невозможность проверки качества подготовки взрыва, затрудненность взрывания групп зарядов. Не исключен преждевременный подбой одного заряда другим.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Для огневого взрывания необходимо:

нарезать огнепроводный шнур на отрезки заданной длины;
изготовить зажигательные трубки;
изготовить патроны-боевики;
произвести заряжание и забойку шпуров;
зажечь отрезки ОШ, подсоединенные к патронам-боевикам;
уйти в безопасное укрытие.

Расчет длины ОШ.

По канавам:

Длина отрезка ОШ для одной цепи = L_заб+0,55 = 0,45+0,55 =1м (на одну цепь)

L_заб= L_шп— L_зар= 0,63-0,18=0,45м

Длина отрезка ОШ за пределами шпура не может быть менее 15 см..

В проекте выбрана общая длина отрезка ОШ 1м для одного шпура.

Длина ОШ для одной канавы равна 39*1+0,3=39м+10м+0,3=49,3м (39- количество шпуров).

Длина отрезка ОШ для 15 канав равна 49,3*15*1,1=813,5м (1,1- коэффициент, учитывающий непредвиденные расходы).

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Расчет количества капсюлей- детонаторов.

Количество капсюлей-детонаторов = количеству шпуров = 39.

Количество капсюлей-детонаторов для одной канавы равно 39.

Количество капсюлей-детонаторов для 15 канав равно 15*39*1,1=644.

По шурфам:

В данном проекте по шурфам предусмотрено применение электрического способа, как наиболее эффективного и безопасного. Принцип взрывания заключается в том, что детонационный импульс производится с помощью электрической энергии, которая с помощью электродетонатора преобразуется в тепловую, и происходит взрыв инициирующего ВВ:

Электордетонатор (ЭД) представляет собой капсюль-детонатор, соединенный с электровоспламенителем — константановым или нихромовым мостиком накаливания, покрытым воспламенительным составом из бертолетовой соли, роданистого свинца и столярного клея.

При прохождении электрического тока, мостик накаливания зажигает воспламенительный состав, пламя которого через отверстие чашечки капсюля возбуждает взрыв первичного инициирующего взрывчатого вещества детонатора.

Для соблюдения необходимой очередности взрыва зарядов ВВ предполагается использование электродетонаторов мгновенного и короткозамедленного действия

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Исходя из данных о длинах отрезков между шпурами мы можем вычислить общию длину соединительного электропводного шнура затраченнго на одну заходку:

L_c= 0.333+0.336+0.4*3+0.533*3= 3,468

N– количество шпуров (N= 12)

L_заб=0,61

L_c= 3,468+2*0,61*12= 18,1

L_эд– длина шнура электродетонаторов

L_эд=2* L_заб*N=2*0,61*12=14,64м

Длина магистрального и добавочного электропводного шнура равна 410м (L_м+L_д).

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Следовательно общая длина электропводного шнура на одну заходку равна:

L_об= L_c+ L_эд=18,1+14,64=32,74м

Тогда длина затраченного электропводного шнура на одну выработку:

L_{выработки}= L_об* N_зах + L_м+L_д =32,74*44,9+410=1880м

2* L_{выработки}=1880*2-410=3350м для двух шурфов

В электродетонаторах короткозамедленного действия применяют замедляющий состав из свинцового сурика, силикокальция, ферросилиция, время горения которого измеряется в тысячных долях секунды (15-1000 мс). ЭД замедленного и короткозамедленного действия изготовляют со степенью замедления, кратной 0,25 с (0,5 мс) и 25 с (50 мс). Электрическое сопротивление ЭД всех видов составляет от 0,65 до 2 Ом.

Электродетонаторы мгновенного действия используются во врубовых шпурах, короткозамедленного действия — во вспомогательных шпурах.

В данном проекте допускается использование детонаторов: мгновенного действия — ЭД-8А обыкновенной чувствительности, азидотетриловые; короткозамедленного действия – ЭД/М/-КЗ-8 повышенной чувствительности, водостойкие, гремучертутнотетриловые или азидотетриловые.

Ниже преведены основные характкристики этих детонаторов:

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Тип электродетонатора	ЭД мгновенного действия, обыкновенной чувствительности, водостойкие, гремучертутнотетриловые	ЭД коротко замедленного действия, повышенной чувствительности, водостойкие, гремучертутнотетриловые
Марка	ЭД-8А	ЭД/М/ — КЗ-8
Материал мостика и его диаметр, мм	константан 0,05	нихром 0,03
Пределы сопротивлений, Ом	Общие	0,7-1,7	2-4,2 Нужна помощь в написании курсовой? Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно. Подробнее
Допустимая разница при соединении в одну цепь	0,3
Ступени замедления		100мсек
Время срабатывания, мсек	до 100	до 12 Нужна помощь в написании курсовой? Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно. Заказать курсовую
Импульс воспламенения, па мсек	41	1,8
Гарантийный постоянный , А	1,8 Нужна помощь в написании курсовой? Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно. Заказать курсовую	1,0
Переменный ток, А	2,5	1,5
Безопасный постоянный ток, А Нужна помощь в написании курсовой? Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно. Цена курсовой	0,15	0,18

Проводники электрического тока бывают:

Соединительные (для соединения отдельных детонаторов или зарядов между собой)
Магистральные (для монтажа всей магистрали)
Детонаторные (служат для передачи детонационного импульса).

В качестве соединительных и магистральных выбран проводник ПВ-500 с винилитовой изоляцией, в качестве детонаторных – ЭВ с винилитовой изоляцией:

Таблица 6 Характеристика проводов

Марка	Сечение жилы, мм	Диаметр провода по меди, мм	Сопротивление провода при 20°, Ом/км	Вес провода с изоляцией кг/км
Детонирующие и магистральные и содинительные провода провода
ЭВ	0,20	0,50	100	6,5

Таблица 7 Расчет цепи для шурфов

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Расчет сопротивления магистральных и соединительных проводов

Тип провода	Длина, км На 1 заходку	Удельное Сопротивл., Ом/км	Общее Сопротивл., Ом
Соединительные	0,0035	100	0,35
Магистральные	0,41	100	41
Всего	0,406		41,35

Таблица 8 Расчет сопротивления детонаторов

Детонатор	Количество	Предельное Сопротивление, ом	Общее Сопротивление ом

ЭД-8А	3	1,0(врубовые)	3,0
ЭД/М/-КЗ-8	6	2,0(отбойные)	12,0
Всего	9		15,0

Расчет общего сопротивления цепи рассчитывается по формуле:

R_ц= R_м+ R_c+r_вр*3+ r_от*6 ом, где

R_ц– сопротивление всей цепи

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

R_м– сопротивление соединительных проводов

r_вр*3+ r_от*6– сопротивление электродетонаторов

R_ц=41,35+15=56,15 ом

Выбор взрывной машинки: ( табл. Стр123., В.П Оксененко,ч2.)

1.Выбираем из предельного сопротивления – 80 ом для машинки ПМ-2.

Напряжение воспламенительного импульса – 120 в.

2. Рассчитываем силу тока в цепи:

I = U/R = 120/56,15 = 2,137 А.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

3. Сравниваем значение I в цепи с гарантийным током для детонатора:

1.8 < 2,137

Вывод: данная машинка вырабатывает ток при расчетном сопротивлении цепи несколько больший, чем гарантийный, следовательно, удовлетворяет условия производства буровзрывных работ.

Паспорт буровзрывных работ

Параметры	канава	шурф
1. Площадь сечения выработки м²	3,55м²	2м²
2. Длина (глубина) выработки	35	22
3. Категория пород по буримости	ХIII	ХIII
4. Тип вруба	линейный	призматический
5. Общее количество шпуров:	39	12
— в том числе врубовых	–	4
— отбойных	–	8
6. Угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя	90^o	90°
7. Глубина шпуров:	0.63	0.61
8.Длина шпуров:	0.63	0,61
9. Длина заходки	0,5	0,49
10. Количество заходок на всю выработку	1	45
11. Коэффициент использования шпуров	0.8	0.8
12. Взрывчатое вещество	Аммонит 9	Аммонит 9
13. Средства взрывания	ОША	ЭД
14. Способ взрывания	ОШ	Электрический
15. Расход ВВ
— на одну заходку	6,5	0,61 кг
— на всю выработку	7,15	35,9 кг
16. Величина заряда
— в каждом врубовом шпуре	0,150 кг	0,1 кг
— в каждом отбойном шпуре	0,05 кг
17. Длина зарядки
— в каждом врубовом шпуре	0,18 м	0,12м
— в каждом отбойном шпуре	0,06м
18. Длина забойки
— в каждом врубовом шпуре	0,45 м	0,49м
— в каждом отбойном шпуре	0,55м

2.3.5 Хранение ВВ.

Специфические свойства взрывчатых материалов требуют хранения их в таких условиях, при которых обеспечивались бы удобства и безопасность обращения, а также исключались хищения, порча и самопроизвольный взрыв.

Хранить взрывчатые материалы разрешается только в специальных складах, построенных и оборудованных в строгом соответствии с требованиями правил безопасности и зарегистрированных в органах Государственного горного надзора.

Склады взрывчатых материалов необходимо располагать на отдельной изолированной площади, удаленной от жилых и технических зданий и сооружений.

По количеству ВВ, необходимого для всего объема работ, предусматривается устройство временного склада. При раздельном хранении ВВ и средств взрывания в хранилище можно помещать до 18 т ВВ и до 25000 шт. детонаторов. Соответствующее количество огневого шнура может храниться с детонаторами.

Временные склады допускаются легкого типа: досчатые, глинобитные, земляные и другие. Разрешается под временные хранилища использовать существующие помещения: нежилые здания, сараи, землянки и другие при устройстве хорошей вентиляции, защиты от сырости, дождя, снега. Временные склады следует размещать на сухих, возвышенных местах для предохранения их от почвенной влаги. Полы в хранилище могут быть досчатыми и глинобитными, но обязательно ровными, гладкими и без щелей. Освещение внутри хранилищ разрешается аккумуляторными или предохранительными бензиновыми лампами.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Вокруг поверхностного склада в радиусе не менее 50 м выделяется запретная зона, в которой вырубается хвойный лес и снимается сухая трава, заросли и хворост, лиственный лес оставляется. Запретная зона по своему периметру ограждается канавой для предотвращения заливания территории склада атмосферными водами. Вокруг склада в радиусе 40 м устраивается ограждение. Ограждение может быть сооружено из различных материалов, но высота его должна быть не менее 2м.

2.4 Вентиляция горных выработок.

Нормальный атмосферный воздух представляет собой довольно постоянную смесь газов и паров воды. Обычно в сухом атмосферном воздухе содержится около 79% азота, 20,96% кислорода и 0,4% углекислого газа. Атмосферный воздух, проходя по подземным выработкам, претерпевает ряд химических и физических изменений. Воздух, заполняющий горные выработки, называется рудничным воздухом. Задачей вентиляции подземных выработок, кроме обеспечения выработок пригодным для дыхания воздухом, является поддержание в них нормальной температуры и влажности.

Вентиляция может осуществляться естественным образом (естественная тяга) или принудительным проветриванием. Принудительное проветривание представляет собой либо нагнетание свежего воздуха, либо всасывание рудничного воздуха или комбинация обоих способов.

Для проветривания канав применим метод естественной циркуляции.

Для проветривания шурфов данный проект предусматривает применение способа нагнетания:

свежий воздух при помощи вентилятора подается по трубам к забою выработки, а воздух, содержащий вредные газы, удаляется по самой выработке к устью. Призабойное пространство быстро очищается от вредных или ядовитых газов, однако выработка в течение некоторого времени еще заполнена ими и поэтому в самой выработке на протяжении всего времени ее вентиляции нельзя работать

Расстояние от конца труб до забоя должно быть:

l_тр. ≤ 6 · √S, м

где S – площадь поперечного сечения выработки, м².

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

l_тр ≤ 8,4 м.

По роду используемой энергии вентиляторы могут быть с ручным приводом и с механическим приводом.

Вентиляторы с механическим приводом более производительны, чаще используются и могут применяться для вентиляции любых горных выработок.

По принципу работы вентиляторы бывают центробежными и осевые. Центробежные вентиляторы более легкие, монтаж и установка более простые, поэтому данный вид предпочтительней.

По развиваемому напору вентиляторы разделяются на три класса:

низкого давления при напоре до 100 мм вод. ст.
среднего давления при напоре до 300 мм вод. ст.
высокого давления при напоре до 600 мм вод. ст.

Привод от двигателя бывает двух типов: ременный и жесткий.

Количество воздуха, необходимое для вентиляции выработки определяется по следующей формуле:

Q_в= А · q · m · k / t

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

где А – количество ВВ, взрываемое за одну отпалку, кг

q – объем условной окиси углерода, образующейся при взрыве каждого килограмма ВВ, 0,04 м².

m – коэффициент разжижения окиси углерода, 12500.

k – коэффициент, предусматривающий потери воздуха в трубопроводе. Вне зависимости от длины трубопровода, потери воздуха не должны превышать 15% (k = 1,15)

t – время вентиляции, 30 мин.

Q_в = 0,61*0,04* 12500*1,15/ 30 =575*3,89/30=11,5м³/мин)

Рассчитанное количество воздуха Q_в следует проверять на скорость движения воздуха по выработке из формулы:

ν = Q_в/S, м/сек

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

где S – сечение выработки,м².

Эта скорость должна быть не менее 0,15 и не более 4,0 м/сек.

ν = 0,19/2=0,095 м/сек

На основании расчета потребного количества воздуха (подачи) равному 11,5 м³/мин, необходимым и достаточным будет применение центробежного вентилятора №3 с ременным приводом.

Основные параметры вентилятора:
table class=»table table-bordered hidden-xs»>

Диаметр рабочего колеса, мм330Число оборотов в минуту1100Мощность двигателя, кВт0,56Производительность, м³/мин50Развиваемый напор, мм вод. ст.30-200Габариты, мм:Длина870Ширина870Высота596Вес, кг.73

2.5 Уборка отработанной породы.

Канавы

Интервал 0,0-2,5: Намечается внешний контур канавы по всей ее ширине и длине в зависимости от устойчивости пород, предположительной глубине и ширине выхода рудной зоны. Затем снимается слоями на штык лопаты вся толща рыхлых наносов. Грунт выемки складируетя вдоль бровки, на расстоянии от нее порядка 0,5м, чтобы он не осыпался обратно. Далее разбирается вручную трещиноватый щебнисто- глыбовый элювий. Здесь применяется клин, лом, кайло, кувалда

Интервал 2,5-3 м. Уборку взорванной и взрыхленной породы из канав производят вручную или механическим путем с использованием скреперов и ленточных транспортеров.

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Шурфы

До глубины 2,0 м породы из шурфа выбрасываются лопатой. В интервале 2,0м и далее уборка отработанной породы производится бадьями. Погрузку породы в бадьи производят вручную. Подъем породы производят вручную в бадьях емкостью 0,05 м³, используя обычный ручной вороток.

Подъемный ручной ворот при проходке шурфов, сооружаемый, главным образом, из дерева должен иметь храповик или иное устройство, которое предохраняло бы его от самопроизвольного разворачивания. Устанавливается он на выровненной площадке, на которой уложена основная проходческая рама шурфа.

Для подъема в бадьях применяются стальные канаты. Необходимый запас прочности каната должен быть равен 7,5, диаметр каната не менее 7,7 мм.

Отработанная порода складируется в виде отвала вблизи горной выработки, на расстоянии, исключающем влияние этого отвала на устойчивость бортов выработки. Учитывая ручную откидку породы, формируются полукольцевые отвалы.

2.6 Крепление горных выработок.

Шурфы

Крепление шурфов будет производиться деревянной крепью. К положительным качествам дерева, определяющим широкую область его применения при проходке разведочных выработок, в частности шурфов, относятся: возможность использования для крепи местных материалов, достаточно высокие прочностные свойства, легкость обработки и относительно невысокая стоимость. Недостатками деревянного крепления являются недолговечность и в большинстве случаев разовое использование. Крепь изготовляется из сосны, ели или других хвойных пород. Сухой лес обладает более высокими прочностными свойствами, поэтому для крепи целесообразно использовать древесину зимней заготовки, имеющую меньшее содержание влаги, или предварительно высушенную древесину. Элементы крепи изготовляют из очищенного от коры дерева.

Основной конструкцией деревянной крепи вертикальных выработок является венец, представляющий собой прямоугольную раму, состоящую из четырех брусьев или бревен. Наиболее ходовыми диаметрами крепежного леса являются стойки с диаметром в верхнем отрезе 15-20 см.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Исходя из прочностных свойств пород, крепление может быть разной интенсивности:

Сплошное – применяется для рыхлых пород, где бревна кладутся друг на друга без оставления открытых интервалов.

Вразбежку – применяется в более или менее крепких породах, где сплошная крепь не обязательна и между отдельными интервалами сплошного венца устанавливаются специальные распорки — бабки. Таким образом, осуществляется значительная экономия времени и материала.

В интервале 0,0-3,0 необходимо применение сплошной крепи.

Состоит она из основных венцов, которые по своим коротким стойкам имеют пальцы, и венцов вспомогательных, которые пальцев не имеют. Длина пальцев берется равной 0,2 м. Пальцы заводятся в лунки, которые устраиваются в соответствующих стенках выработки.

В интервале от 3 м и до забоя производится крепление вразбежку. Вначале на определенном интервале устанавливается основной венец на своих пальцах. Далее в образовавшемся интервале по углам устанавливают вертикальные стойки (бабки) к которым уже с определенной дистанцией крепятся вспомогательные венцы.

2.7 Освещение и водоотлив горных выработок

Шурфы

Учитывая сравнительно небольшую глубину выработок, отсутствие в них взрывоопасных газов и проведение работ в одну смену, в течение светового дня, предусматривается использование переносных ацетиленовых ламп. Лампа состоит из двух резервуаров: нижнего, заполняемого карбидом кальция, и верхнего, в который наливается вода. Вода поступает по трубке в нижний резервуар и, взаимодействуя с карбидом кальция, образует ацетилен, выходящий в горелку. Поступление воды в нижний резервуар регулируется специальным винтом. Заряда воды и карбида достаточно для работы лампы на протяжении 11-12 часов.

Водоотлив

Организация водоотлива не предусматривается, поскольку водоприток в крепких скальных породах менее 0,2-0,3 м/час. Воду удаляют на поверхность бадьями вместе с породой или отдельно.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

2.8 Ликвидация горных выработок.

Ликвидация выработок – это комплекс работ и мероприятий по прекращению работ в горных выработках и устранения доступа в них в связи с окончанием срока их службы. Деревянная крепь в большинстве случаев извлечению не подлежит и остается в выработке. Вся горная выработка засыпается породой.

Необходимо провести рекультивацию участка, где производились работы. Снятый почвенный слой нельзя смешивать с породами, извлеченными из горной выработки в процессе работы. Земля, ставшая непригодной в процессе работы (испачканная горюче-смазочными материалами), подлежит замене. Ликвидированные выработки должны быть нанесены на планы расположения разведочных выработок и на план работ.

2.9 Техника безопасности

2.9.1 Техника безопасности при проходке разведочных вертикальных горных выработок

При проходке стволов шахт и шурфов взрывание зарядов в шпурах разрешается производить только с поверхности или с действующего горизонта, электрическим способом или детонирующим шнуром, а в сухих и влажных забоях также электроогневым способом.

Изготовлять патроны-боевики разрешается на поверхности в зарядных будках, расположенных не ближе 50 м от ствола шахты.

Запрещается спуск патронов-боевиков в самоопрокидывающихся или разгружающихся через дно бадьях. Боевики спускаются в сумках или специальных ящиках. Скорость спуска не должна превышать 1 м/с, а при спуске сосудов по направляющим 2 м/с.

Спуск в ствол патронов-боевиков должен производиться отдельно от ВВ, при отсутствии людей, кроме взрывника, сопровождающего патроны-боевики; число последних ограничено для данной серии взрывов.

При спуске ВМ в забое не должно быть никого, кроме лиц, занятых заряжанием и взрыванием, и машиниста насоса.

Электровзрывная сеть в забое ствола шахты должна монтироваться при помощи антенных проводов. Колышки для установки антенны должны быть такой высоты, чтобы вода не достигала антенны.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Мастеру-взрывнику (взрывнику) разрешается монтаж электровзрывной сети только после подъема всех рабочих из ствола шахты. После подъема на поверхность персонала, производившего заряжание и монтаж сети, в стволе должны быть открыты все ляды и из надшахтного здания должны быть удалены все люди, кроме лица, производящего взрывание.

Запрещается применять электродетонаторы с проводниками короче 2,5 м и с водонеустойчивой изоляцией.

При проходке стволов шахт все вновь пробуриваемые шпуры должны быть смещены по окружности по отношению к шпурам предыдущего цикла, но без нарушения при этом принципиальной схемы расположения шпуров.

Ствол (шурф) должен быть снабжен прочным предохранительным полком, предохраняющим людей в забое от падения различных предметов. Во время движения бадьи рабочие в забое должны обязательно находиться под полком.

Особое внимание надо уделять выполнению правил техники безопасности при спуске и подъеме людей. Воспрещается подниматься или спускаться, стоя (сидя) на краю бадьи, а также в нагруженной бадье. Обязательно применение предохранительных поясов. Посадка людей в бадьи и выход из них должны производиться при закрытых лядах и остановленной бадье.

Конструкция приспособлений должна быть прочной, полностью обеспечивающей безопасность работы. Средняя прочность проволок каната должна быть не менее 1,3 ГПа и не более 1,5 ГПа. Отношение диаметра барабана лебедки к диаметру проволоки должно быть не менее 450 и к диаметру каната — не менее 30. Металлические канаты должны иметь восьмикратный запас прочности. При числе поврежденных или оборванных проволок больше нормы (более 5% полного их числа на каком-либо участке каната, равном шагу его свивки) канат подлежит замене другим.

При погрузке породы грейфером запрещается освобождать руками куски породы из-под его лопастей, производить осмотр и ремонт грейфера при наличии в коммуникации сжатого воздуха или рабочей жидкости под давлением. Стоять вблизи бадьи в момент разгрузки грейфера, производить уборку породы в забое, где остались невзорвавшиеся заряды ВВ, запрещается. Все погрузочно-разгрузочные операции должны производиться при закрытых лядах. Бадьи не должны нагружаться до краев, расстояние от груза до верхней кромки должно быть не менее 10 см.

2.9.2 Техника безопасности при проведении взрывных работ

Проведение взрывных работ регулируется «Едиными правилами техники безопасности при взрывных работах». Согласно действующим правилам, не разрешается производить взрывы без паспорта буровзрывных работ, а при массовых взрывах — без утвержденного проекта производства работ.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Количество ВМ, доставляемое к месту работ, не должно превышать общую величину взрываемых зарядов. Оставшееся после заряжания ВВ должно быть до взрыва удалено за пределы опасной зоны.

Подготовленные к взрыву заряды не разрешается оставлять невзорванными. В случае необходимости выставляют охрану.

При опускании боевиков в шпуры (скважины) запрещается допускать толчки или проталкивать их легкими ударами. Порции забойки или ВВ, помещенные непосредственно на боевик, уплотнять нельзя. Обращаться с боевиками следует осторожно.

Провода электродетонаторов прикрепляют к патрону-боевику шпагатом. Запрещается тянуть или выдергивать ОШ и провода электродетонаторов из патрона-боевика и заряда, так как это может привести к взрыву.

На земной поверхности перед началом взрывных работ устанавливают границы опасной зоны по разлету кусков породы. Из этой зоны выводятся люди, не связанные с производством взрывных работ. На границах опасной зоны выставляется охрана. Охрана из проинструктированных рабочих организуется так, чтобы все пути, ведущие к месту производства взрывных работ, находились под постоянным наблюдением. Каждый пост, расположенный на дневной поверхности, должен находиться в поле зрения смежных с ним постов.

При производстве взрывных работ обязательно применение в светлое время суток и в подземных выработках звуковых, а в темное время суток — звуковых и световых сигналов.

Звуковые сигналы подаются взрывником в следующем порядке. Первый сигнал — предупредительный (один продолжительный). Все люди, не занятые заряжанием и взрыванием, удаляются лицом технического надзора за пределы опасной зоны. Второй сигнал — боевой (два продолжительных). Подается он после окончания подготовки зарядов к взрыву, а также проверки исправности электровзрывной сети с безопасного места. По этому сигналу взрывники зажигают, ПИТ и удаляются в укрытия или за пределы опасной зоны, а при электрическом взрывании включают ток. Третий сигнал — отбой (три коротких) подается после осмотра места взрыва и означает окончание взрывных работ.

При огневом взрывании, электровзрывании детонаторами замедленного (короткозамедленного) действия, электроогневом взрывании разрешается к месту взрыва подходить через 15 мин; при взрывании детонаторами мгновенного действия и ДШ — через 5 мин.

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Место взрыва осматривается лицом горного надзора и взрывником для определения возможности допуска людей к месту работы.

При обнаружении отказов (невзорвавшихся зарядов) устанавливают отличительный знак и обеспечивают его охрану. Каждый отказ записывается в книгу отказов. Запрещается разбуривание стаканов шпуров или скважин независимо от того, есть ли в них ВВ или его нет. Стаканом называют данную часть шпура или скважины, которая осталась после взрыва заряда ВВ.

Работы, связанные непосредственно с ликвидацией отказов, должны производиться по указанию руководителя взрывных работ, начальника участка или сменного надзора.

В местах отказов запрещается какая-либо работа, не связанная с их ликвидацией.

Если в отказавшем заряде имелись электродетонаторы и провода их обнаружены, то они должны быть немедленно накоротко замкнуты. Электровзрывная сеть должна быть двухпроводной. Использование земли или воды в качестве обратного провода категорически запрещается.

Общее сопротивление электровзрывной сети определяется расчетом и измеряется линейным мостиком взрывания. Расхождение допускается ±10% от расчетной величины. При большем расхождении проверяется исправность состояния сростков проводов и их изоляции.

Запрещается движение контактных электровозов в местах производства электровзрывания и в соседних с ним участках.

Запрещается электровзрывание на поверхности в грозу и при ее приближении.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Список использованных источников

Воздвиженский Б.И., Голубинцев О.Н., Новожилов А.А. Разведочное бурение. М: Недра. 1979. 510с.
Оксененко В.П. Проходка горноразведочных выработок. Часть I. – Воронеж. 1974.
Оксененко В.П. Проходка горноразведочных выработок. Часть II. – Воронеж. 1974.
Правила безопасности при геологоразведочных работах. М.: Недра.1980.
Советов Г.А., Жабин Н.И. Основы бурения и горного дела. М.: Недра. 1980.
Единые правила безопасности при взрывных работах. М.: Недра. 1976.

Источник

Бурение геологоразведочных скважин на стадии разведки

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

.
Геолого-технические условия

1.1
Определение свойств горных пород

2.
Выбор способа бурения

.
Выбор конструкции скважины

.
Расчет режимных параметров

.
Повышение качества проб или образцов пород, получаемых в процессе бурения

.
Выбор бурового оборудования

.1
Буровой станок

.2
Буровой насос

.3
Буровая мачта

.4.
Буровое здание

.5
Выбор бурильных труб

.
Расчет талевой системы

.1
Определение числа рабочих струн

.2
Определение усилий во всех струнах талевой системы

.3
Определение нагрузки на вышку в статике и динамике

.4
Определение грузоподъёмности талевой системы

.5
Определение диаметра каната и выбор его конструкции

.6
Определению числа свечей, поднимаемых на каждой скорости

.
Уточнение режимов бурения

.
Промывочная жидкость и ее доставка на буровые

.1
Водоснабжение

.2
Промывочная жидкость

.
Производство работ при бурении скважин

.1
Забуривание и оборудование устья скважины

.2
Закрепление стенок скважины

.3
Спуско-подъемные операции

.4
Предупреждение и ликвидация аварий

10.5 Ликвидация или консервация скважин

11.
Технология бескернового бурения

11.1 Породоразрушающий инструмент для
бескернового бурения

.1.1 Шарошечные долота

.1.2 Лопастные и дисковые долота

.1.3. Долота специального назначения

12.
Подсобные цеха, связь, транспорт

.
Охрана труда, промсанитария, техника безопасности, противопожарная техника

.
Охрана природы

ВВЕДЕНИЕ

Целью проведения буровых работ являются бурение
геологоразведочных скважин на стадии разведки. Основой для проведения работ
послужил уголь. Глубина скважины 320 метров, общее количество скважин 30, общий
метраж 9600 метров. Начальный зенитный угол забуривания 0°.
Глубина подсечения полезного ископаемого 90, 180, 270 метров. В интервале от
120 до 130 метров полное поглощение промывочной жидкости. Водоснабжение — ручей
в 100 метрах. Энергоснабжение — госэнергосеть в 500 метрах. Глины привозные,
каолинитовые. Расстояние между скважинами 150 метров. Срок проведения работ —
12 месяцев.

1. ГЕОЛОГО-ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

.1 Определение свойств горных пород

Геологический разрез представлен породами:

от 0 до 25 метров — четвертичные отложения,

от 25 до 70 метров — песчаники крупнозернистые
трещиноватые,

от 70 до 90 метров — аргиллиты,

от 90 до 93 метров — антрацит,

от 93 до 180 метров — аргиллиты, слабо
окремненные,

от 180 до 182 метров — угли слабые,

от 182 до 270 метров — песчаники кремнистые,

от 270 до 275 метров — антрацит,

от 275 до 300 метров — алевролиты окварцованные,

от 300 до 320 метров — песчаники кварцевые
сливные.

Четвертичные отложения

Четвертичные отложения, коэффициент абразивности
к_абр=0.4; коэффициент динамической прочности Fд=3.2

1. Категория по буримости 3

2. Твердость по Шрейнеру (МПа) 100-250

. Коэффициент крепости по Протодьяконову
1-2

. Примерная механическая скорость
бурения, м/ч 11-15

Порода малоустойчивая, легко разрушаемая и
растворимая.

Песчаники крупнозернистые
трещиноватые

Глина плотная, коэффициент абразивности к_абр=0.5;
коэффициент динамической прочности Fд=2.1

. Категория по буримости 3

. Твердость по Шрейнеру (МПа) 250-500

. Коэффициент крепости по Протодьяконову 2-4

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

Порода малоустойчивая, легко разрушаемая.

Аргиллиты

Аргиллиты, коэффициент абразивности к_абр=0.5;
коэффициент динамической прочности Fд=2.0

. Категория по буримости 5

. Твердость по Шрейнеру (МПа) 1000-1500

. Коэффициент крепости по Протодьяконову 6-7

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

Порода малоустойчивая, легко разрушаемая.

Антрацит

Антрацит, коэффициент абразивности к_абр=0.5;
коэффициент динамической прочности Fд=6.0

. Категория по буримости 5

. Твердость по Шрейнеру (МПа) 1000-1500

. Коэффициент крепости по Протодьяконову 6-7

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

Порода среднеустойчивая, разрушаемая
гидродинамическими нагрузками и вибрационными снарядами, слаботрещиноватая,
удельная кусковатость керна 6-10 шт./м, показатель трещиноватости 0.51-1.0.

Аргиллиты, слабо окремненные

Аргиллиты слабо окремненные, коэффициент
абразивности к_абр=2.0; коэффициент динамической прочности Fд= 25.0

. Категория по буримости 6

. Твердость по Шрейнеру (МПа) 1500-2000

. Коэффициент крепости по Протодьяконову 7-8

. Примерная механическая скорость бурения, м/ч
1,5-2,5

Угли слабые

Угли слабые, коэффициент абразивности к_абр=0,4;
коэффициент динамической прочности Fд= 3.2

. Категория по буримости 3

. Твердость по Шрейнеру (МПа) 250-500

. Коэффициент крепости по Протодьяконову 2-4

. Примерная механическая скорость бурения, м/ч
5.7-10.0

Песчаники кремнистые

Песчаники кремнистые, коэффициент абразивности к_абр=2,06;
коэффициент динамической прочности Fд= 10.0

. Категория по буримости 7

. Твердость по Шрейнеру (МПа) 3500-3500

. Коэффициент крепости по Протодьяконову 14-16

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

Антрацит

Песчаники кремнистые, коэффициент абразивности к_абр=0,5;
коэффициент динамической прочности Fд= 6.0

. Категория по буримости 5

. Твердость по Шрейнеру (МПа) 1000-2000

. Коэффициент крепости по Протодьяконову 6-7

. Примерная механическая скорость бурения, м/ч
2.5-3.5

Алевролиты окварцованные

Песчаники кремнистые, коэффициент абразивности к_абр=0,4;
коэффициент динамической прочности Fд= 3.2

. Категория по буримости 6

. Твердость по Шрейнеру (МПа) 1500-2000

. Коэффициент крепости по Протодьяконову 7-8

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

Песчаники кварцевые сливные

Песчаники кварцевые сливные, коэффициент
абразивности к_абр=1.0; коэффициент динамической прочности Fд= 7.5

1. Категория по буримости 7

. Твердость по Шрейнеру (МПа) 3000-3500

. Коэффициент крепости по Протодьяконову 11-14

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

2. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА БУРЕНИЯ

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-вращательное
способа так же не эффективно, потому что категории горных пород, представленных
на данном участке, средней твердости.

3. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ

Конструктивно скважина состоит из ствола,
пробуренного в горных породах, нескольких 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.

Рациональной является такая конструкция, которая
обеспечивает оптимальное сочетание стоимости сооружения скважины с
геологическими и технологическими требованиями и ограничениями.

Проектирование конструкции начинается с анализа,
минимально — допустимого диаметра керна (d_кmin) по полезному
ископаемому, возможных осложнений, проявление которых нежелательно, т. к. может
привести к возникновению аварийных ситуации. Это в свою очередь приводит к
удорожанию стоимости ведения буровых работ, либо к ликвидации скважины.

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.

На предварительной стадии разведки полезное
ископаемое — бурый железняк, по таблице 6.7 [2,c.31] определяем рекомендуемый
минимально-допустимый диаметр керна, d_кmin=32 мм.

Для определения минимально возможного диаметра
коронки D_кmin используем формулу [2, c.
15]:

_к_min=d_к_min+D,
(1)

где D- уменьшение
диаметра керна в зависимости от категории горной породы по буримости, f= III.

Ориентировочно D может быть
определена по формуле[2, c.
15] :

D=20-8×lnf,
(2)

D=20-8×ln3=11.2
мм_kmin=32+11.2=43.2
мм

Принимаем коронку с наружным и внутренним
диаметрами 59 и 44 мм соответственно.

На основе геолого-технических условий и диаметра
керна по полезному ископаемому проектируем конструкцию скважины и заносим в
ГТН.

Для бурения данной скважины было предложено две
конструкции (табл. 1 и табл. 2).

Конструкция скважины №2 (табл. 2) имеет
существенный недостаток: так как данная конструкция предусматривает установку
обсадной колонны впотай .

Наиболее рациональной является первая
конструкция скважины (табл. 1), в которой предусматривается лишь три перехода
по диаметру ПРИ, сводится к минимуму возможность аварий в интервале 0-120 м.
так как данный интервал предусматривает обсадку трубами диаметром 73 мм.

Исходя из вышесказанного, для бурения скважины
принимаем вторую конструкцию (табл. 1).

Бурение в интервале от 0 до 45 м осуществляется
шарошечным долотом типа В-112МГ диаметром 112 мм. После отбуривания интервала,
устанавливаются обсадные трубы диаметром 108 мм до 4,5 метровой глубины,
затрубное пространство забутовывается глиной.

В интервале от 4 до 40 м бурение производится
шарошечным долотом типа II-93М-ЦВ
диаметром 93 мм. Данный интервал обсаживается трубами диаметром 73 мм.
Затрубное пространство тампонируется в интервале от 115 до 125 м цементным
раствором. Состав раствора: портландцемент + вода. Основные технические
параметры: В/Ц=0.40¸0.55, r=1.35¸1.95
г/см³, Т=17¸25 см, сроки схватывания, ч:
начало 5.5-6; конец 8-12.

В интервале от 125 м до проектной глубины
скважины бурение производится ПРИ диаметром 59 мм.

Таблица 1

Конструкция скважины №1

Линейный масштаб, м	Литологическая колонка	Мощность слоев пород по оси скважины, м	Название пород	Угол падения слоев пород, град	Проектная категория пород по буримости	Выход керна, %	Интервал (м) и характер возможных осложнений	Конструкция скважины
								Диаметр (мм) и глубина (м) ствола скважины	Диаметр (мм) и глубина (м) спуска обсадных труб	Интервалы тампонирования, м
						плановый	Возможный фактический
		от	до	всего
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14

Таблица
2

Конструкция скважины №2

Линейный масштаб, м	Литологическая колонка	Мощность слоев пород по оси скважины, м	Название пород	Угол падения слоев пород, град	Проектная категория пород по буримости	Выход керна, %	Интервал (м) и характер возможных осложнений	Конструкция скважины
								Диаметр (мм) и глубина (м) ствола скважины	Диаметр (мм) и глубина (м) спуска обсадных труб	Интервалы тампонирования, м
						плановый	Возможный фактический
		от	до	всего
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14

Описание конструкции скважины
шифрами

Скважина №1

1. Классификация по Козловскому Е.А.:

А II
(4.5;41)
в
(4;40;125)

2. Классификация по ВИТРу:

360 Т 59 II
4.5 (108Н) 41 (89Н)

3. Классификация Юшкова А.С.:

112/108(4.5)93/89(41)76(125)59(360)

Скважина №2

4. Классификация по Козловскому Е.А.:

А II
(4.5;125)
в (4;125)

5. Классификация по ВИТРу:

360 Т 59 II
4.5 (108Н) 125 (73Н)

6. Классификация Юшкова А.С.:

112/108(4.5)93/89(125)59(360)

4. РАСЧЕТ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ

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

Оптимальное сочетание данных параметров
позволяет обеспечить достижение наилучших показателей работы коронки. Кроме
того, от режимных параметров напрямую зависит величина механической скорости
бурения.

В общем случае увеличение как частоты вращения,
так и осевой нагрузки, при расходе промывочной жидкости, достаточной для
удаления продуктов разрушения, обеспечивает рост механической скорости. Но, при
этом существует ряд ограничивающих факторов, прежде всего технологического и
технического характера, препятствующих увеличению частоты вращения и осевой
нагрузки до величин, которые бы обеспечили достижение максимальной скорости
бурения.

В связи с этим необходимо подбирать такие
значения режимных параметров, которые бы приводили к достижению высокой
механической скорости бурения в сочетании с высокой проходкой на ПРИ.

Технологические режимы бурения
шарошечным долотом

Осевая нагрузка на долото определяется по
формуле [1,с.268]:

, (3)

где -осевая
нагрузка на 1 см диаметра долота, кН, значения приведены в табл. 39 [2,с.269]; -диаметр
долота, см.

Частота вращения определяется по формуле
[1,с.132]:

, (4)

где -окружная
скорость вращения долота, (м/с) значения приведены табл. 39 [1,с.269]; -диаметр
долота, м.

Расход промывочной жидкости принимается из
расчёта эффективной очистки забоя скважины и определяется по формуле
[1,стр.132]:

, (5)

где —
площадь забоя скважины, см²;
— коэффициент очистки забоя, характеризующий расход жидкости на площади 1 см²
за 1 с, см³(с•см²), k₀=
0,02-0,04.

Технологические режимы бурения
твердосплавным ПРИ

Осевая нагрузка на коронку определяется по
формуле [1,стр.131]:

, (6)

где —
осевая нагрузка на один резец или вставку, кН значения приведены табл. 23
[1,стр.126]; m — число основных
резцов или вставок в коронке значения приведены табл. 23 [1,стр.126];

Частота вращения коронки определяется по формуле
(4):

Расход промывочной жидкости принимается из
расчёта эффективной очистки забоя скважины и определяется по формуле

, (7)

или ,
(8)

где -скорость
восходящего потока промывочной жидкости, дм/с значения приведены в приложении 6
[1,стр.445]; -площадь кольцевого
зазора между стенками скважины и бурильными трубами, дм² , q
— удельный расход жидкости на 1 мм диаметра коронки, л/мин.

Технологические режимы бурения
алмазным ПРИ

Осевая нагрузка на коронку определяется по
формуле [1,с.164]:

, (9)

где —
удельная нагрузка рабочей площади торца коронки, кН/см²; S
— рабочая площадь торца алмазной коронки (за вычетом площади промывочных
каналов), см² значения представлены в табл. 27 [1,с.165]

Значения принимаются
для коронок: однослойных 0,3-1,2 кН; многослойных и импрегнированных 0,4-1,5
кН.

Частота вращения коронки определяется по формуле
(4):

Расход промывочной жидкости определяется по формуле
(8):

I
интервал 0-4 м

Для бурения по данному интервалу применяется ПРИ
диаметром 112 мм типа В-112МГ.

Осевая нагрузка P
(в кН) определяется по формуле (3):

, кН

Частота вращения (в об/мин.) определяется по
формуле (4):

, об/мин.

Расход промывочной жидкости (в л/мин.)
определяется по формуле (5):

, л/мин.

II
интервал 4-40 м

Для бурения по данному интервалу применяется ПРИ
диаметром 93 мм типа II-93М-ЦВ

Осевая нагрузка P
(в кН) определяется по формуле (3):

, кН

Частота вращения n
(в об/мин) определяется по формуле (4):

, об/мин.

Расход промывочной жидкости (в л/мин.)
определяется по формуле(5):

, л/мин.

III
интервал 40-125 м

Для бурения по данному интервалу применяется
коронка диаметром 93 мм типа М2, до проектной глубины скважины используется
ОКС.

Осевая нагрузка на коронку P
(в кН) определяется по формуле (6):

, кН

Частота вращения n
(в об/мин.) определяется по формуле (4):

, об/мин.

Расход промывочной жидкости (в л/мин.)
определяется по формуле (7):

, л/мин.

IV
интервал 125-265 м

Для бурения по данному интервалу применяется
коронка диаметром 59 мм типа СМ4

Осевая нагрузка на коронку P
(в кН) определяется по формуле (6):

, кН

Частота вращения n
(в об/мин.) определяется по формуле (4):

, об/мин.

Расход промывочной жидкости (в л/мин.)
определяется по формуле (8):

, л/мин.

V
интервал 265-295 м

Для бурения по данному интервалу применяется
коронка диаметром 59 мм типа СА4

Осевая нагрузка на коронку P
(в кН) определяется по формуле (6):

, кН

Частота вращения n
(в об/мин.) определяется по формуле (4):

, об/мин.

Расход промывочной жидкости (в л/мин.)
определяется по формуле (8):

, л/мин.

VI
интервал 295-360 м

Для бурения по данному интервалу применяется
коронка диаметром 59 мм типа 02И4

Осевая нагрузка на коронку P
(в кН) определяется по формуле (9):

, кН

Частота вращения n
(в об/мин.) определяется по формуле (4):

, об/мин.

Расход промывочной жидкости (в л/мин.)
определяется по формуле (8):

, л/мин.

5. 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.

Геологические. 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.

Технические
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.

К технологическим 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.

Организационные. 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.[9]

6. ВЫБОР БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Выбор бурового агрегата и необходимого
оборудования производим согласно решаемой геологической задаче,
геолого-техническим условиям бурения, способу бурения, конструкции скважины и
разработанным режимам бурения. На основе анализа характеристик оборудования,
позволяющих бурить скважину на планируемую глубину, выбираем наиболее
эффективное .УКБ — 4П. Установка состоит из бурового станка СКБ — 4, буровой
трубчатой мачты БМТ — 4 со зданием ПБЗ — 4, бурового насоса НБ — 160/63,
труборазворота РТ — 1200М, обогреваемого подсвечника П — 4/5, элеватора МЗ —
50/80, транспортной базы ТБ — 15 [6].

.1 Буровой станок

Станок СКБ-4 предназначен для бурения
геологоразведочных скважин глубиной 300 м твердосплавными и 500 м — алмазным
ПРИ. Станок имеет моноблочную конструкцию. Вращатель шпиндельного типа имеет
два зажимных гидравлических патрона.

Рис. 1. Буровой станок СКБ-4:

— станина; 2 — рама; 3 — сцепление; 4 — рукоятка
сцепления; 5 — рукоятка включения лебедки; 6, 9 — рычаги тормозов подъема и
спуска; 7, 8 — тормоза подъема и спуска; 10 — рычаг коробки передач;
11-лебедка; 12 — рукоятка раздаточной коробки; 13 — трансмиссия; 14 — указатель
давления; 15 — вращатель; 16-гидросистема станка с автоперехватом; 17 —
дроссель; I8-прибор
управления; 19 — регулятор подачи; 20 — распределитель; 21 — цилиндр
перемещения станка

Гидравлическая система обеспечивает привод
механизма подачи гидравлических патронов, перемещения и фиксации станка на
раме. Система работает от сдвоенного лопастного маслонасоса 3Г12-22А с подачей
12 и 18 л/мин. При выходе из строя приводных двигателей для поднятия снаряда
над забоем используется ручной маслонасос [6].

Таблица
3

Техническая характеристика станка СКБ-4

Техническая характеристика	СКБ — 4
Глубина бурения в м при конечном диаметре скважины, мм: 93 59	300 500
Начальный диаметр скважины, мм	132
Угол бурения, град	0-360
Вращатель: тип частота вращения, об/мин	шпиндельный 155;280;390;435;640;710; 1100;1600
Диаметр проходного отверстия шпинделя, мм	54
Диаметр бурильных труб, мм	42;54
Подача инструмента	поршневая, гидравлическая
Длина хода подачи, мм	400
Максимальная скорость подачи, м/мин вниз вверх
Тип лебедки	планетарная
Грузоподъемность лебедки на прямом канате, кН	26
Скорость навивки каната на барабан лебедки по второму слою, м/с	0.45 — 1.8
Диаметр каната, мм	20,5
Привод станка: тип мощность, кВт	АД 22
Габариты станка, мм	1800Х1200Х1800
Масса, кг:	975

6.2 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.

Буровой насос должен обеспечивать возможность
простого и быстрого регулирования в широком диапазоне подачи и напора в
зависимости от параметров технологического режима бурения. При этом одним из
основных требований процесса бурения является обеспечение независимости подачи
(расхода) от давления, т.е. насос имеет жесткую напорно — расходную
характеристику “Q-H”
[6].

Таблица
4

Техническая характеристика насосной установки
НБ4-160/63

Производительность, л/мин8;10;20;25;40;50;65;95;162
Давление, МПа	6,3 — 4,5
Высота всасывания жидкости, м	до 5
Число плунжеров	3
Частота вращения коленчатого вала, об/мин	31;38;80;146;249
Диаметр плунжеров, мм	45;70
Длина хода плунжера, мм	63
Двигатель привода насоса: тип мощность, кВт	А02-51-5 11
Масса с двигателем, кг	520
Максимальная глубина скважины, м	1000

6.3
Буровая мачта

Схема мачты БМТ-4 представляет собой
одностержневую конструкцию I,
шарнирно опирающуюся на А-образный портал 4. Для придания стволу мачты
необходимой устойчивости в продольной плоскости он раскреплен подкосами 2. С
целью обеспечения центрального нагружения ствола мачты от нагрузки на крюке
мачта снабжена кронблоком качающегося типа с системой оттяжных уравновешивающих
канатов 5. Свободное движение элеватора вдоль оси мачты достигается за счет
предварительного наклона ее к устью скважины. Мачту устанавливают на заданный
угол наклона в продольной плоскости ее несущих опор, что обеспечивает
повышенную устойчивость и большие предельные углы наклона скважин от 93-’75° до
90-60° к горизонту. Установку мачты на заданный угол бурения производят одной
регулировочной опорой, а укладывают в транспортное
положение поворотом ее в одной плоскости [6].

Таблица
5

Техническая характеристика буровой мачты БМТ-7

грузоподъемность, тс: номинальная максимальная	3,2 8,0
высота, м	13,7
угол наклона, град	90-60
талевая оснастка	ТС 0Х1
длина свечи, м	9,5
масса, т: мачта с основанием буровое здание	5,8 4,0

Рис. 2. Схема мачты с поперечным расположением
станка: 1 — стержень; 2 — подкос; 4 — А-образный портал; 5 — система оттяжных
уравновешивающих канатов

6.4 Буровое здание

Буровое здание ПБЗ-4 представляет собой объемную
металлоконструкцию, обшитую алюминиевыми панелями с теплоизоляционной
прослойкой. Здание имеет специальный выдвижной тамбур для увеличения рабочей
площадки при ведении буровых работ. В транспортном положении выдвижной тамбур
убирается во внутрь здания, чем обеспечивается уменьшение транспортного
габарита. Отопление здания электрическое, рассчитанное на поддержание в здании
температуры не ниже 15С в холодное время
года.

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

Для соединения установки с транспортной базой ее
поднимают с помощью гидравлических домкратов и крепят специальными
устройствами. На близкие расстояния установка может передвигаться волоком на
полозьях основания буровой мачты [6].

6.5 Выбор бурильных труб

Колонна 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.

Для бурения данных скважин на всем интервале
будут использоваться трубы марки СБТН-54.

7. РАСЧЕТ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ

.1 Определение числа рабочих струн

Талевая система — это грузоподъемное устройство,
состоящее из крон-блока, талевого блока и каната, служащее для увеличения
грузоподъемности на крюке при производстве спуско-подъемных операций. Талевая
система преобразует вращательное движение барабана лебедки в поступательное
перемещение элеватора при подъеме и спуске бурильных или обсадных труб и даёт
выигрыш в силе за счет уменьшения скорости перемещения элеватора [6].

Исходными данными для определения конструкции
талевой системы являются максимальная нагрузка на крюке и грузоподъемность
лебедки станка. Число рабочих ветвей талевой системы определяется по формуле
[6,с.100]

, (10)

где Q_кр∑
— нагрузка на крюке при подъеме колонны бурильных труб из скважины, кГс;

Qл —
грузоподъемность лебедки, кГс; η — ориентировочный
коэффициент полезного действия талевой системы.

Таблица
6

Ориентировочные значения коэффициента полезного
действия талевых систем

Q_кр / Qл	1	1,01-2,0	2,01-3,0	3,01-4,0	4,01-5,0	5,01-6,0
η	0,966	0,950	0,934	0,918	0,903	0,880

Нагрузка на крюк определяется весом наиболее
тяжелой колонны бурильных или обсадных труб, весом подвижного (постоянного)
груза, в состав которого входят вес талевого блока, элеватора, крюка и т.д.
Кроме того, при определении Q_кр∑необходимо
учитывать динамические силы, возникающие, в начале подъема снаряда, а также
силы сопротивления движению колонны бурильных труб в скважине, обусловленные
трением между трубами и стенками скважины, кривизной её ствола и возможностью
прихвата бурового снаряда[6,с.100].

(11)

где q-
вес одного метра бурильной трубы, кГс;

L-длина колонны БТ,
м;

γ_ж,
γ_м — удельный вес
жидкости и материала БТ;

θ_ср
— средний зенитный угол, град;

ƒ — коэффициент трения;

G — вес подвижной
части талевой системы, кГс;

V-максимальная скорость
подъёма крюка или элеватора, м/с;

t- время разгона
крюка, с;

g- ускорение
свободного падения, м/с².

Подставляем значения в формулу (14) :

Для определения ориентировочного значения
коэффициента полезного действия находим Q_кр/Q_л
=2412/5000=0.8. Его значение выбирается из табл.1. η=0,975
[6].

Подставляем значения Q_кр∑
, Q_л
, η в формулу (13), получаем:

Выбираем талевую систему с 1-ой рабочей струной
(01).

7.2 Определение усилий во всех
струнах талевой системы

Рис. 3. Расчётная схема для определения усилий в
ветвях талевой системы

В статическом состоянии все струны талевой
оснастки равномерно нагружены силой [6, с. 102]:

(12)

Рассчитываем нагрузку на крюке для статического
состояния[6,с.101]:

(13)

Подставляем значение Q_кр
в формулу (15), получаем:

В динамическом состоянии рассчитывается по
формуле [6,с.101]:

, (14)

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

Находим усилие в лебедочном конце каната по
формуле [6,с.100]:

(15)

Подставляем в формулу (17) Р_л,
получаем

7.3 Определение нагрузки на вышку в
статике и динамике

В статическом состоянии [6,с.101]:

(16)

В динамическом состоянии [6,с.101]:

, (17)

где Р_л-усилие в лебёдочном конце
каната.

7.4 Определение грузоподъёмности
талевой системы

Грузоподъемность многоструйной талевой системы
определяется по формуле [6,с.102]:

, (18)

где N₀—
номинальная мощность двигателя, кВт;

V-скорость навивки
каната на барабан лебедки, м/с;

η- коэффициент
полезного действия передач от вала двигателя до барабана лебёдки,

η=0,80-0,85;

η_т—
к.п.д. талевой системы, определяется по формуле (22) [6,с.102]; m-
число рабочих струн;

(19)

Подставим значения в формулу (21), получим

, кГс

7.5 Определение диаметра каната и
выбор его конструкции

Расчет и выбор талевого каната производится по
статическому разрывному усилил каната R_k
, определяемому по формуле [6,с.103]:

, (20)

где k
— запас прочности талевого каната, соответствующий требованиям техники
безопасности. Для условий бурения геологоразведочных скважин на твердые
полезные ископаемые k=2,5; Q_л.мах-максимальное
усилие, развиваемое лебедкой на минимальной скорости навивки каната на барабан
с учетом возможной перегрузки приводного двигателя, кГс определяется по формуле
[6,с.103]:

, (21)

где λ- коэффициент
перегрузки двигателя: для асинхронных электродвигателей λ=
1,6-2,0; для ДВС λ = 1,1-1,15;

η — коэффициент
полезного действия передач от приводного двигателя до барабана лебедки, η
=0,80-0,85;

Vmin —
минимальная скорость навивки каната на барабан лебедки, м/с.

Для оснастки талевых систем выбирают канат
грузового назначения марки I
из светлой или оцинкованной проволоки с временным сопротивлением разрыву [σ_в]
= 160-180 кГс/мм².

.6 Определению 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.

Скорость подъема элеватора на i-й
скорости навивки каната на барабан лебедки определяется по формуле [6,с.99]:

, (22)

где V_кр._i—
скорость подъема крюка, м/с; V_i
— скорость навивки каната на барабан лебедки, м/с; m
— число рабочих струн талевой системы.

Грузоподъемность талевой
системы на i-й скорости при
работе на многострунной талевой системы определяется по формуле [6,с.96]:

(23)

Условный вес одной свечи южно определить из
выражения [6,с.100]:

(24)

где Q_кр
— нагрузка на крюк при подъеме колонны бурильных труб из скважины, кГс;

l_св—
длина свечи, м;

L — длина колонны бурильных
труб, м.

Подъём буровой колонны надо начинать с первой
скорости. Так как первая скорость обеспечивает нужную грузоподъёмность. А
заканчивать на второй, так как на третей скорости скорость подъёма крюка >2
м/с;

Определяем количество свечей, поднимаемых на
первой и последующих скоростях лебёдки по формулам[6,с.100]:

(25)

(26)

Результаты расчёта сведены в табл.7

Таблица
7

N	V_кр._i	Q_кр	Z_i
1	0.9	2036.6	21
2	1.75	1047.4	17
3	2.75
4	4

Проверка:

(27)

Результаты проверки показывают, что расчеты
проведены верно. Следовательно, можно производить процесс бурения без нарушения
техники безопасности.

8. УТОЧНЕНИЕ РЕЖИМОВ БУРЕНИЯ

Уточнение режимов бурения ведется, исходя из
параметров выбранной установки и используемого оборудования. Так как бурение
будет вестись станком СКБ-4 с использованием бурового насоса НБ4-160/63 и мачты
БМТ-4 выбираем оптимальные режимы бурения и заносим их в табл.8

Таблица
8

Интервалы бурения, м	ПРИ	РЕЖИМЫ БУРЕНИЯ
		Осевая нагрузка, кГс	Частота вращения, об/мин	Интенсивность промывки, л/мин
от	до	всего	тип	Диа-метр	Расчет-ная	Уточнен-ная (по паспорту станка)	расчетная	Уточнен-ная (по паспорту станка)	расчетная	уточненная (по паспорту насоса)
0	4	4	B112МГ	112	2240	500	171.4	155	177.2	162
4	40	36	II-93М-ЦВ	93	1860	1500	206.9	155	122.2	162
40	125	85	М2	93	600	600	379.6	390	67.5	65
125	265	140	СМ4	59	330	500	487.5	435	76.7	65
265	295	30	СА4	59	440	500	305.7	280	70.8	65
295	360	65	02И4	59	1020	1000	570.4	640	59	50

9. ПРОМЫВОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ И ЕЕ
ДОСТАВКА НА БУРОВЫЕ

.1 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.

.2 Промывочная жидкость

При бурении скважин для обеспечения циркуляции очистного
агента будет использоваться прямая схема промывки.

В качестве очистного агента будет использоваться
глинистый раствор. При этом, исходя из предполагаемых осложнений, плотность
раствора в процессе бурения будет корректироваться.

Следует отметить, что для обеспечения
безаварийности проводки скважины, по каждому характерному интервалу осложнений,
помимо необходимой плотности, раствор должен обладать параметрами
соответствующих данным условиям бурения.

Как отмечалось выше, при бурении скважины в
качестве очистного агента будет использоваться глинистый раствор и техническая
вода.

При этом для достижении безаварийности при
проводки скважины раствор должен обладать параметрами соответствующих
конкретным условиям бурения.

Разработка рецептур бурового раствора как раз и
заключается в выборе необходимых по типу химических реагентов, использование
которых позволит достигнуть и поддерживать на нужном уровне значение основных
параметров промывочной жидкости.

К числу основных параметров промывочной жидкости
относятся плотность ρ, вязкость Т,
водоотдача В, толщина глинистой корки К, статическое напряжение сдвига СНС,
содержание песка П.

Увеличение плотности раствора приводит к
снижению механической скорости, увеличению гидростатических сопротивлений. Но с
увеличением гидростатического давления столба жидкости снижает вероятность
водопроявлений и обрушения стенок скважины в неустойчивых породах. Поэтому 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.

С ростом вязкости увеличиваются гидравлические
сопротивления в циркуляционной системе, ухудшаются условия очистки бурового
раствора от шлама, падает механическая скорость бурения. Поэтому вязкость по
возможности должна быть минимальной. Лишь по породам, склонным к поглощению, ее
необходимо увеличивать.

Статическое напряжение сдвига определяет
способность промывочной жидкости удерживать во взвешенном состоянии частицы
разрушенной горной породы, а также способность проникать в трещины и поры и
удерживаться там под действием нагрузок. При интенсивном разрушении горных
пород, а также при бурении по интервалам поглощений и проявлений, статическое
напряжение сдвига следует повышать.

Водоотдача характеризует способность раствора
отфильтровывать жидкую фазу в породы под действием давлений. При этом процесс
водоотдачи сопровождается образованием на стенках скважины фильтрационной
корки.

Для снижения поглощений промывочной жидкости, а
также кальмотации продуктивных пластов водоотдача соответственно при бурении по
интервалам поглощения и продуктивным коллекторам должна быть уменьшена. Это
достигается за счет образования на стенках скважины непроницаемой глинистой
корки. В нормальных условиях толщина глинистой корки не должна превышать 2 мм.
При бурении по интервалам с возможным появлением прихватов бурового снаряда
глинистая корка должна быть по возможности минимальной.

Чрезмерное содержание песка и частиц выбуренной
породы в растворе приводит к абразивному износу бурового оборудования и
бурового снаряда. Поэтому содержание песка не должно превышать 1-3%.

Контроль за параметрами, будет проводиться
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.

После доведения скважины до проектной глубины
раствор следует обработать поверхностно-активным веществом ОП-7 и произвести
промывку без проходки в течение часа.

Снижение содержания песка и частиц шлама в
растворе будет производиться с помощью системы очистки, в состав которой входят
ило- пескоотделители, вибросита и емкости — отстойники циркуляционной системы.

Для приготовления промывочной жидкости
используется глиномешалка МГ2-4.

Рис. 4 Глиномешалка МГ2-4 1

10. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПРИ БУРЕНИИ
СКВАЖИН

10.1 Забуривание и оборудование
устья скважины

Перед началом забуривания в точке заложения
скважины выкапывают приямок глубиной 0.5 м для того, чтобы под шпиндель можно
было завести короткий забурочный снаряд, который соединён с бурильной трубой,
проходящей через шпиндель станка. При этом бурильная труба в зажимных патронах
должна закрепляться строго соосно, в ином случае произойдёт отклонение ствола
скважины от заданного направления. После установки забурочного снаряда
проверяют правильность положения шпинделя и начинают бурение при небольших
осевых нагрузках и минимальной частоте вращения, расход промывочной жидкости
устанавливается в зависимости от твёрдости пород. В мягких и рыхлых породах
забуривать скважину можно без промывочной жидкости. Если скважину забуривают
алмазной коронкой, то перед этим нужно подготовить кольцевой забой
твёрдосплавной коронкой с последующим очищением забоя скважины от металлических
частиц. По мере углубки скважины длину колонковой трубы увеличивают .

После забуривания скважины
устанавливается направляющая труба. Она служит для предохранения устья скважины
от размывания и обрушения пород, а также для направления промывочной жидкости в
желоб циркуляционной системы. Кроме того, направляющая труба способствует
сохранению заданного направления оси скважины. Обычно направляющую трубу
устанавливают на глубину 3 — 6 м. Башмак ее должен быть зацементирован, а в
устье труба прочно закрепляется (забутовывается) и цементируется или
тампонируется глиной [10].

10.2 Закрепление стенок скважины

Закрепление стенок скважины или
изоляцию отдельных горизонтов при колонковом бурении скважин обычно
осуществляют с помощью обсадных труб. Как правило, при этом трубы в скважину
спускают свободно.

В некоторых случаях приходится
спускать трубы одновременно с бурением с применением расширителей. При этом
ведут углубку скважины на длину одной трубы, затем расширяют ствол и продвигают
колонну на длину этой трубы, затем снова проходят короткий интервал. Для
уменьшения сопротивлений, возникающих при посадке, трубы по наружной
поверхности смазывают отработанным смазочным материалом.

Перед спуском обсадных труб необходимо: точно
измерить глубину перекрываемого интервала скважины; подобрать требуемое число
обсадных труб, тщательно замерив их длину (с ниппелями) и записав замеры в той
последовательности, в которой трубы будут спускаться в скважину; произвести
тщательную очистку скважины от шлама интенсивной промывкой с применением
специального снаряда со шламовой трубой; проверить внутренний диаметр каждой
трубы, пропуская через нее буровую коронку с короткой колонковой трубой;
тщательно проверить и очистить резьбы на трубах, свинчивая их на поверхности в
том порядке, в котором они будут спускаться в скважину. Башмак спущенной
колонны должен быть обязательно затампонирован цементом [10].

.3 Спуско-подъемные операции

Состав работ при СПО: сборка
бурового снаряда и спуск его в устье скважины; присоединение бурильных труб и
спуск колонны с буровым снарядом до забоя. После выполнения всех операций,
связанных с бурением (углубкой) скважины, осуществляют подъем. При этом колонну
бурильных труб разбирают на свечи. Свечи, составленные из двух-трех или более
труб, либо выносят за пределы бурового здания и укладывают на козлы (стеллажи),
либо устанавливают в буровой вышке-в штангоприемнике (кармане) на подсвечник.

Выполняются эти операции с
помощью лебедки станка, управляемой бурильщиком, и комплекта приспособлений для
СПО, состоящего из элеватора, подкладной вилки, трубных ключей и
штангоразворота, которым управляет помощник бурильщика [10].

10.4 Предупреждение и ликвидация
аварий

Следует помнить, что аварию легче предупредить,
чем ликвидировать: исходя из этого рекомендуется к применению следующий
перечень мероприятий, способствующих их предупреждению.

Для предупреждения аварий с обрывами бурильных
труб необходимо: применять бурильные трубы, соответствующие по своей прочности
выбранному режиму бурения; проводить систематическое шаблонирование бурильных
труб и осмотр их соединений; обеспечивать условия складирования и
транспортировки бурильных труб, не допускающие их порчу и т.д.

Для предупреждения аварии в результате прихватов
бурильных колонн необходимо:

не допускать накопления и оседания шлама в
скважине, для чего применять промывочные жидкости, соответствующие условиям
бурения, в количестве, достаточном для выноса шлама;

устраивать циркуляционную систему,
обеспечивающую очистку раствора;

проводить спуск инструмента в нижней части
ствола скважины с промывкой и вращением: проводить специальную очистку скважины
от шлама (при необходимости — в каждом рейсе);

систематически осматривать бурильную колонну с
целью выявления мест утечки промывочной жидкости: своевременно перекрывать
обсадными трубами зоны неустойчивых пород и поглощений;

подбирать промывочные жидкости, способствующие
укреплению стенок скважины, и тампонажные смеси для ликвидации поглощений
промывочной жидкости;

прорабатывать ствол скважины в зоне затяжек;
спуск и подъем в этих интервалах проводить с вращением и интенсивной промывкой
растворами с пониженной водоотдачей;

не оставлять буровой снаряд па длительное время
на забое или в призабойной зоне при прекращении вращения и промывки.

Для предупреждения аварий с
обсадными трубами необходимо:

проверять перед спуском
обсадные трубы по диаметру, на целостность резьб и тела труб;

роверять 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, нефтеграфитовой пастой и
т.п.) для облегчения извлечения,

Для предупреждения аварии с породоразрушающим
инструментом необходимо:

не допускать спуск в скважину коронок и долот,
имеющих дефекты резьб, трещины корпусов и матриц, люфт в опорах шарошек, с
забитыми промывочными отверстиями и другими дефектами;

наворачивать алмазные коронки и расширители специальными
ключами;

прекращать бурение и производить подъем
инструмента при резком падении механической скорости, возникновении вибрации и
посторонних процессов в скважине;

обеспечивать полную
герметичность всех соединений бурового снаряда во избежание утечек
промывочной жидкости; при замене породоразрушающего инструмента следить за
соответствием его диаметров.

Для предупреждения аварий при
работе в скважине необходимо:

ознакомить каротажную бригаду
перед производством работ с особенностями конструкции и состоянием скважины, с
возможными зонами осложнений;

роработать ствол скважины перед
спуском геофизических и других скважинных приборов и снарядов;

проверять соответствие 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.

Для предупреждения аварий из-за
падения посторонних предметов в скважину необходимо: закрывать устье скважины
при поднятых бурильных трубах; следить за исправностью ключей, вилок, ручного
инструмента, спуско-подъемных приспособлений; систематически проверять
состояние деталей вращателя станка.

Обрыв бурильных труб и развёртывание
их при бурении; падение части колонны в скважину при спуско-подъёмных операциях

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 спуско-подъёмных
операций содержать в постоянной исправности.

Развинчивание и оставление в
скважине колонкового снаряда; прихваты и стяжки при извлечении из скважины

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.

Оставление в скважине
породоразрушающих инструментов, разрушение алмазосодержащей матрицы, прожог
коронки

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;

Попадание в скважину мелких инструментов
или посторонних предметов

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. [8].

10.5 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.

После подъема труб на
поверхность скважину заполняют доверху густым глинистым раствором или
производят ликвидационное тампонирование глиной, цементом, обезвоженными солями
во избежание прорыва подземных вод в горные выработки или межпластового
перетока.

После выполнения этих работ в устье скважины
прочно вбивают деревянную пробку или старую обсадную трубу со смятым верхним
концом или с пробкой. На выступающем над поверхностью земли конце такого знака
выжигают или выбивают бородком: номер скважины, глубину, отметку устья
скважины. На ликвидацию скважины составляется акт установленной формы. После
ликвидации скважины разбирают вышку, демонтируют оборудование и все перевозят
на новую точку [10].

скважина уголь
буровой оборудование

11. ТЕХНОЛОГИЯ БЕСКЕРНОВОГО БУРЕНИЯ

Технология бескернового бурения
может быть реализована различными видами породоразрушающего инструмента:
шарошечными долотами, дисковыми долотами фрезерного типа, лопастными долотами
режущего действия и долотами специального назначения.

При бурении геологоразведочных
скважин наиболее широко используются шарошечные долота, которые различаются по
типам в зависимости от категории по буримости и физико-механических свойств
горных пород. При бурении долотами малого диаметра, особенно при чередовании их
с алмазными коронками, необходимо калибровать стенки скважины по диаметру. Это
достигается применением шарошечных расширителей, которые обеспечивают
сохранность диаметра ствола и проведение скважины с минимальным искривлением.

При бурении скважин шарошечными
долотами забой от разбуренного шлама очищается потоком промывочной жидкости,
сжатым воздухом и другими агентами. Очистные агенты подводятся к забою через
каналы в долоте, по которым они достигают поверхности забоя и вымывают частицы
разбуренной породы в затрубное пространство и на поверхность При этом
поверхность забоя, зубья шарошек и межтрубные канавки очищаются от налипшей
разбуренной породы. В зависимости от конструкции промывочных устройств потоки
очистного агента направляются в периферийные и центральный участки забоя,
рабочие конуса шарошек и в пространство между шарошками.

Расположение промывочных каналов зависит от
назначения и размеров долота. При недостаточной интенсивности очистки забоя
разбуренная порода дополнительно перемалывается зубьями шарошек, т. е.
размельчается уже разрушенная порода. При этом увеличивается энергия,
затрачиваемая на разрушение единицы объема породы, затупляются зубья шарошек,
снижаются механическая скорость проходки и ресурс долота. Наилучшие показатели
достигаются, когда выбуренная порода своевременно удаляется с забоя. При
переходе в процессе бурения с промывки промывочной жидкостью на промывку
утяжеленными глинистыми растворами механическая скорость бурения снижается в
1,5-2 раза; при использовании воздуха или газа для продувки забоя скважины
механическая скорость возрастает в кратное число раз по сравнению с промывкой
жидкостью.

Для обеспечения интенсивной
очистки забоя от разбуренной породы и разрушения поверхности забоя применяются
гидромониторные насадки различных типов.

Лопастные долота режущего типа,
предназначенные для бурения геологоразведочных скважин в мягких породах, в том
числе с прослойками пород средней твердости, разрушают забой в режиме резания с
очисткой забоя промывочным агентом или шнековым способом. Как правило, бурение
в мягких породах ведется с использованием легкого бурового оборудования,
поэтому применяются небольшие осевые нагрузки на долото и малые крутящие
моменты.

Наиболее эффективно лопастными
долотами типа М разбуриваются ленточные и пластичные глины средней плотности,
суглинки, супеси, рыхлые мергели, гипсы, тальковые разрушенные сланцы многих
разновидностей, глинистые бокситы и другие породы с аналогичными физико-механическими
свойствами. Лопасти долот глубоко внедряются в забой и создают срез породы
большой толщины. Поэтому за каждый оборот долота разрушается большой объем
породы. Для выноса этого объема необходимо увеличить циркуляцию потока
промывочной жидкости.

Удельная осевая нагрузка на
долото типа М составляет 150-500 даН на каждый сантиметр диаметра долота: она
увеличивается в зависимости от роста твердости буримых пород; при бурении
мягких вязких пород осевую нагрузку следует уменьшать, чтобы предотвратить заклинивание
долота на забое. Частота вращения лопастных долот типа М меняется в широких
пределах и практически составляет 50-400 мин-1 в зависимости от мощности
буровой установки.

Долота типа МС применяют при
бурении скважин в породах IV
категории по буримости с пропластками пород средней твердости V
и VI категорий.
Наиболее эффективно этими долотами разбуриваются плотные песчаники, плотные
глины с пропластками галечника и щебенки, алевролиты, сланцы, валунно-галечные
отложения. Эффективная работа достигается за счет увеличения осевой нагрузки,
частоты вращения бурового вала и интенсивности очистки забоя от шлама. Поэтому
при бурении скважины должен обеспечиваться оптимальный режим для каждого
размера долота. В зависимости от диаметра долота осевая нагрузка может
колебаться в пределах от 200 до 600 даН на каждый сантиметр диаметра долота с
изменением твердости проходимых пород и глубины скважины.

Частота вращения обычно
выбирается с учетом мощности бурового оборудования и прочности бурового вала,
чтобы обеспечивать интенсивное вращение долота при проходке самых вязких пород.
Обычно при бурении вязких глин и глинистых сланцев, когда необходим большой
крутящий момент, частота вращения снижается до минимума; при бурении сыпучих
пород типа галечников и щебенки частота вращения увеличивается. При бурении
песчаников частота вращения может быть максимальной, так как в этом случае
сопротивление породы вращению долота будет незначительным.

Особенно осторожно следует
вести бурение при проходке липких вязких пород, когда происходит налипание
породы на долото и начинают образовываться сальники. При этом необходимо
снизить до минимума осевую нагрузку и частоту вращения и увеличить циркуляцию
промывочной жидкости. Если при этом сальник породы не размывается, то следует
поднять бурильную колонну на высоту 5-6 м и провести расходку снаряда.

Рекомендуемые соотношения
параметров режима для различных типоразмеров долот бескернового бурения
приведены в табл. 9 и 10.

Таблица 9

Рекомендации по удельным
значениям параметров режима бурения

Тип долота	Категории пород по буримости
	I — II	III	IV — V	VI — VII	VIII — IX (X — XI)
1. Удельные нагрузки на 1 см диаметра долота, кН
2-лопастные	0,6 — 0,7	0,60 — 0,75	—	—	—
3-лопастные	0,7 — 0,8	0,80 — 0,90	0,75 — 0,95	—	—
Истирающие и крупного скола	—	—	1,0 — 1,15	1,15 — 1,30	—
2- и 3-шарошечные типа: М	2,0	2,0	—	—	—
C	—	—	2,0 — 2,1	2,1 — 2,3	—
CT	—	—	—	2,3 — 2,4	—
T	—	—	—	2,4 — 2,5	2,50 — 2,75
TK	—	—	—	—	2,75 — 3,00
K	—	—	—	—	3,0 — 3,5 (3,5 — 4,0)
2. Окружные скорости вращения долота, мин^-1
2-лопастные	0,8 — 1,2	1,0 — 2,0	—	—	—
3-лопастные	0,8 — 1,2	1,0 — 1,6	0,6 — 1,2	—	—
Истирающе-режущие и крупного скола	—	0,8 — 1,4	0,6 — 1,2	0,5 — 1,0	—
Трехшарошечные типа: М	0,8 — 1,2	1,2 — 1,4	1,0 — 1,4	0,8 — 1,2	—
С и СТ	—	—	1,0 — 1,4	0,8 — 1,2	—
Т и ТК	—	—	—	—	0,6 — 1,0
К	—	—	—	—	0,6 — 0,8 (0,6 — 0,8)

Таблица
10

Рекомендуемые значения расхода промывочной
жидкости, л/мин

Примечания. 1. Скорость потока
в затрубном пространстве для пород I-VII
категории должна составлять 0,6 м/с (глинистый раствор); для пород VIII-XII
категории — 0,4 м/с (техническая вода):

. Тип соединения бурильных
труб: ниппельные или замковые 3-42 для долот диаметром 59 мм; замковые для
остальных диаметров.

Общие закономерности
зависимости результатов бурения от параметров режима выглядят следующим
образом. С ростом осевой нагрузки до определенного значения увеличиваются
проходка на долото и механическая скорость. Частота вращения долота влияет в
основном на механическую скорость и почти не влияет на ресурс всех типов долот,
если нагрузка на них поддерживается в требуемых пределах.

При бурении мягких и средней
твердости пород механическая скорость пропорциональна расходу жидкости,
подаваемой на забой скважины в пределах 100-300 л/мин. Это связано с тем, что
размеры частиц шлама достигают 8-10 мм (породы VI
категории по буримости), а объем выбуренной породы по сравнению с колонковым
способом (при одинаковых диаметрах бурения) увеличивается. Так, при бурении
долотом диаметром 92 мм в породах V
категории объем выбуренной породы возрастает в 5 раз, а в породах VII
категории — в 3,7 раза.

Вынос крупного шлама
эффективнее обеспечивается при промывке скважины глинистым раствором.

Рекомендуемые режимы бурения
шарошечными долотами геолого-разведочных скважин приведены в табл. 11.
Минимальные осевые нагрузки и максимальные частоты вращения, указанные в
таблице, следует применять при бурении менее твердых пород, максимальные
нагрузки и минимальные частоты вращения — для более твердых пород. При бурении
сильнотрещиноватых пород рекомендуется применять минимальную частоту вращения
снаряда и снижать осевую нагрузку на долото на 30-40% по сравнению с бурением
аналогичных монолитных пород.

В абразивных породах следует
применять более низкие частоты вращения, чем в малоабразивных, при бурении
абразивных пород окружная скорость не должна превышать 1 м/с; в малоабразивных
принимается в пределах 1-2 м/с.

Для эффективной очистки
скважины скорость восходящего потока промывочной жидкости должна быть в твердых
породах не менее 0,4 и в мягких — 0,8 м/с. Уменьшение расхода жидкости приводит
к повышенному износу долот и снижению скорости бурения.

Для создания оптимальных
нагрузок при шарошечном бурении рекомендуется применять бурильные трубы
максимально возможного диаметра.

При увеличении кривизны скважины более 5° на 100
м необходимо уменьшать осевую нагрузку на 30-50% от нормальной до прекращения
искривления.

Забуривание скважины долотами
проводится при осевой нагрузке 10-20% от рекомендуемой, а разбуривание ствола —
при нагрузке не более чем 30% от рекомендуемой и при частоте не выше 150 мин

Каждое новое долото должно быть
приработано на забое в течение 10- 15 мин при минимальной частоте вращения и
осевой нагрузке, составляющей 10-20% от оптимальной; долото при этом должно
углубиться не менее, чем на 0,5 его диаметра. После приработки осевая нагрузка
быстро, но плавно доводится до оптимальной при обязательном вращении долота
[8].

Критерии отработки
долот. Основные признаки, указывающие на необходимость
подъема долота.

) резкое снижение механической
скорости бурения или полное прекращение углубки; причина: заклинивание опор
шарошек или полный износ долота;

) устойчивое снижение скорости
бурения по однородным породам; причина: износ вооружения шарошек.

Таблица
11

Рекомендуемые режимы бурения шарошечными
долотами геологоразведочных скважин (по В.С. Травкину и др.)

Критерии снятия шарошечных
долот с эксплуатации: 1) износ твердосплавных зубков более чем на 80%; 2) износ
зубьев шарошек на 2/3 их высоты; 3) скол и выпадение более 10-20%
твердосплавных зубков; 4) люфт шарошек достигает для долот: 59 и 76 мм — более
4 мм, 0 93 мм — более 5 мм, 0 112 и 132 мм — более 6 мм, 0 151 мм — более 7 мм;
5) полный износ вершин шарошек; 6) износ долота по диаметру более 3 мм.

Критериями снятия с
эксплуатации дисковых и лопастных долот являются предельные значения износа,
влияющие на снижение механической скорости бурения (табл. 12).

При бурении шарошечными
долотами может наблюдаться повышенное искривление скважин, возрастающее с
ростом осевой нагрузки и диаметра долота. Основным средством уменьшения
искривления является применение жестких буровых компоновок, включающих: 1)
утяжеленные бурильные трубы весом на 20-30% больше осевой нагрузки; 2)
центрирующие фонари диаметром, равным диаметру колонковой трубы для конкретного
типоразмера породоразрушающего инструмента; 3) трубы из ниппельной заготовки и
направляющие фонари (для долот диаметром 59 и 76 мм); 4) направляющий снаряд из
труб прежнего и последующего диаметра (при переходе на меньший диаметр
бурения).

Наиболее характерным видом
аварий, связанных с применением шарошечных долот, является оставление на забое
скважины частей и осколков поломанных шарошек. Извлечение крупных частиц
проводится накрытием их и забуриванием в забой на 30-50 см колонковым снарядом
с твердосплавной коронкой; расколотые шарошки, шарики подшипников,
твердосплавные зубки и штыри поднимаются в этом случае вместе с керном. Мелкие
металлические частицы извлекают с помощью магнитной ловушки типа Л СМ (ВИТР)
[8].

Таблица 12

Значения износа дисковых и
лопастных долот, вызывающие снижение механической скорости

11.1
Породоразрушающий инструмент для бескернового бурения

Породоразрушающий инструмент
для бескернового бурения геологоразведочных скважин по характеру воздействия на
породу разделяется на:

долота ударно-дробящего действия;

долота дробяще-скалывающего
действия;

долота режуще-истирающего
действия.

К первой группе относятся двух-
и трехшарошечные долота; разрушение породы такими долотами происходит за счет
перекатывания зубьев шарошек по забою с нанесением ударов.

Ко второй группе относятся
дисковые долота; они разрушают породу дроблением и скалыванием за счет ударного
и скалывающего воздействия зубьев на забой.

К третьей группе относятся
лопастные долота, алмазные, и инструмент, армированный синтетическими и
сверхтвердыми материалами; они используются для бурения пластичных горных
пород: разрушение породы происходит за счет срезания тонкого слоя при внедрении
в нее резцов.

Специальные долота используются
при гидроударном бурении, шнековом бурении, с продувкой забоя воздухом, при
бурении шпуров, при направленном бурении и т.д. Эти долота имеют свои
конструктивные особенности, вызванные спецификой разрушения забоя [8].

11.1.1 Шарошечные
долота

Шарошечные долота представляют
собой наиболее универсальный породоразрушающий инструмент, поскольку область их
применения охватывает практически все многообразие горных пород: от очень
мягких до весьма твердых.

Разработанный в последние годы
ассортимент шарошечных долот по своим типоразмерам способен удовлетворить самые
широкие запросы потребителей. В частности, впервые в мировой практике
разработаны шарошечные микродолота диаметром 46 и 59 мм. Для повышения ресурса
долот в их конструкции используются опоры скольжения и вооружение шарошек
твердосплавными зубками. Для наиболее тяжелых условий эксплуатации разработаны
долота с элементами герметизации опор.

По конструктивному исполнению
корпуса шарошечные долота разделяются на: корпусные, применяемые для бурения
скважин большого диаметра; секционные (бескорпусные), состоящие из двух (трех) сваренных
между собой секций со стандартной присоединительной резьбой.

Основные конструктивные
особенности долот: конструкция шарошек; схема опор; система промывочных
устройств; наплавка зубьев твердым сплавом; оснащение шарошек твердосплавными
зубьями.

Основные конструктивные
параметры долот: расположение на оси шарошек по отношению к оси долота и вершин
шарошек относительно оси долота; величина угла наклона осей шарошек к оси
долота; число конусов на шарошках; расположение венцов зубьев; геометрические параметры
зубьев.

Долота типа К характеризуются
ударным действием вооружения на разрушаемый забой и предназначены для бурения
твердых и весьма твердых пород.

Шарошки долот имеют чистое
качение по забою без проскальзывания, а вооружение состоит из цилиндрических
твердосплавных зубков со сферической головкой. Калибрующее вооружение каждой
шарошки работает в режиме резания.

Долота типа ТК и Т характеризуются
ударно-скалывающим действием вооружения на разрушаемый забой. Шарошки этих
долот имеют кинематические схемы, обеспечивающие чистое качение с небольшим
проскальзыванием основного конуса по поверхности забоя. Поэтому твердосплавные
и фрезерованные зубья наносят по забою удары с некоторым сдвигом по ходу
вращения шарошек. Шарошечные долота типа Т и ТК образуют забой выпуклой формы.

Долота типа ТК и Т
предназначены для бурения твердых пород и твердых с пропластками очень твердых.

Долота типа СТ и С
характеризуются скалывающим действием вооружения на разрушаемые породы. Их
шарошки имеют многоконусную форму самоочищающегося типа и работают по
кинематической схеме, обеспечивающей качение со значительным проскальзыванием
основных конусов шарошки вдоль поверхности забоя. Оси шарошек смещены
относительно оси долота на 2-3 мм в зависимости от размеров долота, поэтому вооружение
шарошек, состоящее из твердосплавных зубков и фрезерованных зубьев, наносит по
забою наклонный удар со значительным сдвигом по ходу их вращения. Шарошечные
долота типа СТ и С образуют забой выпуклой формы. Эти долота предназначены для
бурения пород средней твердости с пропластками твердых пород.

Долоma
пита М характеризуются режуще-скалывающим действием вооружения на разрушаемые
породы. Их шарошки имеют многоконусную форму самоочищающегося типа; они
работают по кинематической схеме, обеспечивающей большое скольжение основных
конусов шарошки вдоль поверхности забоя. Вооружение шарошек состоит из острых
фрезерованных зубьев, имеющих одностороннюю наплавку мелкозернистым твердым
сплавом. Зубья шарошек вдавливаются в поверхность забоя и скалывают большой кусок
породы с поворотом рабочей площадки зуба. Шарошечные долота типа М образуют
выпуклый забой. Долота предназначены для бурения скважин в мягких породах с
пропластками пород средней твердости.

Двухшарошечные долота (рис. 4) — наиболее
распространенный породоразрушающий инструмент при бурении геологоразведочных
скважин на глубину до 2000 м. В определенных гсолого-технических условиях эти
долота обеспечивают превосходство над трехшарошечными на 10-15% по проходке и
на 15-20% по механической скорости, т е. в условиях, когда невозможно создать
необходимые осевые нагрузки для нормальной работы трехшарошечных долот. Каждая
отдельная секция двухшарошечного долота имеет большие диаметры шарошек по
сравнению с трехшарошечным, что позволяет иметь на шарошке увеличенное число
зубчатого или твердосплавного вооружения при увеличенном шаге между зубками.
Зубки, расположенные на шарошке с увеличенным шагом, наносят по забою более
интенсивные удары со сколом более крупных частиц разбуриваемой породы.

Рис. 5. Двухшарошечные долота:

а — типа К: 1 — твердосплавные зубки; 2-
подшипник скольжения с центральным замковым устройством; 3 — шарошки; б — типа
Т(ТК): 1 — шарошки чистого качения самоочищающегося типа; 2 — стальные
фрезерованные зубки пирамидальной формы с наплавкой релита; 3- зубья
пикообразной схемы; 4 — составные стальные вкладыши; 5 — фиксирующаяся
разжимная шайба; 6- твердосплавные цилиндрические зубки; в — типа С(СТ): 1 —
шарошки; 2 — стальные фрезерованные зубки пирамидальной формы; 3 —
односторонняя наплавка мелкозернистым твердым сплавом релита; 4 — венцы с
самоочищающейся схемой расположения; 5 — основной рабочий конус шарошек; 6 —
усиленная калибрующая поверхность затылочного конуса; г — типа М: 1 — шарошки;
2 — стальные фрезерованные зубья; 3- односторонняя наплавка мелкозернистым
релитом; 4 — зубья; 5 — направленный слой крупнозернистого сплава на затылочном
конусе шарошек

Преимуществом двухшарошечных
долот над трехшарошечными является упрощение технологии их изготовления.
Двухшарошечные долота имеют меньшую стоимость. К недостаткам двухшарошечных
долот относится недостаточно мощное калибрующее вооружение — насыщенность
зубьями снижена на 30% по сравнению с трехшарошечными долотами. Это приводит к
преждевременному износу долота по диаметру, а также является причиной вибрации
при бурении, приводящей к более интенсивному искривлению скважины, чем при
бурении трехшарошечньши долотами.

Трехшарошечные долота (рис. 5) позволяют
наиболее полно использовать габариты скважины для размещения шарошек,
вооруженных наибольшим числом рабочих и калибрующих зубьев, а также позволяют
разместить во внутренней полости шарошек наиболее мощные опорные подшипники и
обеспечить надежную устойчивость долота на забое при оптимальной осевой
нагрузке [8].

Рис. 6. Трехшарошечное долото
типа К:

— шарошки; 2 — твердосплавные зубки со
сферической рабочей головкой; 3 — основной конус шарошек; 4 — калибрующее
вооружение шарошек — цилиндрические твердосплавные зубки с плоской рабочей
поверхностью, размещенные на затылочном конусе шарошек; 5 — промывочная система

11.1.2 Лопастные и
дисковые долота

Лопастные долота, армированные
режущими элементами из вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов различных марок и
форм, разработаны СКБ «Геотехника» и освоены в производстве. Такие долота
являются высокопроизводительным породоразрушающим инструментом для бескернового
бурения в мягких, малоабразивных я вязких породах, а также многолетнемерзлых
породах с содержанием твердых включений. Они применяются при бурении
геологоразведочных, гидрогеологических, инженерно-геологических,
сейсморазведочных и технических скважин. Эффективность лопастных долот
обусловлена простотой конструкции, относительно невысокой стоимостью, высокими
производительностью и ресурсом, все это обеспечивает проведение скважин при
минимальных энергозатратах и стоимости бурения.

По назначению долота
подразделяются на два типа: М — для бурения мягких (в том числе мерзлых) и
вязких пород 1-IV
категорий по буримости: МС-те же комплексы горных пород, но с содержанием
твердых включений.

Долота пиши М диаметром 76-151 мм имеют
пикообразную форму и армированы удлиненными твердосплавными пластинами размером
3 х5 мм, установленными в открытых пазах. Усиленное вооружение режущих граней
позволяет получить высокие механические скорости бурения при небольших осевых
нагрузках. Наличие опережающих лезвий на периферийной части долота предохраняет
лопасти от быстрого износа и значительно повышает ресурс инструмента.
Калибрующая масть лопастей армирована твердосплавными цилиндрическими зубками
(восьмигранниками), предохраняющими долото от износа по диаметру. Для
предупреждения размыва стенок скважины промывочные каналы (диаметром 10-25 мм)
направлены перпендикулярно к плоскости забоя.

Долота типа МС диаметром 76-151 мм имеют лопасти
также пикообразной формы, но армируются твердосплавными цилиндрическими зубками
(или восьмигранниками) диаметром 5 мм. Для предотвращения скалывания при
встрече в горных породах твердых включений зубки установлены в теле лопастей.
Вследствие малой площади режущих лезвий эти долота можно применять при бурении
на малых осевых нагрузках. Усиленное вооружение калибрующей и периферийной
частей лопастей предохраняет долота от износа по диаметру и обеспечивает им
высокий ресурс.

Лопастные долота для шнекового бурения диаметром
151-320 мм имеют три лопасти ступенчатой формы, армированные (в зависимости от
области применения) релитом, наплавленным на рабочие поверхности,
твердосплавными пластинами удлиненной формы с малым поперечным сечением,
установленными в открытых пазах, или цилиндрическими (восьмигранными) зубками,
расположенными в теле лопастей во избежание скалывания при встрече твердых
включений в горных породах. Ступенчатое расчленение забоя на отдельные зоны
разрушения и центральная рассечка обеспечивают повышение скорости бурения и
ресурса долот. Калибрующие участки лопастей армированы износостойкими
материалами, предохраняющими долото от износа по наружному диаметру.

В случае необходимости долота
могут изготавливаться в двухлопастном исполнении. Такие долота (рис. 6) состоят
из корпуса с присоединительным шестигранником, с помощью которого монтируют
долото на полый шнек.

На корпусе долота имеются две
разновеликие лопасти: одна разрушает основной профиль забоя — поражает
центральную часть скважины и участвует в калибровке диаметра скважины; другая
выполняет вспомогательные функции, разрушая небольшой участок забоя и участвуя
в калибровке диаметра скважины.

Сейсмические скважины бурят вращательным
способом в основном лопастными долотами с промывкой забоя очистным агентом (или
продувкой сжатым воздухом) и шнековым способом с погружением заряда ВВ после
извлечения инструмента в открытый ствол скважины или через полый шнек.
Перечисленные способы бурения ведутся без отбора керна, большей частью в мягких
породах II-IV
категорий по буримости и в вечномерзлых породах, содержащих в ряде случаев
валунно-галечные отложения; около 10% этого вида бурения ведется в твердых
породах VII-X
категорий шарошечными долотами. Заряды ВВ имеют диаметры 80-100 мм и поэтому
могут быть успешно размещены в скважинах диаметром 112 мм и более практически
во всем комплексе проходимых пород.

Рис. 7. Двухлопастное долото
режущего типа для шнекового бурения:

— шпилька; 2 — замковое кольцо, 3 —
присоединительный шестигранник; 4 — корпус; 5 — вспомогательная лопасть,
разрушающая небольшой участок забоя и калибрующая диаметр скважины; 6 —
лопасть, разрушающая основной профиль забоя; 7 — резцы из твердого сплава
(лопасть наплавлена также зернистым релитом)

Дисковые долота диаметром 76 и 93 мм относятся к
долотам режуще-скалывающего типа: в них совмещены преимущества как шарошечных,
так и лопастных долот. Конструкция долот относительно проста и позволяет
размещать мощные опоры и вооружение для дисков, что существенно повышает их
работоспособность (скорость бурения и ресурс) и износостойкость и делает их
применение технологически и экономически выгодным. Наиболее эффективно
использование дисковых долот (с точки зрения производительности, энергоемкости
и экономичности бурения) в породах средней твердости, в частности, для бурения
при разведке угольных месторождений [8].

.1.3 Долота
специального назначения

Для бурения геологоразведочных
скважин в особых геолого-технических условиях, а также при использовании
специального бурового оборудования и для выполнения специальных задач при
проходке скважин разработаны буровые долота специального назначения: шарошечные
долота для пневмо- и гидроударного бурения, для бурения с продувкой: шпуровые
шарошечные долота, шарошечные долота для направленного бурения; для бурения с
гидротранспортом шлама; колонковые шарошечные долота и другие.

Шарошечные долото для гидро- и
пневмоударного бурения наиболее перспективны для бурения в твердых и весьма твердых
породах поскольку наложение ударных нагрузок на шарошечное долото позволяет
интенсифицировать процесс разрушения породы и повысить скорость бурения. Кроме
того, использование долот совместно с ударными машинами позволяет бурить с
пониженными осевыми нагрузками, что приводит к снижению интенсивности
искривления скважин в процессе бурения. Вместе с тем ударное воздействие
предъявляет повышенные требования к прочности конструктивных элементов долота.
С этой целью в конструкции заложены усиленные опоры скольжения и вооружение
шарошек, гарантирующие эффективное применение долот в комплексе с гидро- и
пневмоударниками.

Шарошечные долота для бурения с
продувкой (рис. 7) предназначены для проходки сухих обезвоженных скважин в
основном небольшой глубины, а также для бурения скважин в подземных условиях и
взрывных скважин на открытых карьерах. Отличительной особенностью этих долот
является наличие специальных каналов, направляющих потоки воздуха (или газовых
смесей) через внутреннюю полость лап во внутреннюю полость шарошки. Нагнетаемый
через эти каналы воздух выносит частицы породы, проникающие с забоя в опорные
подшипники и охлаждает последние, что способствует увеличению их долговечности
и повышает работоспособность долота.

Для лучшей циркуляции воздушного потока в
призабойной зоне на боковых гранях лап приваривают боковые косынки, которые
закрывают свободное пространство между корпусом долота и шарошками и направляют
поток воздуха вниз до забоя.

Рис. 8. Шарошечное долото для
бурения с продувкой:

— специальные каналы для прохода потока воздуха
(газовых смесей); 2 — лапа; 5 — расточка в замковом пальце; 4 — цапфа лапы; 5 —
внутренняя полость шарошки

Шпуровые шарошечные долота
используют для бурения шпуров глубиной до 15 м в твердых породах. В этих
условиях наиболее важное значение приобретает механическая скорость бурения с
одноразовым использованием долота. Поэтому на основных конусах твердосплавные
зубки располагаются в шахматном порядке, угол наклона осей шарошек к оси долота
увеличивается, а насыщенность калибрующего вооружения на затылочном конусе
снижается.

Шарошечные долота для
направленного бурения предназначены для искусственного искривления скважин.
Конструкции таких долот имеют специальное калибрующее вооружение на затылочном
конусе шарошек и на периферийных венцах. Это вооружение должно обеспечивать
боковое врезание в стенку скважины при проходке через отклонители различных
типов, поэтому оно выполнено в виде твердосплавных зубков, максимально
уменьшенных диаметров для обеспечения наибольшей насыщеннрсти врезающейся части
калибрующих конусов.

Шарошечное долото диаметром 76
мм для направленного бурения имеет большие габариты шарошек за счет увеличения
угла наклона осей шарошек к оси долота и насыщенное вооружение на периферийных
венцах из твердосплавных зубков размером 4 х 6 мм и термообработанных дисковых
перемычек, расположенных между зубками.

Шарошечные долота для бурения с
гидротранспортом шлама разработаны в нескольких конструктивных исполнениях. Они
способны обеспечить получение крупных частиц породы при разрушении забоя, что
очень важно для оценки содержания в породе полезных ископаемых. Разработка
конструкций таких долот ведется в двух направлениях: при ударном воздействии
вооружения на забой и при ударно-скалывающем воздействии. В первом случае
создаются шарошечные долота, у которых шарошки оснащены высокими
твердосплавными зубками с клиновидной рабочей поверхностью, а во втором случае
создаются комбинированные шарошечно — дисковые долота, у которых конструкция состоит
из одной вертикальной шарошки, обрабатывающей периферийный участок забоя и
наружный диаметр скважины, и другой, дисковой фрезерующей шарошки,
расположенной с противоположной стороны и разрушающей поверхность забоя со
сколом крупных частиц породы.

Колонковые шарошечные долота
диаметром 93-157 мм относятся к числу перспективных направлений
совершенствования технических средств для отбора керна. Долота имеют
относительно невысокую стоимость и в составе с современными керноприемными
снарядами обеспечивают необходимый выход керна, позволяющий получать надежные и
достоверные данные при разведке месторождений, изучении геологических условий,
подсчете запасов полезных ископаемых и др.

Съемные раздвижные долота ДРС
диаметрами 132/190 и 190,5/244 мм разработаны ВИТРом совместно с Сургутским
отделением ЗапСибБУРНИПИ (изготовитель опытных образцов завод «Уралбурмаш»).
Долота предназначены для бурения и одновременно расширения стволов
гидрогеологических и инженерных скважин в горных породах средней твердости. Долота
типа ДРС имеют цельный корпус с центральным каналом, присоединительную резьбу
для бурильных труб, три продольных паза с отверстиями для трех осей, на каждой
из которых размещается лапа. На цапфе лапы монтируется опора с шарошкой. Опора
шарошки имеет три подшипника: два радиально-упорных шариковых (один из которых
является замком) и один роликовый. Промывочная жидкость подводится к забою
через центральный канал круглого сечения. Конструкция долота является
разборной, то есть позволяет отделять лапы с шарошками от корпуса путем
извлечения из него трех осей. Изношенные шарошки могут заменяться новыми без
замены корпуса.

При постановке долота на забой
скважины оно, за счет осевой нагрузки и центробежной силы инерции, из
транспортного положения переходит в рабочее состояние. Бурение ведется
одновременно с расширением ствола скважины. После окончания рейса при подъеме
долото принимает транспортное положение, шарошки под действием собственного
веса и силы трения о стенки скважины уменьшают диаметр долота.

При бурении долотом ДРС на
забое образуется керн горной породы, который при использовании двойной колонны
и обратной промывки может непрерывно выноситься на поверхность. При бурении
сплошным забоем в центральной части долота ДРС устанавливается керноразрушитель
в виде вставки, армированной резцами из твердого сплава.

Шарошки долот оснащены крупными
фрезерованными зубьями, армированными твердым сплавом. Тыльные конусы шарошек,
образующие диаметр долота, также наплавлены твердым сплавом, что способствует
сохранению диаметра долота при бурении.

Конструкция долота ДРС позволяет
усовершенствовать технологию вскрытия продуктивного пласта и повысить качество
и скорость сооружения скважины за счет: формирования в интервале установки
фильтра каверны заданного диаметра с незакольматированными стенками с целью
образования гравийного фильтра, что в 2-3 раза повышает дебит скважины;
исключения материальных . затрат (до 20% от стоимости строительства скважины)
на приготовление, применение и экологическую очистку глинистых или полимерных
растворов при замене их технической водой: снижения числа аварий и осложнений,
связанных с нарушением устойчивости стенок скважины при бурении через каверны,
трещиноватые зоны, плывуны путем непрерывного перекрытия их подвижной колонной
обсадных труб; уменьшения травматизма вследствие сокращения числа
спуско-подъемных операций с обсадной колонной, при которых на буровых работах
происходит наибольшее число тяжелых несчастных случаев.

Кроме создания каверн для образования в них
гравийных фильтров специальными работами, которые могут выполняться с
применением долот типа ДРС, являются: разбуривание и замена запесоченных старых
фильтров новыми, не извлекая обсадных труб из скважины; бурение под сваи,
которые должны выдерживать нагрузки как на сжатие, так и на растяжение;
укрепление строительных фундаментов, в которых требуется проходить через кладку
скважины возможно меньшего диаметра, а затем расширять диаметр до максимального
[8].

12. ПОДСОБНЫЕ ЦЕХА, СВЯЗЬ, ТРАНСПОРТ

В механическую мастерскую входят отделения:
кузнечное, токарное, сварочное, инструментальное. Механическая мастерская
выполняется работы по ремонту бурового оборудования, транспорта, а также
производится ремонт и изготовление отдельных узлов и деталей, необходимых для
восстановительного ремонта при эксплуатации оборудования. Основанием на
ремонт является дефектная ведомость. Ведомость составляется старшим механиком
по эксплуатации оборудования в присутствии бурового мастера [10].

Доставка вахт на буровой участок производиться
вахтовыми машинами. Транспортировка грузов и персонала производится
высокопроходимыми автомомобилями типа «Урал».

Все буровые объекты обеспечиваются радио и
телефонной связью. Диспетчерская служба имеет устойчивую связь с буровыми
бригадами через радиотелефонные аппараты “Карат”. 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.

Электроснабжение буровых установок
осуществляется от государственных линий электропередач, находящихся в 5 км.

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

13. ОХРАНА ТРУДА, ПРОМСАНИТАРИЯ,
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ, ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ТЕХНИКА

Административно-технический персонал каждой
геологической организации обязан заботиться о создании здоровых и безопасных
условий труда на производстве. Для этого составляется комплексные планы
улучшения условий труда и санитарно-оздоровительных мероприятий. Составной
частью комплексных планов являются предупреждение несчастных случаев, которые
решаются с помощью комплекса организационно-методических, 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:

1 вводный
инструктаж;

2 инструктаж
на рабочем месте;

3 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:

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

5 отсутствие
повышенной яркости светящихся поверхностей;

6 постоянство
освещения во времени;

7 отсутствие
опасности и вредности от осветительных устройств.

Отопление должно обеспечивать в помещении
поддержание заданной температуры воздуха (не ниже 13-18°С)
в холодное время года.

Вентиляция должна обеспечивать качественный
состав воздуха в помещении.

Комплекс методов по борьбе с шумом включает
следующие мероприятия:

8 уменьшение
шума в его источнике;

9 уменьшение
шума на пути его распространения;

10 изменение
направления излучения шума;

11 рациональная
планировка помещения и его акустическая обработка;

12 рациональное
конструирование машин и механизмов;

13 применение
средств индивидуальной защиты для органов слуха.

Для контроля уровня шума применяется шумомер
ШШВ-1.

Индивидуальные средства защиты на буровой:

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

15 вкладыши,
наушники, шлемы для защиты органов слуха;

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

17 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.

Все буровые должны иметь противопожарные щиты на
случай возникновения пожара [4].

14. ОХРАНА ПРИРОДЫ

. 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.

. Подготовительные мероприятия должны включать в
себя :

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

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

3. Охранные мероприятия в процессе бурения
скважины:

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

.2 Самоизливающиеся скважины должны быть
оборудованны регулирующими устройствами.

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

.4 Загрязнение почвы горюче-смазочными
веществами запрещается.

. Мероприятия по восстановлению земельных участков.

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

.2 Проводится горнотехническая и биологическая
рекультивация:

20 остатки
дизельного топлива сжигаются, отработанный глинистый раствор вывозится,
загрязненные земли покрываются почвенным слоем и дерном; загрязненные площади
озеленяют и возвращают лесное и другое пользование.

4.3 Проведение работ по
рекультивации осуществляется в соответствии с инструкциями, согласованными с
местными органами [8].

15. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ НА ПРОЦЕСС БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ

Таблица
13

N п/п	Диаметр ПРИ	Категория по буримости	Объем бурения, м	Норма времени в ст-см на метр	Коэффициент	Итого затраты на объем
1	112	II	4	0.04	—	0.16
2	93	II	16	0.04	—	0.64
3	93	III	20	0.06	—	1.2
4	93	III	80	0.06	—	4.8
5	59	V	150	0.1	—	15
6	59	VII	20	0.14	—	2.8
7	59	IX	70	0.18	—	12.6

Итого затрат времени на бурение одной скважины:
37.2 ст.*см

Затраты времени на весь процесс бурения скважин
рассчитываются по формуле:

N_бур
= N_скв∙n,
(28)

где N_скв—
время на бурение одной скважины; n
— количество скважин.

N_бур=
37.2∙16 = 595.2 ст*см.

Количество одновременно действующих буровых
установок N_у
вычисляется по формуле:

N_у
= (N_скв∙n)/(103∙Т),
(29)

где Т — это время на бурение 16 скважин, мес.;
103 — это количество станко-смен в месяце при работе буровой бригады в три
смены.

N_у
= (37.2∙16)/(103∙3) = 1.92

N_{у —}принимаем
равной 2, т. е. в процессе проведения работ будут задействованы 2 буровые
установки.

Перечень документации, которая
ведется на буровой

— акт на ввод в эксплуатацию скважины;

ГТН;

буровой журнал;

журнал проверки состояния ТБ;

график планово-предупредительного ремонта;

акты на ликвидацию осложнений и аварий, на
проведение специальных работ в скважине, акт проверки готовности скважины к
геофизическим работам и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе впервые проводилось
проектирование скважины, выбор бурового оборудования, расчет режимных
параметров, которые соответствуют данным геолого-техническим условиям. Данная
работа дала огромный опыт перед выполнением дипломного проекта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

.
Бурение разведочных скважин. Проектирование скважин: Методические указания по
выполнению курсового проекта.- Томск: Изд. ТПУ, 1997.

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

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

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

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

.
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.

.
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.

.
Сулакшин С.С. Бурение геологоразведочных скважин: Учебник для вузов. — М.:
Недра, 1994 — 432 с.

Источник

Московский Государственный Геологоразведочный Университет Кафедра разведочного бурения

Курсовая
работа

На
тему
Сооружение
геологоразведочной скважины

Вариант
11

Выполнил: студент
группы

Москва

2005

Оглавление

Геологический
разрез…………………………………………………………………….

Введение………………………………………………………………………………….

Выбор
способа бурения………………………………………………………………….

Выбор
конструкции скважины……..……………………………………………………

Выбор
буровой установки………………………………………………………………..

Выбор
бурового насоса……………………………………………………………………

Выбор
буровых мачт или вышек…………………………………………………………

Выбор
технологического бурового
инструмента………………………………………..

Выбор
бурильных труб……………………………………………………………………

Выбор
колонкового набора……………………………………………………………….

Бескерновое
бурение и применяемые долота……………………………………………

Выбор
аварийного и вспомогательного
инструмента…………………………………..

Промывка
скважины………………………………………………………………………

Расчет
параметров режимов бурения…………………………………………………….

Выбор
и расчет УБТ при бескерновом
бурении………………………………………..

Проверочный
расчет буровой мачты……………………………………………………

Расчет
рациональных скоростей
подъема……………………………………………..

Мероприятия
по повышению выхода керна……………………………………………

Ликвидация
скважины…………………………………………………………………..

Список
литературы………………………………………………………………………

Приложение
(ГТН)………………………………………………………………………

Геологический
разрез

Номер слоя	Глубина скважины	Категория пород по буримости	Описание пород	Характеристика пород
1	0	II-V	Валунно-галечные отложения	Пучащиеся
2	12	II	Среднезернистый песок	Сыпучие
3	20	III	Суглинки
4	80		Песчаник	Трещиноватый
5	260		Алевролит
6	280	III	Каменная соль
7	285	VII	Доломит

Введение

Задачами курсового
проектирования по разведочному бурению
являются закрепление и расширение
теоретических знаний, полученных
студентами при изучении курса »
Разведочное бурение «, приобретение
навыков для самостоятельного решения
задач по технике и технологии разведки
месторождений методом бурения
скважин. На стадии дипломного проектирования
студент должен самостоятельно решать
комплекс задач, связанных с техникой и
технологией разведки конкретного
месторождения и составлять техническую
часть проекта.

Курсовой проект
составляется по индивидуальному заданию,
которое выдается каждому студенту
руководителем курсового проектирования.
В индивидуальном задании задаются
геолого-технические условия проведения
скважин : геологический разрез с краткой
характеристикой пород, угол наклона
скважины к горизонту, глубина скважин,
их общее количество, особые условия
бурения (вечная мерзлота, поглощение
промывочной жидкости, проходка скважин
из подземных горных выработок и др.),
а также специальное задание.

При составлении
технической части дипломного проекта
все условия проведения буровых
скважин должны быть взяты по месту
прохождения практики и согласованы с
руководителем дипломного проектирования.

Последовательность
выполнения курсового проекта или
технической части дипломного проекта
такова:

— обоснование и
выбор способа бурения;

-определение
конечного диаметра бурения и составление
проектной конструкции скважины;

— выбор бурового
оборудования, буровой установки, бурового
станка, бурового насоса вышки или мачты,
транспортной базы;

— выбор технического
и вспомогательного инструмента, т.е.
бурового снаряда и приспособлений для
спускоподъемных и других операций
бурового процесса;

— выбор промывочного
агента и системы очистки его от шлама;

— расчет параметров
режимов бурения для твердосплавного,
алмазного и бескернового бурения; расчет
УБТ при бескерновом бурении;

— выбор способа
для повышения выхода керна на интервалах
с некондиционным выходом керна;

-применение
прогрессивных способов для повышения
производительности и качества опробования
при колонковом бурении ;

-расчет профиля
скважины;

— проверочный
расчет вышки или мачты; расчет рационального
режима спускоподъемных операций;

—
ликвидационный тампонаж, составление
геолого-технического наряда.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

скачать

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ.

Курсовая работа по бурению.

Вариант № 28

Выполнил: студент

группы РМ-01-4

Москва 2003 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Выбор способа бурения и построение конструкции буровой скважины. 4

1.1Выбор способа бурения 4

1.2 Составление проектной конструкции скважины. 4

2. Выбор бурового оборудования и инструмента 6

2.1. Выбор буровой установки. 6

2.2 Выбор бурового насоса. 6

2.3. Выбор технологического бурового инструмента 6

2.4 Выбор вспомогательного и аварийного инструмента. 7

2.5. Выбор буровой вышки или мачты 7

2.6. Проверочный расчет буровой вышки. 8

2.7. Контрольно-измерительные приборы в разведочном бурении. 8

3.Технология бурения геологоразведочных скважин 9

3.1.Выбор очистного агента. 9

3.2.Выбор параметров режима бурения. 9

3.3 Мероприятия по подержанию заданного направления скважины 11

4.Искривление скважин. 11

4.1.Расчет проектного профиля направленной скважины. 11

5.Ликвидационное тампонирование. 11

1. Выбор способа бурения и построение конструкции буровой скважины.

Выбор способа бурения

При проведении разведочных скважин основным способом бурения является колонковый способ с его разновидностями: твердосплавным и алмазным. Я, в данном случае, выбираю твердосплавное и алмазное, так как в моей скважине встречаются породы до VIII и IX категорий.

Для сокращения затрат времени на спускоподъемные операции при бурении пород VI-X категории мы будем применять снаряд со съемным керноприемником (ССК-59).
^

Глины II	8 м
Суглинки IV	94 м	Обвал
Глинистые сланцы VI	17 м
Песок мелкозернистый V	80 м	Поглощение
Глинистые сланцы VII	140 м
Известняк V	120м	Поглощение
Аргиллиты VIII	530 м	Трещиноватые
Железистые кварциты IX	150 м	Зона дробления

132

1
108

0 м

9
73

5 м

1210 м

Глубина 1315 м

^
Для решения нашей задачи необходим буровой станок СКБ-7 (твердосплавное бурение диаметром 93 до глубины 1200 м., алмазными коронками 59 до 2000м.)

^
Для выбранного нами бурового станка необходим буровой насос НБ5-320/100 для промывки скважин при бурении.

2.3. Выбор технологического бурового инструмента

Технологический инструмент – это инструмент, при помощи которого производится бурение скважин. К нему относятся: породоразрушающий инструмент (коронка), кернорвательное устройство, колонковая труба, переходники, бурильная колонна с ведущей трубой и буровым сальником.Коронки. Для моей скважины понадобятся следующие коронки: М 5(102 м), СМ 6 (518 м), К-01 (695 м).^ Значение диаметра бурильных труб определяется соотношением:

При твердосплавном

D_бт=(0,6÷0,7) D_скв

D_скв=59 мм

D_бт=0,7*132=86 мм

D_бт=0,7*93=61 мм

D_бт=0,7*59=40 мм

D_бт=(0,9÷0,95) D_скв

D_скв=59 мм

D_бт=0,95*59=57 мм

Глубина скважины 1315 метров, следовательно, выбираем для бурения набор бурильных труб СБТН-54 (1210 м), СБТМ-50 (95 м), СБТМ-63,5 (10 м).

^ Типовой состав – коронка, кернорватель, расширитель, колонковая труба, центратор, переходник, шламовая труба. Диаметр колонковой трубы – 57 мм. (при алмазном бурении) и 40 мм. (при твердосплавном), длина колонковой трубы – 6 м. В нашем варианте переходник не нужен, так как мы проводим бурение с отбором керна. Шламовая труба для нашего случая, я считаю, нужна, так как мы бурим достаточно глубоко и мощности насоса может не хватить. Для подачи очистного агента мы будем использовать сальник типа СВ.

^
В состав вспомогательного инструмента входят:

Ключи шарнирные для бурильных труб
Ключи шарнирные типа КШ для обсадных колонковых труб
Ключи короночные типа КК для твердосплавных и алмазных коронок
Ключи гладкозахватные типа КГ для колонковых труб
ключи типа КБ для алмазных коронок и расширителей
Вилки подкладные, отбойные
Хомуты шарнирные
Элеваторы с кольцевым фиксатором для осуществления спускоподъемных операций при небольшой глубине и работе «на вынос»
Полуавтоматический элеватор ЭН2-20
Труборазворот РТ-1200М
Трубодержатель ТР-2-12-5, для удержания гладкоствольной колонны труб, при проведении спускоподъемных операций

Аварийный инструмент:

Метчики и колокола – для извлечения бурильных труб из скважин
Кольцевые фрезеры – для обработки места обрыва бурильных колонн
Фрезеры с направлением – для разбуривания колонкового набора

^
для расчета высоты мачты (вышки)используется следующая формула:

Н_в=к_n*l_с (м)

к_n=1,25-1,45, коэффициент, учитывающий высоту переподъема и высоту подъемных механизмов.

l_с= длина свечи (по таблице) = 18,6

Н_в= 26 м.

Выберем вышку по таблице. Вышка В-26/50, со следующими техническими характеристиками: грузоподъемность (мН) = 0,5, размер верхнего основания (м) = 1,2*1,2, размер нижнего основания (м) = 6,25*6,25, масса вышки в сборе (кг) = 12800.

^
Номинальная грузоподъемная сила Q_ном соответствует статистической нагрузке на крюке от наибольшего веса обсадной или бурильной колонны. Q_ном от веса бурильных при подъеме вычисляется по следующей формуле

Q_ном=а*q*l_бт*(1-p_ж/ p_м)*cosθ_ср*(1+f*tgθ_ср), Н

Где а = коэффициент, учитывающий вес соединений бурильных труб = 1,05,

q = вес 1 м гладкой части бурильных труб, Н/м = 59,

l_бт = длина колонны бурильных труб, м = 1315

p_м = плотность материала труб, (кг/м³) = 7850

p_ж = плотность промывочной жидкости, (кг/м³) = 1250

θ_ср = средний зенитный угол скважины, (град) = 0⁰

f = коэффициент трения бурильных труб о стенки скважин = 0,3

Q_ном = 68492.24 (Н)

Максимальная грузоподъемная сила Q_макс равна номинальной Q_ном, увеличенной на коэффициент, учитывающий силы сопротивления подъему бурильной колонны.

Q_макс = Q_ном* К_пр

К_пр = 1,6

Q_макс = 109587.58 (Н)

Нагрузку на кронблочную раму буровой вышки в зависимости от способа закрепления свободного конца каната талевой системы определяют из выражений:

При оснастке талевой системы с неподвижным концом каната:

Q₀ = Q_макс(1+2/mn_c), Н,

Для оснастки без неподвижной ветви, когда свободный конец закреплен на подвижном блоке или кронблоке:

Q₀ = Q_макс(1+1/mn_c), Н,

где n_c – КПД талевой системы, величина которого зависит от числа подвижных струн.

m – число подвижных струн талевой системы, определяемого выражением:

m = Q_макс/P_лн*n_c

P_лн= грузоподъемность лебедки бурового станка, (кг) = 5500

m*n_c = 20,

Q₀₁ =117246,34, Q₀₂ = 115066.96

Выбор вышки был произведен правильно, так как Q₀ в обоих случаях получается значительно меньше, чем Q установки.

^
Для контроля параметров режима бурения может использоваться аппаратура комплексного контроля и контроля отдельных параметров. Технические средства комплексного контроля: контрольно-измерительная аппаратура КУРС-613, предназначена для регистрации нагрузки на породоразрушающий инструмент, контроля механической скорости бурения, частоты вращения бурового снаряда, расхода и давления промывочной жидкости, крутящего момента на вращателе. Технические средства контроля отдельных параметров режима бурения:

измеритель осевой нагрузки МКН-2

измеритель скорости бурения ИСБ

расходомер промывочной жидкости ЭМР-2

измеритель промывочной жидкости МИД-1

измеритель частоты ударов (гидроударника) И4

ограничитель крутящего момента ОМ-40

самопишущий ваттметр Н-395

Для очистки забоя скважины от частиц выбуренной породы и выноса их на поверхность, охлаждения породоразрушающего инструмента и закрепления неустойчивых стенок скважины применяют различные очистные агенты. В качестве очистного агента для наших условий выберем следующий агент — глинистый раствор (плотность = 1,08-1,25 г/см³, условная вязкость = 20-25 сек, водоотдача = 15-25 см³ за 30 мин, статическое напряжение сдвига = 1,5-4 Мпа, содержание песка = <4%), так как мы имеем дело с неустойчивыми стенками скважины, которые надо крепить и глинистого раствора для этого вполне хватит. Однако в некоторых участках скважины (трещиноватые аргиллиты, железистые кварциты) наверное лучше будет применить ингибированный раствор, специализированный для этих условий.

Под параметрами режима вращательного бурения с промывкой подразумевают осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент, частоту его вращения и расход очистного агента. Изменяя указанные параметры, можно добиться повышения технико-экономических показателей бурения.^ . Механическая скорость твердосплавного бурения в зависимости от осевой нагрузки на коронку меняется. Для каждой породы максимальная механическая скорость соответствует различным значениям осевой нагрузки.

Осевая нагрузка для твердосплавных коронок определяется по формуле:

С_ос = С_оср*m, Н

С_оср = удельная нагрузка на один резец

m = количество резцов

для 1-го слоя — С_ос = С_оср*m = 400*24 = 9600 (Н)
для 2-го слоя — С_ос = С_оср*m = 600*16 = 9600 (Н)
для 3-го слоя — С_ос = С_оср*m = 900*12 = 10800 (Н)
для 4-го слоя — С_ос = С_оср*m = 700*12 = 8400 (Н)
для 5-го слоя — С_ос = С_оср*m = 1100*12 = 13200 (Н)
для 6-го слоя — С_ос = С_оср*m = 700*12 = 8400 (Н)

Для алмазного бурения:

С_ос = С_уд*F, Н

Где С_уд — удельная нагрузка на 1 см² площади торца коронки, Н/см²

F – площадь торца коронки, см²

для 7-го слоя — С_ос = С_уд*F = 700*14,6 =10220 (Н)
для 8-го слоя — С_ос = С_уд*F = 800*14,6 =11680 (Н)

^ Частота вращения бурового снаряда определяется по формуле:

n = 60*V/π*D, мин^-1,

V = рекомендуемая окружаемая скорость коронки = 1,4/1,5 м/с

D = наружный диаметр коронки = 0,132 (направляющая), 0,093 (кондуктор), 0,059 (основной ствол) (м)

n₁ = 217 мин^-1,

n₂ = 308 мин^-1,

n₃ = 486 мин^-1– для твердосплавных коронок,

n₄ = 648 мин^-1– для алмазных коронок,

Для трещиноватых и абразивных пород значения скоростей уменьшать на 30%, для мягких пород (II-IV категорий) частота вращения может быть немного повышена.

Расход промывочной жидкости определяется по формуле:

Q = k*D, л/мин,

k = расход промывочной жидкости на 1 см диаметра коронки, л/мин*см = 12 (направляющая, кондуктор), 8 (до конца ствола),

D = диаметр коронки = 13,2 (направляющая), 9,3 (кондуктор), 5,9 (основной ствол) (см)

Q₁ = k*D = 158,4

Q₂ = k*D = 111,6

Q₃ = k*D = 47,2

Q₄ = k₀*F_з = 54,65

Где k₀ — Коэффициент очистки забоя, характеризующий расход жидкости на площадь 1 см² за 1 мин., (л/(мин*см²)). Для алмазного бурения рекомендуется принимать его значения k₀ —

= 1,2-2,4 (л/(мин*см²)

F_з – площадь забоя скважины, (см²) = 5,9²*3,14/4 = 27,33 (см²)

^ При бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые керн и шлам являются основными фактическими материалами. На выход керна оказывают отрицательное воздействие разные факторы, для снижения воздействия этих факторов рекомендуются следующие мероприятия:

Снижение частоты вращения бурового снаряда по полезному ископаемому, снижение расхода промывочной жидкости, бурение укороченными рейсами (технологические мероприятия), для бурения по монолитным и слаботрещиноватым породам VII-XI категорий использовать двойные колонковые наборы ТНД-46-У и ТНД-59-4, для бурения по среднетрещиноватым породам VII-IX категорий использовать двойные колонковые наборы ТНД-46-УТ, ТНД-59-УТ, ТНД-76-УТ, также для пород высокой твердости (VI-XI) разной степени трещиноватости использовать двойные колонковые наборы ТНД-462, ТНД-59-2, ТНД-7-2, ТНД-59-0, ДЭС-73, ТЭД-73, ОЭС-57, ГРЭС-59, для бурения мягких пород I-IV категорий наборы ДонбассНИЛ-I,II,III.

^
Полностью предупредить искривление скважины, происходящее по ряду причин, мы не можем, однако мы можем снизить степень влияния внешних факторов и тем самым снизить степень незапланированного искривления. Чтобы искривление было минимальным, надо придерживаться оптимальных параметров бурения: заложение скважин с оптимальным начальным углом, применением жестких колонковых труб, использование рациональных параметров бурения. Есть множество факторов влияющих на искривления скважины, всех их перечислять смысла не имеет, скажу только, что для оптимального бурения необходимо грамотно рассчитать все параметры бурения и иметь четкое представление о свойствах пород и с учетом этих знаний проводить бурение.

Угол падения пласта полезного ископаемого 27⁰.

Значение интенсивности естественного искривления ствола скважины: J₁=0,02 φ/м (102-500 м), J₂=0,03 φ/м (500-1300 м).

Начальный зенитный угол _н=0, конечный зенитный угол _к=27⁰(предполагаемый).

Длина ствола 1315 м.

Угол встречи =90⁰

Порядок расчета:

Значение _1н первого участка скважины = 0⁰, _1к первого участка = 0⁰.

Z₁ = 105 м

Значение _2н второго участка скважины = 0⁰,

_2к второго участка = arcsin(Z₂*K₂+sin_2н), град,

где Z₂= длина второго участка, м = 395,

K₂ = J₁/57,3, рад/м =0,00035,

_2к=arcsin(0,14+0)= 8⁰,

L₂ = проекция искривленного участка на поверхность = (1/ K₂)*(cos_2н— cos_2к), (м) = 2857,1*(1-0,999)=28,57 (м),

L₂= длина криволинейного участка, м = (_2к-_2н)/ J₁= 8/0,02 = 400 (м)

Значение _3н третьего участка скважины = 8⁰,

_3к третьего участка = arcsin(Z₃*K₃+sin_3н), град,

где: Z₃= длина третьего участка, м = 665,

K₃ = J₂/57,3, рад/м =0,00052,

_3к=arcsin(0,35+0,14)= 29⁰,

L₃ = проекция искривленного участка на поверхность = (1/ K₃)*(cos_3н— cos_3к), (м) = 1923,08*(0,99-0,87)=230,77 (м),

L₃= длина криволинейного участка, м = (_3к-_3н)/ J₂= 21/0,03 = 700 (м)

Следовательно, делая вывод из предыдущих расчетов, подведем итог: встреча скважины и рудного тела произойдут под углом 29⁰, что является практически идеальными условиями встречи в моем случае.

Ликвидационное тампонирование.

В нашем случае по всей длине скважины мы ни где не встречаем водоносных горизонтов, или участков требующих тампонирование, следовательно, по окончании работ, нам необходимо будет затампонировать цементной смесью горизонт полезного ископаемого, а остальную часть скважины достаточно будет залить глинистым раствором.

	РМ-01-4
Дата	28.09.2011
Размер	111,38 Kb.
Тип	Курсовая, Образовательные материалы

Источник

< Геология, гидрология и геодезия

Поиск на сайте math-solution.ru рефератов, курсовых, дипломных и контрольных работ, презентаций и т.д.

курсовая работа на тему:

Бурение геологоразведочных скважин на стадии разведки

Проектирование конструкции скважины для разведки залежей угля. Определение свойств горных пород и геолого-технических условий; выбор бурового оборудования и способа бурения; расчет режимных параметров. Предупреждение и ликвидация аварий, охрана труда.

Категория: Геология, гидрология и геодезия
Предмет: Бурение геологоразведочных скважин
Вид: курсовая работа

< Геология, гидрология и геодезия

Источник

Курсовая работа: Бурение эксплуатационной наклонно-направленной скважины на Озерной площади

Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Пермский нефтяной колледж»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Бурение эксплуатационной наклонно-направленной скважины на Озерной площади

Руководитель А.П. Доброхотов

Разработал А.В. Шелковников

Пермь 2010

ЗАДАНИЕ

Для курсового проектирования по «Технологии бурения нефтяных и газовых скважин»

Студенту IV курса Б – 07 – 1 группы 130504 специальности БУРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Пермского нефтяного колледжа

Шелковникову Александру Владимировичу (Фамилия, имя, отчество)

Тема задания и исходные данные: Бурение эксплуатационной наклонно-направленной скважины на Озерном месторождении.

Курсовой проект на указанную тему выполняется студентами колледжа в следующем объеме:

1. Объяснительная записка

1. Введение.

2. Геологический разрез.

2.1. Краткие сведения о районе буровых работ.

2.2. Стратиграфический разрез.

2.3. Нефтеносность.

2.4. Водоносность.

2.5. Газоносность.

2.6. Давление и температура в продуктивных пластах.

2.7. Геофизические исследования.

2.8. Возможные осложнения по разрезу скважины.

2.9. Испытание, освоение продуктивного пласта.

3. Технологический раздел.

3.1. Выбор и расчет конструкции скважины.

3.2. Выбор и расчет профиля наклонно-направленной скважины.

3.3. Выбор типов буровых растворов по интервалам скважины.

3.4. Расчет обсадных колонн.

3.5. Расчет цементирования обсадных колонн.

3.6. Организационно-технические мероприятия по повышению крепления скважин.

3.7. Выбор и расчет бурильной колонны, КНБК по интервалам.

3.8. Выбор буровой установки.

3.9. Показатели работы долот и режимы бурения.

3.10. Расчет гидравлических сопротивлений движущегося раствора в циркуляционной системе.

Расчетная часть проекта

4. Охрана труда, природы и недр.

4.1. Техника безопасности при бурении скважины.

4.2. Производственная санитария.

4.3. Меры по обеспечению пожарной безопасности.

4.4. Охрана окружающей среды.

3. Графическая часть проекта

Лист 1Геолого-технологический наряд

Лист 2

Лист 3

Лист 4

Дата выдачи « » 20г.

Срок окончания « » 20г.

Преподаватель-руководитель

курсового проектирования /А.П. Доброхотов/

(Подпись)(И.О.Ф.)

ВВЕДЕНИЕ

Среди важнейших видов промышленной продукции, объемы производства которой определяют современное состояние и уровень развития материально-технической базы страны, одно из главных мест отводится производству и потреблению нефтепродуктов и добыче нефти и газа.

Бурное развитие нефтяной промышленности началось в XX веке, когда стали широко применяться двигатели внутреннего сгорания, требующие тяжелого и легкого горючего и разнообразных смазочных масел. Особенно быстро начала развиваться мировая нефтегазовая промышленность с тех пор, как нефть и газ стали использовать в качестве сырья для химической промышленности. Нефть, газ и продукты их переработки оказывают огромное влияние на развитие экономики страны, на повышение материального благосостояния народа. Поэтому темпам роста нефтяной и газовой промышленности постоянно уделяется большое внимание. Важным фактором в увеличении добычи нефти является бурение скважин. Данный проект предусматривает проектирование строительства скважины на Озёрном месторождении. Озёрное месторождение расположено на территории заказника «Нижневишерский» вокруг памятника природы – озера Нюхти. ООО БКЕ «Евразия » разрабатывает это месторождение в сложных геологических условиях, требующих больших затрат на охрану окружающей среды.

2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ РАБОТ

Таблица 1

Наименование	Значение (текст, название, величина)
Площадь (месторождение)	Озёрное
Административное расположение: Республика Область (край) Район	Россия Пермский Красновишерский
Год ввода площади в бурение	1977
Температура воздуха °С, среднегодовая наибольшая летняя наименьшая зимняя	– 0,2 + 36 – 45
Среднегодовое количество осадков, мм	633
Максимальная глубина промерзания грунта, м	1,7
Продолжительность отопительного периода в году, сутки	235
Продолжительность зимнего периода в году, сутки.	167
Азимут преобладающего направления ветра, град.	225-270
Рельеф местности	Полого-всхолмленная равнина
Состояние местности —	Заболоченная
Толщина, см — снежного покрова — почвенного слоя	80 20
Растительный покров	Смешанный лес
Категория грунта	Вторая

VІІ	Чередование известняков и аргиллитов	Известняки биоморфные	Известняки детритовые	Известняки биоморфные, Водорослевые, сгустковые	Известняки окремленные с кальцитом	Известняки глинистые	Песчаники мелкозернистые, аргиллиты	Известняки рифогенные
VІ	Подольский горизонт	Каширский горизонт	Верейский горизонт	Башкирский ярус	Серпуховской ярус	Тульский горизонт (карб. отл.)	Тульский горизонт (терр. отл.)	Фаменский ярус
V	С2 рd	С2 ks	С2 vr	С2 b	С1 s + С1 v3	С1 tl(К)	С1 tl(Т)	D3 fm
ІV	1270	1320	1387	1445	1676	1715	1738	1852
ІІІ	1220	1270	1320	1387	1445	1676	1715	1738
ІІ	1258	1308	1375	1433	1663	1702	1725	1838
І	1208	1258	1308	1375	1433	1663	1702	1725

2.3 НЕФТЕНОСНОСТЬ Таблица 3	Параметры растворенного газа	давление насыще-ния в пластовых условиях	13,58	10,28
относи-тельная по воздуху плотность	1,008	0,915
содержание углекислого газа	0,05	1,3
содержание сероводорода	0,42	отс.
газовый фактор, м3 /т	53,8	136,7
Содержание парафина, по весу %	2,71	3,94
Содержание серы, по весу %	0,89	0,62
Подвижность, мкм2 /м Па∙с	0,06	0,01
Плотность, г/см3	после дегазации	0,839	0,836
в пластовых условиях	0,804	0,727
Тип коллектора	поровый	поровый
Интервал по стволу	низ	1439	1849
верх	1393	1841
Индекс	С2 b	D3 fm

2.5 ГАЗОНОСНОСТЬ

Свободный газ отсутствует.

2.4 ВОДОНОСНОСТЬ Таблица 4	Относится к источнику питьевого водоснабжения	нет	нет	нет	нет
Тип воды хлоркальцие- вый	ХЛК	ХЛК	ХЛК	ХЛК
Общая минерали- зация, мг/л	6537,04	5450,84	5515,36	8661,55
Химический состав воды в мг-экв/л	Катионы	Nа+ К+	2501,32	2160,55	1826,3	3136
Мg++	264,8	172,8	278,7	332
Са++	502,4	392,07	652,59	863
Анионы	НСО3–	3,2	4,39	7,0	3,4
SО4–2	16,4	13,47	37,43	4,15
Сl–	3248,92	2707,56	2713,25	4323
Плотность г/см3	1,128	1,108	1,145	1,177
Тип коллектора	поровый	поровый	поровый	гранул.
Интервал, м	до (низ)	1070	1387	1445	1738
от (верх)	892	1320	1387	1715
Индекс	Р1 s + аs	С2 vr	С2 b	С1 tl

2.6 ДАВЛЕНИЕ И ТЕМПЕРАТУРА В ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТАХ Таблица 5	Температура в конце интервала	Источник получения	РФЗ	РФЗ
о С	+23	+29,8
Пластовое давление, МПа	13,58	13,5-16,0
Интервал, м	До (низ)	1445	1838
От (верх)	1387	1823
Индекс стратиграфического подразделения	С2 b	D2 fm

Совмещенный график давлений

Глубина, м	Индекс стратиграфического подразделения	Давление, МПа	Характеристика давлений: пластового (порового) давления гидроразрыва пород	Глубина спуска колонны, м	Плотность БР, г/см3
Пластовое	Гидроразрыва
16	Q	14,6 13,5-16	1,5 11,1 14,8 18,2 21,1 21,9 23,4		1,08
136	Р2 u	1,21
326	Р1 ir
546	Р1 fl	1,0
613	Р1 аr
736	Р1 s+а(Т)
892	Р1 s+аs(К)
1070	Р1 s+аs	1,12 — 1,14
1160	С3
1220	С2 mс
1270	С2 рd
1320	С2 ks
1387	С2 vr	1,14
1445	С2 b
1676	С1 s+С1 v3
1715	С1 tl(К)
1738	С1 tl(Т)
1852	D3 fm

2.7 ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Таблица 6

Замеры и отборы
Наименование исследований	Масштаб	на глубине, м	в интервале, м
от	до
ПВП.ЦМЮ-12	1:500	160	160
БКЗ, АК, РК, БК, ИК, МЗ, ПВП	1:500	579	160	579
АКЦ, ЦМ8-10	1:500	579	579
БКЗ, БК, РК, ИК, КВ, АК	1:200	1676	1376	1676
БКЗ, БК, РК, ИК, КВ, АК	1:200	1852	1738	1852
КВ, М2 А0,5 В	1:500	1676	579	1676
КВ, М2 А0,5 В	1:500	1852	1445	1852
РК	1:500	1852	1852
АКЦ, СГДТ	1:500	1852
АКЦ, СГДТ	1:200	1376	1676
АКЦ, СГДТ	1:200	1738	1852
ГК, ЛМ	1:200	1738	1852
Инклинометрия: с т.з. через 5м	60	579
с т.з. через 10м	579	60 1852

2.8 ВОЗМОЖНЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ ПО РАЗРЕЗУ СКВАЖИНЫ 2.8.1 ПОГЛОЩЕНИЕ БУРОВОГО РАСТВОРА Таблица 7	Условия возникновения	1. Наличие высокопроницаемых пород; 2. Превышение давления в скважине над пластовым: Н ≤ 1200 м Р ≥ 1,5 МПа; 1200 м < Н ≤ 2500 м Р ≥ 2,5 МПа	2.8.2 ПРИХВАТООПАСНЫЕ ЗОНЫ В интервалах обвалообразований, поглощающих пластов и в нефтяных пластах с пониженным давлением.
Максимальная интенсивность поглощения, м3 /ч	Частичные	От частичных до полных	Частичные	Частичные
Интервал, м	До (низ)	16	136	1676	1738
От (верх)	16	1445	1715
Индекс стратиграфического подразделения	Q + Р2 u	Р2 u + Р1 ir	С1 s + С1 v3	С1 t(К) + С1 t(Т)

2.8.3 ОСЫПИ И ОБВАЛЫ СТЕНОК СКВАЖИНЫ

Таблица 8

Индекс стратиграфи- ческого подразделения	Интервал, м	Мероприятия по ликвидации последствий
От (верх)	До (низ)
Q + Р2 u	16	1. Спуск направления, кондуктора. 2. Бурение с промывкой буровым раствором в соответствии с установленными показателями. 3. Проработка ствола в интервалах обвалообразования. 4. Промывка. 5. Установка цементных мостов в процессе бурения не позднее, чем через 36 часов после вскрытия артинских терригенных и верейских отложений.
Р2 u	16	136
С2 ks + С2 vr	1320	1387
D3 fm	1738	1852

2.8.4 НЕФТЕГАЗОВОДОПРОЯВЛЕНИЯ

Таблица 9

Индекс стратигра- фического подразде- ления	Интервал по стволу, м	Вид проявляемого флюида	Условия возникновения	Характер проявлений
от (верх)	до (низ)
С2 b	1387	1445	нефть	При бурении с промывкой буровым раствором с отклонением параметров заданного бурового раствора	Пленка нефти Пленка нефти Пленка нефти
С2 tl+D3 fm	1760	1779	нефть
D3 fm	1779	1837	нефть

2.8.5 ПРОЧИЕ ВОЗМОЖНЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ

Таблица 10

Индекс стратиграфического подразделения	Интервал по стволу, м	Вид осложнения	Условия возникновения
от (верх)	до (низ)
Р1 s + а	613	736	Проявление Н2 S-вод	Понижение плотности раствора ниже проектной на 5%
С2 b + С1 s	1445	1676
С1 tl	1676	1715

Опорожнение колонны

при испытании

Плотность

жидкости

(г/см3 )

1,0

Максимальное

снижение

уровня

1274

Диаметр

штуцера

(мм)

3,57

Количество

режимов

(штуцеров)

для

испытания

(шт.)

Пласт

фонтани-

рующий

(да, нет)

да

Тип

установки

для

испытания

(освоения)

передвижная

Тип

констру-

кции

продукти-

вного

забоя

цемент,

колонна

Интервал

залегания

объекта, м

До

(низ)

1838

От

(верх)

1725

Номер

объекта

(снизу)

Индекс

стратигра-

фического

подразделе-

ния

D3 fm

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ

Конструкция скважины определяется числом спущенных обсадных колонн, отличающихся друг от друга глубиной спуска, диаметром, толщиной стенки, группой прочности, применяемых долот по интервалам, а также высотой подъема цементного раствора в затрубном пространстве.

Выбор числа обсадных колонн и глубины спуска производится по совмещенному графику давления. Выбор конструкции скважины производится на основании геологических условии залегания пород, ожидаемых осложнений, глубины скважины и т.д.

На данной площади для успешной проводки скважины спускаются следующие обсадные колонны:

Направление – для перекрытия неустойчивых обваливающихся, осыпающихся пород, ликвидации зоны поглощения, цементируется до устья.

Кондуктор – для перекрытия неустойчивых обваливающихся, осыпающихся пород, предупреждения прихвата бурильной колонны, перекрытия интервала поглощения и изоляции пресных подземных вод от загрязнения, цементируется до устья.

Техническая колонна – для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции водоносных горизонтов от загрязнения.

Эксплуатационная колонна – для разобщения продуктивных горизонтов, извлечения нефти на поверхность при испытании, цементируется до устья. Расчет диаметров обсадных колонн и долот производится снизу вверх. Диаметр эксплуатационной колонны принимается из условия ожидаемого дебита и наличия эксплуатационного и ремонтного инструмента, оборудования, и принимается равным 0,168 м по ГОСТ 632-80.

Определяется диаметр долота под эксплуатационную колонну:

Dд.эк. = dм + 2δ = 0,188 + 2 × 0,012 = 0,212м,

где dм – диаметр муфты эксплуатационной колонны,δ – зазор между муфтой эксплуатационной колонны и стенками скважины, зависящий от диаметра и типа соединения обсадной колонны профиля скважины, сложности геологических условии, выхода из под башмака предыдущей колонны и т.д. Принимается 0,02 м. из опыта бурения. Принимается согласно ГОСТу 20692-75 диаметр долота 0,2159 м.

Определяется диаметр технической колонны из условия прохождения долота по эксплуатационной колонне:

Dвнк = Dд.эк. + (0,006÷0,008)=0,2159 + 0,006 = 0,2219 м,

где 0,006÷0,008 м зазор между долотом и внутренним диаметром технической колонны. Принимается диаметр технической колонны по ГОСТу 632-80 равный 0,245 м.

Определяется диаметр долота под техническую колонну:

Dд.т. = Dм + 2δ = 0,271 + 2 × 0,012 = 0,295м.

Принимается диаметр долота по ГОСТу 20692-75 равный 0,2953 м.

Определяется диаметр кондуктора:

Dвн.к = Dд.т + (0,006 ÷ 0,008) = 0,2953 + 0,006 = 0,3013 м,

где 0,006÷0,008 м зазор между долотом и внутренним диаметром техническойколонны.Принимается диаметр кондуктора по ГОСТу 632-80 равный 0,324 м.

Определяется диаметр долота под кондуктор:

Dд.к = dм + 2δ = 0,351 + 2 × 0,015 = 0,381 м.

Принимается диаметр долота по ГОСТу 20692-75 равный 0,3937 м.

Определяется диаметр ІІ направления:

Dвн.н = Dд.к + 0,006 = 0,3937 + 0,006 = 0,3997м.

Принимается по ГОСТу 632-80 диаметр направления 0,426 м.

Определяется диаметр долота под II направление:

Dд.н = dмн +2δ = 0,451+2 × 0,02 = 0,491 м.

Принимается по ГОСТу 20692-72 диаметр долота равный 0,490 м.

Диаметр I направления равен 0,530 м.

Диаметр долота под I направление равен 0,6 м.

КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИНЫ

Схема 1

3.2 ВЫБОР И РАСЧЕТ ПРОФИЛЯ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОЙ СКВАЖИНЫ

Принимается для бурения наклонно-направленной скважины. На данной площади 3-х участковый профиль, состоящий из вертикального участка, искривленного участка и прямолинейно-наклонного участка. Учитывается для расчета, что третий участок представляет приблизительно прямую линию. Глубина зарезки наклонного ствола на глубине 200 метров. Бурение искривленного участка осуществляется отклонителем ШО1-195. При бурении под эксплуатационную колонну для изменения направления ствола скважины используют отклонитель ШО-195. Первый спуск отклонителя осуществляется по меткам. Последующие ориентирования отклонителя на забое производится с помощью телесистемы. Интенсивность искривления участка набора кривизны, угла (искривленного участка) принимается i10 = 1°.

РАСЧЕТ НАКЛОННОГО СТВОЛА СКВАЖИНЫ

Исходные данные:

Глубина скважины Lв – 1838 м.

Глубина зарезки наклонного ствола Нв = 200 м.

Диаметр долота Dд = 0,2953 м.

Диаметр забойного двигателя Dз.д = 0,24 м.

Длина отклонителя L.що = 10м.

Длина забойного двигателя L2тсш = 17 м.

Определяется радиус искривления ствола скважины:

R = × 10 × К =× 10× 1,05 = 600 м, где К – коэффициент, учитывающий ошибки в расчетах принимается (1,05÷1,10).

Определяются минимальные радиусы искривленного ствола скважины при использовании различных забойных двигателей:

= = = 282 м;

fот = = = 9,9 мм;

I = 0,049= 0,049 × 244 = 16,257см2 ;

= = = 429,4 м,

где К1 – принимаемый зазор между забойным двигателем и стенкой скважины, в зависимости от твердости горных пород 2 – 6см;

fзд – прогиб отклонителя забойного двигателя в искривленном стволе

скважины;

I – момент инерции поперечного сечения забойного двигателя;

Е – модуль Юнга, Е = 2,1 × 107

= = = 599 м,

fзд = = = 6,31 мм;

I = 0,049= 0,049 × 19,54 = 7085 см2 ,

где: qзд – масса забойного двигателя длиной в 1 см (кг).

Так как минимальные радиусы меньше расчетного радиуса искривления ствола скважины, то принимается R = 600 м.

Определяется максимальный угол наклона ствола скважины:

соs α = = = 0,9910; α = 7о ,

где: А – проложение – 200 м; Н = Lв – Нв = 1838 – 200=1638 м.

Определяется горизонтальная проекция искривленного участка:

а = R × (1 – соs α) = 600 × (1 – 0,9910) = 5,4 м.

Определяется вертикальная проекция искривленного участка:

h = R × sin α = 600 × 0,1219 = 73,14 м.

Определяется вертикальная проекция прямолинейного наклонного участка:

Н = Lв – (Нв + h) = 1838 – (200 + 73,14) = 1565 м.

Определяется горизонтальная проекция прямолинейного наклонного участка:

А = Н × tg α = 1565 × 0,1228 = 192 м.

Определяется длина искривленного участка:

ℓ2 = 0,01745 × R × α = 0,01745 × 600 × 7 = 73,3 м.

Определяется длина прямолинейного наклонного участка:

ℓ3 = Н1 / соs α = 1565 / 0,9910 = 1579 м.

Определяется длина наклонного участка:

Lн = ℓ1 + ℓ2 + ℓ3 =200 + 73,3 + 1579 = 1852 м.

Определяются коэффициенты приращения по интервалам наклонной скважины:

к2 = ℓ2 / h = 73,3 / 73,1 = 1,002;

к3 = ℓ3 / Н = 1579 / 1565 = 1,009.

ПРОФИЛЬ НАКЛОННОЙ СКВАЖИНЫ

Схема 2

3.3 ВЫБОР ТИПОВ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ ПО ИНТЕРВАЛАМ СКВАЖИНЫ

Типы буровых растворов выбираются по интервалам бурения с учетом геолого-технических условий, опыта проводки скважины на данной площади с целью предупреждения осложнений, снижения проницаемости продуктивных пластов и получения максимальных технико-экономических показателей бурения скважины.

Бурение под I направление в интервале от 0 до 12 м «всухую» шнеком Dд = 600 мм.

Бурение под II направление в интервале от 12 до 40 м. ведется на естественном глинистом растворе ρ = 1080 кг/м3, УВ = 20-25 с, рН = 6,5.

Бурение под кондуктор от глубины II направления до башмака кондуктора от 40 до 160 м ведется на глинистом растворе ρ = 1230-1240 кг/м3 .

Бурение под техническую колонну от 160 до 579 м, на соленасыщенном растворе ρ = 1,21-1,23 г/см3, УВ = 22 с.

Бурение под эксплуатационную колонну в интервале от 579 до 972 м. ведется на технической воде ρ = 1000 кг/м3, остальные параметры не регулируются;

в интервале от 972 до 1497 м – ХНР (хлорнатриевый раствор), ρ = 1120-1140 кг/м3, остальные параметры не регулируются;

в интервале от 1497 до 1852 м – на безглинистом растворе на основе полисахаридов с ρ = 1120-1140 кг/м3, УВ=20-25 с, фильтроотдача 6-8 × 10–6 м3 × 30 мин, рН = 7,5-8,5, корка – пленка.

Определяется плотность бурового раствора из условия предупреждения проявления.

Ρб.р = Рпл × К / 0,01L = 14,08×1,05 / 0,01×1838 = 804 кг/м3 .

С целью предупреждения проявления продуктивного пласта и осложнений вышележащих пластов принимается ρб.р = 1140 кг/м3, со следующими параметрами: УВ=25-30 с, фильтроотдача 6-8 × 10–6 м3 × 30 мин, рН=7,5-8,5, корка – пленка, СНС = 0.

Определяется количество материалов для приготовления и обработки бурового раствора по интервалам:

Vм – объем мерников, м3 ;

К1 – коэффициент кавернозности 1,1;

К2 – коэффициент, учитывающий потери бурового раствора от фильтрации 1,1;

К3 – коэффициент, учитывающий потери бурового раствора при его очистке 1,1;

Интервал бурения 0 – 12 м:

Vбр = Vм + 0,785 × × Lн × К1 × К2 × К3 = 50 + 0,785 × 0,4902 × 40 × 1,1 × 1,1 × 1,1 = 55,6м3 .

Интервал бурения 0 – 40 м:

Vбр = Vм + 0,785 × Dд2 × Lн × К1 × К2 × К3 = 50 + 0,785 0,4902 × 40 × 1,1 × 1,1 × 1,1 = 60,5м3 .

Интервал бурения 0 – 160 м:

Vбр = Vм + 0,785 × Dд2 × Lн × К1 × К2 × К3 =50 + 0,785 × 0,39372 × 160 × 1,1 × 1,1 × 1,1 = 76 м3 ;

Интервал бурения 0 – 579м.:

Vбр = Vм + 0,785 × Dд2 × Lн × К1 × К2 × К3 = 50 + 0,785 × 0,29532 × 579 × 1,1 × 1,1 × 1,1 = 101 м3 ;

Интервал бурения 0 – 972 м:

Vбр = Vм + 0,785 × Dд2 × Lн × К1 × К2 × К3 = 50 + 0,785 × 0,21592 × 972 × 1,1 × 1,1 × 1,1 = 102 м3 ;

Интервал бурения 0 – 1497 м:

Vбр = Vм + 0,785 × Dд2 × Lн × К1 × К2 × К3 = 50 + 0,785 × 0,21592 × 1497 × 1,1 × 1,1 × 1,1 = 118 м3 ;

Интервал бурения 0 – 1852 м:

Vбр = Vм + 0,785 × Dд2 × Lн × К1 × К2 × К3 = 50 + 0,785 × 0,21592 × 1852 × 1,1 × 1,1 × 1,1 = 141 м3 .

Для приготовления бурового раствора применяется гидросмеситель УС – 6 – 30. Для обработки бурового раствора химическими реагентами применяют глиномешалку МГ-2-4.

Для очистки бурового раствора применяется циркуляционная система: 2 вибросита (DЕRRІСК), гидроциклоны, илоотделитель, центрифуга, емкость-отстойник.

6	322 кг	368 кг	460 кг	16744 кг	46 кг	46кг	80,78 м3
5	493,5	564	705	25662	70,5	70,5	123,7
4	3,5	4	5	182	0,5	0,5	0,878
3	Реоцел марки «В»	Р-Сил марки «А»	Синтал	Хлорид натрия	Хлорид кальция	ПАВ	Техническая вода
2
1

3.4 РАСЧЕТ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

3.4.1 РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ

Исходные данные:

Глубина скважины по стволу Lн = 1852 м;

Глубина скважины по вертикали Lв =1838 м;

Интервал цементирования чистым цементом L2 = 286 м, (от башмака

эксплуатационной колонны до глубины на 200 м выше кровли

верхнего продуктивного пласта);

L1 = 1566 м, интервал, цементируемый облегченным цементным раствором.

Пластовое давление 14,08 МПа;

Давление опрессовки 15 МПа;

Плотность цементного раствора ρ = 1830 кг/м3 ;

Плотность облегченного цементного раствора ρ = 1640 кг/м3 ;

Плотность бурового раствора ρ = 1130 кг/м3 ;

Плотность жидкости затворения ρ = 1000 кг/м3 ;

Снижение уровня жидкости в скважине Н = 1160 м;

Жидкость при снижении уровня в колонне ρгс = 1100 кг/м3 ;

Плотность нефти ρн = 743 кг/м3 ;

Зона эксплуатационного объекта 11 = 200 м;

Запас прочности на смятие n1 = 1,15;

Запас прочности на внутреннее давление n2 = 1,15;

Запас прочности на растяжение n3 = 1,3;

Расчет на избыточные давления, наружные, ведется:

а) Для окончания цементирования колонны:

при Z = 0 рниz = 0

при Z = Lв

рНИL = 10–6 × 10 × (ρоцр × L1 + ρцр × L2 – ρбр × Lв ) = 10–6 × 10 × (1640 × 1566 + 1830 × 286 – 1130 × 1383) = 10,07 МПа.

б) При окончании эксплуатации:

при Z = 0 рвио = 0

при Z = Lв

р‘ НИL = 10–6 × 10 × [ρгс × Lв – ρн × (Lв – Н)] = 10–6 × 10 × [1100 × 1838 – 743 × (1838 – 1160)] = 15,2 МПа.

Определяются наружные, избыточные давления в зоне продуктивного пласта сучетом коэффициента запаса смятия:

n1 × рНИL = 1,15 × 10,07 = 12,3 МПа;

n1 × р‘ НИL = 1,15 × 15,2 = 17,5 МПа.

Этому значению соответствует обсадные трубы по ГОСТу 632-80, группы прочности «Д», толщина стенки δ = 8 мм, ркр = 20,1 МПа, рст = 0,97 МН, рт = 32,2 МПа. q1 = масса 1-го погонного метра – 0,000327 МН.

Определяется р’НИL, в зоне эксплуатационного объекта на глубине

L1 = Lв – 11 = 1838 – 200 = 1638м; р НИL’1 =16,2 МПа.

Этому значению соответствуют обсадные трубы группы прочности «Д» с толщиной стенки 7,3 мм, ркр = 16,7 МПа, рст = 0,86 МН, рт = 29,4 МПа, q1 = масса 1-го погонного метра – 0,000301 МН.

Определяется длина второй секции с δ = 7,3 мм. Из условия растяжения:

Lдоп = = = 2031 м; Q1 = q1 × l1 = 0,000327 × 200 = 0,0654 МН.

Принимается длина второй секции:

L2 = Lн – l1 = 1852 – 200 = 1652м;

Определяется масса второй секции:

Q2 = q2 × 12 = 0,000301× 1652 = 0,497 МН;

Определяются внутренние, избыточные давления при Z = 0

ру = рпл – 10–6 × g × рн × Lв = 14,08 – 10–6 × 10 × 743 × 1838 = 0,48 МПа, т.к. роп > 1,1 ру, то рвио = роп = 15 МПа;

при Z = Lв ;

рВИL = роп + 10–6 × 10 × (ρв – ρгс ) × Lв = 15 + 10 × 10–6 × 1838 × (1000 – 1100) = 13,16 МПа.

Строятся эпюры наружных и внутренних избыточных давлений:

Схема 4

Определяется коэффициент запаса прочности на внутреннее давление:

n2 = рт / роп = 29,4 / 15 = 1,96 > 1,15.

Конструкция эксплуатационной колонны диаметром 0,168 мм группы прочности «Д»:

Таблица 13

№ секции	δ, мм	L, м	Q, МН
1	8,0	200	0,0654
2	7,3	1652	0,497

3.4.2 РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКОЙ КОЛОННЫ

Исходные данные:

Длина колонны Lтк = 579 м;

Диаметр Dтк = 0,245 м по ГОСТу 632-80.

Группа прочности «Д», толщина стенки 7,9 мм;

рст = 1,32 МН; ркр = 8,5 МПа; рт = 21,9 МПа;

q = 0,00048 МН – масса одного погонного метра;

Определяется внутреннее избыточное давление, возникающее при проявлении:

ри = рпл – 10–6 ×q × ρн × L = 14,08 – 10–6 × 10 × 743 × 1838=0,48 МПа,

где L – расстояние от устья до кровли продуктивного пласта по вертикали,

т.к. роп = 15 МПа, то принимается рво = ри = роп = 15МПа.

Определяется коэффициент запаса прочности на внутреннее давление:

n2 = рт / роп = 21,9 / 15 = 1,46 > 1,3.

Определяется коэффициент запаса прочности на страгивание или на растяжение:

n2 = рст / Lк × q = 1,32 / (579 × 0,00048) = 4,75 > 1,3.

Определяется масса технической колонны:

Qтк = q × Lтк = 0,00048 × 579 = 0,278 МН.

3.4.3 РАСЧЕТ КОНДУКТОРА

Исходные данные:

Длина колонны Lк = 160 м;

Диаметр Dк = 0,324 м по ГОСТу 632-80, группа прочности «Д», толщина стенки 8,5 мм, q = 0,000684 МН – масса одного погонного метра.

Определяется масса кондуктора:

Q = q × Lк = 0,000684 × 160 = 0,109 МН.

3.4.4 РАСЧЕТ НАПРАВЛЕНИЯ

Исходные данные:

а) Глубина шахты Lн1 = 12 м;

Диаметр шахты Dн1 = 0,53 м,

q = 0,002 МН – масса одного погонного метра;

Определяется масса шахты:

Qн1 = q × Lн1 =0,002 × 12 = 0,024 МН;

б) Глубина направления Dн2 = 40 м.;

Диаметр направления Dн2 = 0,426 м, по ГОСТу 632-80, Группа прочности «Д», толщина стенки δ = 10 мм, q = 0,001065 МН – масса одного погонного метра.

Определяется масса направления.

Qн2 = q × Lн2 = 0,001065 × 40 = 0,0426 МН.

3.5 РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

3.5.1 РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ

Исходные данные:

Длина колонны по стволу Lн = 1852 м;

Интервал цементирования облегченным цементным раствором Lо = 1566м;

Интервал цементирования чистым цементным раствором Lцр =286 м;

Длина цементного стакана hст = 10 м;

Интервал буферной жидкости по затрубному пространству Нбуф =300 м;

Диаметр долота Dд .= 0,2159 м;

Диаметр эксплуатационной колонны dэк = 0,168 м;

Плотность цементного раствора ρц.р = 1830 кг/м3 ;

Плотность облегченного цементного раствора ρо = 1640 кг/м3 ;

Плотность бурового раствора ρб.р = 1130 кг/м3 ;

Водоцементное отношение облегченного цементного раствора mо = 0,75;

Водоцементное отношение цементного раствора m = 0,5;

Определяется объем буферной жидкости:

Vбуф = 0,785 × (к × Dд2 – dэк2 ) × Нбуф = 0,785 × (1,1 × 0,21592 – 0,1682 ) – 300 = 5,4 м3 ;

Определяется объем чистого цементного раствора:

Vцр = 0,785 × [(к × Dд2 × dэк2 ) × L2 + dвэк2 × hст ]= 0,785 × [(1,1 × 0,21592 – 0,1682 ) × 286 + 0,1522 × 10] = 5,36 м3, где к – коэффициент кавернозности.

Определяется объем облегченного цементного раствора:

Vо =0,785 ×(к× Dд2 –dэк2 )× L1 =0,785×(1,1×0,21592 – 0,1682 ) ×1566=28,3 м3 .

Определяется плотность цементного раствора:

ρцр = = = 1830 кг / м3.

Определяется плотность облегченного цементного раствора:

ρо = = = 1640 кг / м3 .

Определяется количество сухого цемента в цементном растворе:

Gц = (ρцр × Vцр × к) / (1 + m) = (1830 × 5,36 × 1,03) / (1 + 0,5) = 6,7 т.

Определяется количество сухого цемента в облегченном цементном растворе:

Gо = (ρо × Vо × к) / (1 + mо ) = (1640 × 28,3 × 1,03) / (1 + 0,75) = 31,8 т,

где к – коэффициент, учитывающий потери цемента при затворении.

Определяется количество воды для цементирования:

Vв = m × Gц + mо × Gо = 0,5 × 6,7 + 0,75 × 31,8 = 27,2 м3 .

Определяется количество СаСl2 в цементном растворе:

GСаСl =(m × Vцр ) / 100 = (0,5 × 5,36) / 100 = 0,08 т.

Определяется количество СаС12 в облегченном цементном растворе:

Gо СаСl =(mо × Vо ) / 100 = (0,75 × 28,3) / 100 = 0,42 т.

Определяется количество ОЭЦ для обработки цементного раствора:

Gоэц = (m × Vцр ) / 100 = (0,5 × 5,36) / 100 = 0,0268 т.

Определяется количество продавочной жидкости:

Vпрж = 0,785 × dвнок2 × (Lн – hст ) × к = 0,785 × 0,15342 × (1852 – 10) × 1,03 = 35 м3 .

Определяется давление на цементировочной головке в конце цементирования обсадной колонны:

рк = рг + рц = 5,3 + 9,7 = 15 МПа;

рг = Lв +1,6 = 0,002 × 1838 + 1,6 = 5,28 МПа;

рц = 0,00110 × 10 × (ρцрср – ρр ) × (Lв – hст ) × 10–3 = 0,001 × 10 × (1669 – 1130) × (1838 – 10) × 10–3 = 9,7 МПа;

ρцрср = (ρо × Lо + ρцр × Lцр ) / (Lо + Lцр ) = (1640 × 1566 + 1830 × 286) / (1566 + 286) = 1669 кг / м3 .

Определяется температура забоя:

Т = tср + Г × Lв = 1 + 0,025 × 1838 = 46,95 °С,

где Г = 0,025 – геотермический градиент.

По температуре забоя рекомендуется цемент для холодных скважин ІG-СС-1.

По величине р и рг принимаются втулки на насосе ЦА-320М Æ 115 мм.

Определяется количество продавочного раствора, закачиваемого на различных скоростях ЦА-320М:

hо = (Vцр + Vоцр ) / (Fвн + Fзп ) = (5,36 + 28,3) / (0,0184 + 0,018) = 924 м;

Fвн = 0,785 × = 0,785 × 0,15342 = 0,0184 м2;

Fкп = 0,785(кD2д – d2нок ) = 0,785 × (1,1 × 0,21592 – 0,1682 ) = 0,018 м2 ;

lо = Lн – hо = 1852 – 924 = 928 м;

а = (hо – hст ) / рц = (928 – 10) / 9,7 = 94,2 м / МПа;

hV = 1о + а × (рV + рг ) = 903 + 94,2 × (5,8 – 5,3) = 950,1 м;

hІV = а × (рІV + рV ) = 94,2 × (8,7 – 5,8) = 273,2 м;

hІІІ = а × (рІІІ + рІV ) = 94,2 × (13,4 – 8,7) = 442,7 м;

hІІ = а × (рІІ + рІІІ ) = 94,2 × (23 – 13,4) = 904,3 м;

VV = Fвнэкср × hV = 0,0184 × 950,1 = 17,5 м3;

VІV = Fвнэкср × hІV = 0,0184 × 273,2 = 5 м3;

VІІІ = Fвнэкср × hІІІ = 0,0184 × 442,7 = 8,1 м3;

VІІ = Vпрж – (VV + VIV + VIII ) = 35 – (17,5 + 5 + 8,1) = 4,4 м3 .

Определяется время цементирования эксплуатационной колонны из условия работы одного ЦА-320М:

Тц = Тзак + Тпрод + t = 2090,6 + 3291,9 + 700 = 6082,5 с;

Тзак = (Vцр + Vо ) × 103 / qцаv = (5,36+28,3) × 103 / 16,1 = 2090,6 с;

Тпрод = tv + tІV + tІІІ + tІІ = Vv × 103 / qца v + VІV × 103 / qца ІV + VІІІ × 103 / qца ІІІ + VІІ × 103 /qца ІІ = 17,5 × 103 / 16,1 + 5 × 103 / 13,3 + 8,1 × 103 / 8,7 + 4,4 × 103 / 4,9 = 3291,9 с,

где t – время, затраченное для промывки нагнетательной линии ЦА-320М и отвинчивания стопоров на цементировочной головке.

Определяется количество ЦА-320М по времени схватывания цементного раствора nца = [Тц / (0,75 × Тсхв )] + 1 = [6082,5 / (60 × 0,75 × 120)] + 1 = 2 агрегата.

Определяется количество цементировочных агрегатов по скорости восходящего потока:

nца = 0,785 × (к × Dд2 – dнок2 ) × с / qцаср = 0,785 × (1,1 × 0,21592 – 0,1682 ) × 1,5 / 0,0106 = 2,56 = 3 агрегата,

где qцаср = Vпрж / Тпрод = 35 / 3291,9 = 0,0106 м3 / с,

С – скорость восходящего потока 1,5 – 2 м/с. Принимается количество ЦА-320М – 3 агрегата.

Определяется количество цементосмесительных машин по грузоподъемности:

nас = (Gц + Gоц ) / 20+1 = (6,7+31,8) / 20 + 1 = 3 смесителя.

Определяется время цементирования эксплуатационной колонны:

Тф = (Тц – t) / nца + t = (6082,5 – 700) / 3 + 700 = 2494,17 с = 41,6 мин.

3.5.2 РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ КОЛОННЫ

Исходные данные:

Глубина Lтк = 579 м.

Диаметр технической колонны Dтк = 0,245 м, по ГОСТу 632-80;

Диаметр долота Dд = 0,2953 м.

Высота цементного стакана hст = 10 м.

Плотность цементного раствора ρц.р = 1830 кг / м3 .

Определяется объем цементного раствора:

Vц = 0,785[(к × Dд2 – dэк2 ) L1 + d2внэк × hст ] = 0,785 × [(1,1 × 0,29532 – 0,2452 ) × 579+0, 22922 × 10] = 8,5 м3 .

Определяется количество сухого цемента:

Gц = (ρцр × Vцр × 103 ) / (1 + m) = (1830 × 8,5 × 103 ) / (1 + 0,5) =10,3 т.

Определяется количество воды:

Vв = m × Gц = 0,5 × 10,3 = 5,16 м3 .

Определяется количество ускорителя СаСl2 :

GСаСl = (m × Vцр ) / 100 = (2,5 × 8,5) / 100 = 0,21 т.

Определяется количество продавочной жидкости:

Vпрж = 0,785 × dвнткср2 × (L1 – hст ) × к = 0,785 × 0,22922 × (579 – 10) × 1,05 = 24,6 м3.

Для цементирования применяется ЦА-320М – 1 комплект и УС-6-30 – 1 комплект.

3.5.3 РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ КОНДУКТОРА

Исходные данные:

Глубина Lк = 160 м.

Диаметр кондуктора Dк = 0,324 м по ГОСТу 632-80.

Диаметр долота Dд = 0,3937 м.

Высота цементного стакана hст = 5 м.

Плотность цементного раствора ρц.р = 1830 кг / м3 .

Определяется объем цементного раствора:

Vцр = 0,785[(к × Dд2 – dэк2 ) × Lк + dвнэк2 × hст ] = 0,785 × [(1,1 × 0,39372 – 0,3242 ) × 160 + 0,3072 × 5] = 8,59 м3 .

dвнок = dнок – 2δ = 324 – 2 × 8,5 = 307 мм.

Определяется количество сухого цемента:

Gц = (ρцр × Vцр × 10–3 ) / (1 + m) = (1830 × 8,59 × 10–3 ) / (1 + 0,5) = 10,5 т.

Определяется количество воды:

Vв = m × Gц = 0,5 × 10,5 = 5,25 м3 .

Определяется количество ускорителя NаСl:

GNаСl = n × Gц / 100 = 2,5 × 10,5 / 100= 0,275 т.

Определяется количество продавочной жидкости:

Vпрж = 0,785 × dвнкср2 × (Lк – hст ) × к = 0,785 × 0,3072 × (160 – 5) × 1,05 = 12,04м3.

Для цементирования применяется ЦА-320М – 1 комплект и УС-6-30 – 1 комплект.

3.5.4 РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ

Исходные данные:

А) Глубина Lн = 40 м.

Диаметр направления Dн = 0,426 м по ГОСТу 632-80.

Диаметр долота Dд = 0,49 м.

Высота цементного стакана hст = 5 м.

Плотность цементного раствора ρц.р = 1830 кг /м.

Определяется объем цементного раствора:

Vцр = 0,785[(к × Dд2 – dнок2 ) × Lн + dвнок2 × hст ] = 0,785 × [(1,1 × 0,492 – 0,4262 ) × 40 + 0,4062 × 5] = 4,28 м3 .

dвнок = dнок – 2δ = 426 – 2 × 10 = 406 мм.

Определяется количество сухого цемента:

Gц = (ρцр × Vцр × 10–3 ) / (1 + m) = (1830 × 4,28 × 10–3 ) / (1 + 0,5) = 5,2 т.

Определяется количество воды:

Vв = m × Gц = 0,5 × 5,2 = 2,6 м3 .

Определяется количество ускорителя NаСl:

GNаСl = n × Gц / 100 = 2,5 × 5,2 / 100= 0,133 т.

Определяется количество продавочной жидкости:

Vпрж = 0,785 × dвннср2 × (Lн – hст ) × к = 0,785 × 0,4062 × (40 – 5) × 1,05 = 4,075 м3.

Для цементирования применяется ЦА-320М – 1 комплект и УС-6-30 – 1 комплект.

Б) Глубина Lнш = 12 м.

Диаметр направления Dнш = 0,53 м по ГОСТу 632-80.

Диаметр долота Dд = 0,6 м.

Высота цементного стакана hст = 5 м.

Плотность цементного раствора ρц.р = 1830 кг / м3 .

Определяется объем цементного раствора:

Vцр = 0,785[(к × Dд2 – dнш2 ) × Lн + dвннш2 × hст ] = 0,785 × [(1,1 × 0,62 – 0,532 ) × 12 + 0,5082 × 5] = 2,1 м3 .

dвнок = dнок – 2δ = 530 – 2 × 11 = 508 мм.

Определяется количество сухого цемента:

Gц = (ρцр × Vцр × 10–3 ) / (1 + m) = (1830 × 2,1 × 10–3 ) / (1 + 0,5) = 2,53 т.

Определяется количество воды:

Vв = m × Gц = 0,5 × 2,53 = 1,3 м3 .

Определяется количество ускорителя NаСl:

GNаСl = n × Gц / 100 = 2,5 × 2,53 / 100= 0,063 т.

Определяется количество продавочной жидкости:

Vпрж = 0,785 × dвннср2 × (Lнш – hст ) × к = 0,785 × 0,5062 × (12 – 5) × 1,05 = 1,5 м3.

Для цементирования применяется ЦА-320М – 1 комплект и УС-6-30 – 1 комплект.

3.6 ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ

3.6.1 ПОДГОТОВКА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ К КРЕПЛЕНИЮ СКВАЖИНЫ

Подготовительные работы по подготовке ствола скважины к спуску обсадной колонны состоят в следующем.

Проверяется состояние фундаментов блоков, основание вышки, агрегатов буровой установки. Проверяется состояние вышки, центровка ее относительно устья скважины, тормозной системы лебедки, силового привода, буровых насосов, запорной арматуры, нагнетательной линии и талевой системы. В превентор устанавливаются плашки под соответствующий диаметр обсадных труб. Проверяется исправность и точность показаний контрольно-измерительных приборов. Выявляются недостатки и устраняются до начала ведения работ и оформляются актом о готовности буровой установки к креплению скважины.

3.6.2 ПОДГОТОВКА ОБСАДНЫХ ТРУБ

С целью выявления скрытых дефектов обсадных труб они опрессовываются давлением на р = 18 МПа с выдержкой времени не менее 30 секунд. Результаты опрессовки оформляются актом. Доставленные на скважину обсадные трубы подвергаются наружному осмотру, измерению, шаблонированию и укладыванию на стеллажи в порядке очередности спуска. Трубы должны иметь заводской сертификат и маркировку, соответствовать к требованиям стандарта. На каждые тысячу метров обсадных труб завозятся дополнительно 30 метров резервных обсадных труб.

3.6.3 ВЫБОР ТАМПОНАЖНОГО МАТЕРИАЛА

Выбор тампонажного материала производится в зависимости от характера разреза, назначения скважины, высоты подъема цементного раствора в затрубном пространстве и температуры забоя. Потребность материалов определяется расчетом.

Выбранные тампонажные материалы подвергаются анализу для соответствия их требования ГОСТ 1581-96.

Лабораторный анализ следует проводить с использованием химических реагентов, добавленных к тампонажным материалам и воды, на которой будет затворяться цементный раствор. Цементирование производится лишь при получении положительного заключения о пригодности тампонажных материалов.

Таблица 14

Название компонента	ГОСТ, ТУ на изготовление, маркировка	Потребное количество, т	Всего
Название колонн
Направление	Кондуктор	Техническая колонна	Эксплуатационная колонна
Цемент	ГОСТ 1581-96	5,4	11	6,86	6,7	29,96
Цемент в облегченном растворе	ГОСТ 1581-96	31,8	31,8
Хлористый кальций (Хлористый натрий)	ГОСТ 1581-96	0,135	0,275	0,17	0,08	0,66
ОЭЦ	0,42	0,42

3.6.4 ПОДГОТОВКА СКВАЖИНЫ К СПУСКУ ОБСАДНЫХ ТРУБ

Для обеспечения высоты подъема цементного раствора за колонной необходимо произвести опрессовку ствола скважины с гидромеханическим пакером на максимально ожидаемое давление при цементировании колонны. В случае поглощения бурового раствора произвести изоляционные работы.

При спуске буровой колонны на бурение перед проведением комплекса на бурение, заключаемых геофизических исследований производятся контрольный замер длины буровой колонны для уточнения фактической глубины скважины. По результатам геофизических исследований уточняется глубина спуска обсадной колонны, места установки элементов технической оснастки, интервалы проработки ствола, объем скважины.

После проработки и калибровки ствола на глубину спуска обсадной колонны скважина промывается до выравнивания параметров бурового раствора, соответствующих ГТН. Под кондуктор ствол скважины шаблонируется спуском 3-4 обсадных труб на бурильном инструменте. Спуск кондуктора, эксплуатационной колонн производятся с применением смазки УС-1, Р-402.

Турболизаторы устанавливаются на границах увеличения ствола скважины согласно инструктивно-технологической карте. Центраторы устанавливаются через каждые 25 м вместе со скребками.

Во избежание смятия обсадных труб, гидроразрыва пласта и поглощения бурового раствора под воздействием возникших в затрубном пространстве гидросопротивлений скорость спуска обсадной колонны с обратным клапаном должна быть равномерной и не превышать:

– для кондуктора – 1 м / с.

– для эксплуатационной колонны – 1,5 м / с.

В процессе спуска колонна плавно снимается с ротора и опускается в скважину. Динамические рывки, резкое торможение, разгрузка колонны или посадка ее свыше 30% от веса спускаемых труб не допускается. После спуска колонны производится промывка скважины для выравнивания параметров бурового раствора, соответствующих ГТН. Во избежание прихвата колонну периодически расхаживают, не допуская разгрузки на забой и превышение допустимых напряжений.

3.6.5 ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Одним из основных условий качества повышения крепления скважины является наиболее полное замещение бурового раствора цементным раствором, надежное сцепление цементного камня с горными породами и обсадной колонной, герметичность обсадной колонны, надежное разобщение пластов. Цементный камень в затрубном пространстве должен удовлетворять следующим требованиям:

– равномерно и полностью заполнять затрубное пространство;

– обеспечить надежное сцепление цементного камня с обсадными колоннами и горными породами;

– прочность образца на изгиб через двое суток после цементирования должна быть не менее 2,7 МПа для чистого цемента.

Приготовление цементных растворов производится УС-6-30. Цементирование эксплуатационной колонны производится ЦА-320М. Централизованный контроль и управление процессом осуществляется СКЦ-2М. Перед началом цементирования обсадных колонн монтируется обвязка линий высокого давления агрегатов и 16М-700. Нагнетательная линия и цементировочная головка должны быть опрессованы на 1,5 кратное ожидаемое рабочее давление при цементировании.

Закачку цементного раствора в скважину начинать после стабилизации режима работы смесителей и получения необходимой плотности цементного раствора. Закачку продавочной жидкости производить на скоростях, обеспечивающих получение расчетной критической скорости восходящего потока. Момент окончания продавливания цементного раствора определяется по повышению давления в обсадной колонне при посадке продавочной пробки на кольцо «стоп». После снятия давления определяется работа обратного клапана. При положительном результате скважина оставляется на ОЗЦ на 48 часов.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Таблица 16

суммарное на колонну	масса, кг	85	60	57,2	84	13,2	28	25	390	100	250	5
кол-во, шт.	1	1	1	5	1	1	1	37	10	1	1
элементы технологической оснастки колонны	количество в интервале, шт.	1	1	1	5	1	1	1	37	10	1	1
интервал установки, м	до (низ)	–	–	–	579	–	–	–	1852	1852	–	–
от (верх)	30	579	240	–	1815	1846	–	–
масса элемента, кг	85	60	57,2	16,8	13,2	24	20	10	10	250	5
наименование, шифр, типоразмер	БКМ – 324	БКМ – 245 – 2	ЦКОДМ – 245 – 2	ЦЦ245/295 – 320 – 1	ПП – 219/245	БКМ – 146	ЦКОДМ – 146 – 1	ЦЦ – 146/190 – 216	ЦТ – 146/190 – 3	ПДМ – 146	ПП – 140/146
номер части колонны в порядке спуска	2	3	4
название колонны	кондуктор	техническая колонна	эксплуатационная колонна

3.7 ВЫБОР И РАСЧЕТ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

Состав бурильной колонны в конце бурения скважины:

Долото 0,2159 м; Д2-195; УБТ — 178, ТУ — 19-3-385 -79;

бурильные трубы ТБПВ диаметром 127 × 9,19 мм группы прочности Д, длиной L = 800 м; ЛБТ-178 × 11;

масса одного погонного метра БТ qбт = 0,000298 МН;

допустимая растягивающая нагрузка ТБПВ рст = 1,24 МН;

перепад давления на забойном двигателе рзд+д = 10 МПа;

G = 0,16 МН;

Qзд+д = 0,014 МН;

lзд+д = 8 м;

n = 1,3.

Определяется длина УБТ:

Lубт = (к × G – Qзд – рзд × Fк ) / qубт = (1,25 × 0,16 – 0,014 – 10 × 0,0093) / 0,00156 = 34м.

где G – осевая нагрузка на долото; Qзд – масса забойного двигателя и долота 1400 кг; Fк – площадь трубного пространства бурильных труб.

Исходя из опыта бурения на данной площади принимается Lубт =25 м.

Определяется допустимая длина ЛБТ из условия растяжения:

Lлбт = (рст / n – (Qубт + Qтбпв + Qзд ) – рзд × Fк ) / qлбт = (1,24 / 1,3 – (0,00156 × 25 + 0,000298 × 800 + 0,014) – 10 × 0,0093 / 0,00165 = 2652м,

n – запас прочности на растяжение для бурильных труб;

Определяется длина ЛБТ:

1лбт = Lн – 1зд – 1убт – 1тбпв = 1852 – 25 – 8 – 800 = 1019 м.

Определяется масса бурильной колонны:

Qбк = Qлбт + Qубт + Qтбпв + Qзд = 0,014 + 25 × 0,00156 + 800 × 0,000298 + 0,000165 × 1019 = 0,45 МН.

Рекомендуется для бурения скважины следующие компоновки по интервалам.

Элементы КНБК

Таблица 16

Примечание	9	Бурение под І направление	Бурение под ІІ направление	Бурение под кондуктор	Бурение с отбором керна в солях	Бурение под техническую колонну вертикального участка
Суммарная масса КНБК, т	8	0,15	2,716	11,41	5,919	11,227
Суммарная длина КНБК, м	7	0,7	13,3	53,23	33,48	53,12
Техническая характеристика	Масса, кг	6	150	316	2400	145	347	4112	235	1536	235	4800	39	1080	4800	90	289	4112	200	1536	200	4800
Длина, м	5	0,7	0,63	12,5	0,53	1	16,7	1	8	1	25	0,38	8,1	25	0,42	1	16,7	1	8	1	25
Наружный диаметр, мм	4	600	490	203	393,7	393,7	240	390	203	390	203	212,7/80	164	178	295,3	295,3	240	292	203	292	203
Типоразмер, шифр	3	Шнековое долото	Долото	УБ	Долото	Калибратор	2ТСШ–240	Центратор	УБТ	Центратор	УБТ	Бурголовка	«Недра»	УБТ	Долото	Калибратор	2ТСШ–240	Центратор	УБТ	Центратор	УБТ
Номер по порядку	2	1	1	2	1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	1	2	3	4	5	6	7
Условный номер КНБК	1	І	ІІ	ІІІ	ІV	V

3.8 ВЫБОР БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

Буровая установка выбирается из условия максимальной массы обсадных и бурильных труб с учетом коэффициента перегрузки.

Gок = Qок × к = 0,56 × 1,25 = 0,7 МН;

Gбк = Qбк × к1 = 0,45 × 1,67 = 0,73 МН,

где к и к1 – коэффициенты перегрузки. Принимается БУ-1600/100 ЭУ.

Таблица 16

Техническая характеристика БУ — 1600/100 ЭУ
Допустимая нагрузка на крюке, кН	1000
Условная глубина бурения, м	1600 1
Скорость подъема крюка при расхаживании колонны, м/с	0,1
Высота основания, м	5
Скорость подъема не загруженного элеватора, м/с	1,7-1,8
Буровая лебедка ЛБ — 450
Расчетная мощность на валу лебедки, кВт	300
Максимальное натяжение подвижного конца талевого каната. кН	145
Диаметр талевого каната, мм	25
Буровая вышка А – образная секционная с 3-х гранным сечением ног
Номинальная нагрузка, кН	1200
Расстояние между ног, м	7,5
Рабочая высота, м	38,7
Высота вышки, м	40,6
Буровой насос НБТ-475
Мощность, кВт	475
Максимальное давление, МПа	25
Ротор Р-560
Максимальная нагрузка на стол ротора, кН	2500
Вертлюг
Максимальная нагрузка, кН	1000
Максимальная частота вращения ствола, об/мин.,	3,3
Диаметр проходного отверстия, мм	90

Циркуляционная система
Суммарный объем, м3	60
Состав ПВО
ПУг 230 × 350, шт.	1
ППГ 230 × 350, шт.	1

Выбор оснастки талевой системы:

2Т = к × Gбк / рк = 3 × 7,3 × 104 / 40880 = 5,3,

где к – коэффициент запаса прочности талевого каната;

рк – предельное разрывное усилие талевого каната;

Gбк – масса бурильной колонны.

Принимается оснастка талевого каната 4×5.

Параметры промывочной

жидкости

Вязкость,

–

16–18

Плотность,

кг/м3

1080

1000

1120-1130

1130

Тип

ЕГР

Тех. вода

Пласт. вода

ББР

Механическая

скорость, м/ч

3,33

5,07

29,57

11,0

27,79

34,0

23,05

6,97

15,56

9,27

9,19

17,30

7,99

6,64

4,36

4,69

6,39

8,18

6,65

2,88

4,42

3,9

5,51

8,75

4,62

3,28

Время

механического

бурения, час

5,8

0,7

0,1

1,9

0,7

2,1

5,9

0,9

8,8

14,9

1,0

24,8

14,8

11,7

5,2

16,9

19,5

18,4

1,7

26,9

9,8

3,7

4,0

25,4

47,3

Проходка,

29,4

20,7

1,1

52,8

23,8

48,4

100,1

14,0

81,6

136,9

17,3

198,1

98,2

51,0

24,4

108,0

159,6

122,3

4,9

119,0

38,2

20,4

35,0

117,4

155,0

Заводской

номер

102

100

102

Забойный

двигатель

Ротор

2ТССШ1-240

ТО-240

2ТССШ1-240

2Д2-240

2ТСШ1-195

Д2-195

Д2 ШО-195

Д2-195

Д2 ШО-195

Д2-195

2ТСШ-195

Д2-195

Заводской

номер

107001

125003

124704

498005

448006

488007

477008

480017

489018

181820

607032

427800

567005

494016

607035

487465

601023

Шифр долота

Шнек

490 СТ

393,7 С-ЦВ

295,3 МС-ГВ

295,3 ЕТS АС

215,9 СЗГВ

215,9 НР-62А

215,9 ТЗ-ГНУ

215,9 СЗГВ

Забой

на

начало

12,5

41,9

62,6

63,7

165,2

189,0

237,4

337,5

351,5

433,1

570,0

587,3

785,4

883,6

934,6

959,0

1067,0

1226,6

1348,9

1353,8

1472,8

1511,0

1531,4

1566,4

1716,8

1852

3.9 ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДОЛОТ И РЕЖИМЫ БУРЕНИЯ

Составление РТК

Режимно – технологическая карта составляется на основании показателей работы долот и забойных двигателей по долотным карточкам пробуренных скважин.

Типы и размеры долот и забойных двигателей выбираются по максимальным показателям, и определяется количество долот по интервалам. Осевая нагрузка рекомендуется та, при которой получены наивысшие показатели работы долот и забойных двигателей по интервалам.

Качество бурового раствора принимается из условия очистки забоя и ствола скважины, создания максимальной мощности на забойном двигателе и наилучшем использовании гидравлической мощности насосов. Качество жидкости принимается из условия предупреждения осложнений при бурении и загрязнение продуктивного пласта.

РЕЖИМНО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

Таблица 21

Параметры раствора

–

ЕГР, ρ = 1080 кг/м3

Соленасыщенный

ГЛР, ρ = 1210 кг/м3

Тех. вода,

ρ = 1000 кг/м3

ББР, ρ = 1130 кг/м3

УВ = 16 – 18 с

Ф < 8–10 см3

корка = пленка

Режим бурения

Q = 54 л/с

d = 150 мм

р = 13,4 МПа

Q = 35 л/с

d = 130 мм

р = 13,4 МПа

Вес

инстру–мента

12–16 т

14–18 т

Показатели работы

долота

Vм, м/ч

5,0

5,07

26,68

33,8

22,2

16,9

9,2

17,3

7,4

6,1

8,2

6,6

4,4

4,58

3,3

tб, ч

2,5

5,8

1,9

0,7

3,1

5,9

14,9

1,0

18,3

25,3

24,7

19,5

18,4

26,9

19,2

31,7

h, м

12,5

29,4

50,7

67,6

23,8

100,1

136,9

17,3

135,4

154,7

147,5

159,6

122,3

119

106

Тип и размер

турбобура

Ротор

2ТСШ1-240

ТО-240

2ТСШ1-195

2Д2-195

2ТСШ1-195

Д2-195

Тип и размер

долота

Шнек

490 СТ

393,7 С-ЦВ

295,3 МС-ГВ

215,9 МС-ГВ

215,9 ЕТS АС

215,9 СЗ-ГВ

215,9 НР-62А

Мощность,

120

351

100

137

135

154

148

159

123

118

116

Интервалы

до

160

228

579

603

672

772

909

927

1062

1216

1364

1523

1646

1764

1852

от

160

228

579

603

672

772

909

927

1062

1216

1364

1523

1646

1764

3.10 РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ДВИЖУЩЕГОСЯ БУРОВОГО РАСТВОРА В ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЕ

Скважина разбивается на два интервала:

1. Первый интервал от 0 до (башмака технической колоны) 579 м. Диаметр долота 0,2953 м, бурение ведется забойным двигателем ТО – 240 ТСШ – 240.

Определяется необходимое количество жидкости из условия:

а) очистки забоя от выбуренной породы:

Q = q × Fз = 0,06 × 0,785 × Dд2 = 0,06 × 0,785 × 29,532 = 0,041м3 /с,

где q – удельный расход жидкости л/с на 1см2 ;

б) выноса выбуренной породы из ствола скважины:

Q = 0,785(К × Dд2 –dнбт2 ) × V = 0,785 × (1,1 × 0,29532 – 0,1272 ) × 1 = 0,063 м3 /с,

где V – скорость восходящего потока в затрубном пространстве;

Принимаются диаметры цилиндровых втулок и поршней у буровых насосов НБТ — 475 с диаметром втулок 150 мм, Qн = 30 л/с, Р = 11,8 МПа;

Определяется подача насоса:

Q = α × 2Qн =0,9 × 2 × 0,03 = 0,054 м3 /с,

где α – коэффициент наполнения насоса 0,7 ÷ 1;

Определяются потери давления в нагнетательной линии по методу эквивалентных длин:

Lэквнл = Lн × (dвнбт / dвннл )5 = (25 + 18) × (11,1 / 14,8)5 = 10,2 м;

Lэквшл = Lшл × (dвнбт / dвншл )5 = 18 × (11,1 / 8)5 = 92,6 м;

Lэквв = Lв × (dвнбт / dвнгв )5 = 2,5 × (11,1 / 9)5 = 7,1 м;

Lэквкв = Lкв × ( dвнбт / dвнкв )5 = 16 × (11,1 / 8)5 = 82,3 м;

Lэкв = Lэквгл+вл + Lэквшл + Lэквв + Lэквкв = 10,2 + 92,6 + 7,1 + 82,3 = 192,2 м;

рм = (8,26 × ρбр × λ × Q2 / dвнбт5 ) × Lэкв = (8,26 × 0,02 × 1,22 × 542 / 11,15 ) × 192,2 = 0,67 МПа;

Определяются потери давления в бурильных трубах:

рбт = (8,26 × ρбр × λ × Q2 / dвнбт5 ) × Lбт = (8,26 × 0,02 × 1,22 × 542 / 11,15 ) × 544= 1,9 МПа; Lбт = Lинт – 1убт – 1зд = 579 – 10 – 25 = 544 м;

Определяются потери давления в утяжеленных бурильных трубах

рубт = (8,26 × ρбр × λ × Q2 / dвнубт5 ) × Lубт = (8,26 × 0,02 × 1,22 × 542 / 85 ) × 25 = 0,45 МПа;

Определяются потери давления в долоте:

рд = 0,051 × (рбр × Q2 ) / (μ2 f2 ) = 0,051 × (1,22 × 542 ) / (0,82 × 172 ) = 0,98 МПа;

Определяются потери давления в кольцевом пространстве УБТ –скважина:

ркпубт = (8,26 × λ × Q2 × (1убт + 1зд )) / ((Dд + dнубт )2 × (Dд – dнубт )3 ) = (8,26 × 0,02 × 1,22 × 542 × (25 + 10) / ((29,53 + 17,8)2 × (29,53 – 17,8)3 )=0,005 МПа;

Определяются потери давления в затрубном пространстве бурильные трубы – скважина:

ркпбт = (8,26 × λ × Q2 × 1бт ) / ((Dд + dнбт )2 × (Dд – dнбт )3 ) = (8,26 × 0,02 × 1,22 × 542 × 544) / ((29,53 + 12,7)2 × (29,53 – 12,7)3 ) = 0,038 МПа;

Определяются потери давления в забойном двигателе:

рзд = рздс (Q/Qс )2 = 3,3 × (54 / 32)2 = 9,4 МПа,

гдерздс – определяется по таблице №13 (уч. «Бурение нефтяных и газовых скважин») рздс = 3,3; Qс =32;

Определяются потери давления в циркуляционной системе;

рцс = рм + рбт + рубт + рд + ркпубт + ркпбт + рзд = 0,67 + 1,9 + 0,45 + 0,98 + 0,005 + 0,038 + 9,4 =13,44 МПа;

Если рцс больше или меньше 0,8рн, то берутся меньшие или большие втулки на насосе.

Определяется мощность на валу турбобура:

Nзд = Nздс (Q / Qс )3 = 73,5 × (54 / 32)3 = 353,2 кВт;

Определяется момент на валу турбобура:

Мзд = Мздс (Q / Qс )2 = 1,63 × (54 / 32)2 = 4,6 кН/м;

Определяется число оборотов:

n = nс (Q / Qс ) = 420 × (54 / 32) = 709 об/мин;

Определяется коэффициент передачи мощности на забой:

к = Nзд / 2Nн = 353,2 / (2 × 475) = 0,37.

2. Интервал от 0 до проектного забоя скважины (0 – 1852 м).

Диаметр долота 0,2159 м.

Определяется необходимое количество жидкости из условий:

а) очистки забоя от выбуренной породы:

Q = q × F3 = 0,06 × 0,785 × 21,592 = 22 л/с = 0,022 м3 /с,

где q – удельный расход жидкости л/с на 1см2 .

б) выноса выбуренной породы из ствола скважины:

Q = 0,785 × (к × Dд2 – Dнбт2 ) V = 0,785 × (1,1 × 0,21592 – 0,1272 ) × 1 = 0,024м3 /с,

где V – скорость восходящего потока в затрубном пространстве.

Принимаются диаметры цилиндровых втулок и поршней у буровых насосов НБТ — 475 с диаметром втулок 130 мм, Qн = 22,1 л/с, р = 17,9 МПа;

Определяется подача насоса:

Q = α × Qн × λ = 0,8 × 22,1 × 2 = 32 л/с = 0,032 м3 /с;

Определяются потери давления в нагнетательной линии:

рм = (8,26 × ρбр × λ × Q2 / dвнбт5 ) × Lэкв = (8,26 × 0,02 × 1,13 × 352 / 11,15 ) × 192,2 = 0,26 МПа;

Определяются потери давления в трубах:

рбт = (8,26 × ρбр × λ × Q2 / dвнбт5 ) × Lбт = (8,26 × 0,02 × 1,13 × 352 / 11,15 ) × 1851 = 2,51 МПа, где Lбт = Lн – 1убт – 1зд = 1852 – 10 – 25 = 1817 м;

Определяются потери давления в утяжеленных бурильных трубах:

рубт = (8,26 × ρбр × λ × Q2 / dвнубт5 ) × Lубт = (8,26 × 0,02 × 1,13 × 352 / 85 ) × 25 = 0,2МПа;

Определяются потери давления на долоте:

перепад давления на долоте можно принять равным 4,5 МПа при установке двух насадок на долото. Определяются потери давления в кольцевом пространстве, утяжеленные бурильные трубы – скважина:

ркпубт = (8,26 × λ × ρбр Q2 × (1убт + 1зд )) / ((Dд + dнубт )2 × (Dд – dнубт )3 ) = =(8,26 × 0,02 × 1,13 × 352 × (25 + 10)) / ((29,53 + 17,8)2 × (29,53 – 17,8)3 ) = 0,087 МПа;

Определяются потери давления в затрубном пространстве, бурильные трубы – скважина;

ркпбт = (8,26 × λ × ρбр Q2 × Lбт ) / ((Dд + dнбт )2 × (Dд – dнбт )3 ) = (8,26 × 0,02 × 1,13 × 352 × 1817) / ((29,53 + 12,7)2 × (29,53 – 12,7)3 ) = 0,2 МПа;

Определяются потери давления в забойном двигателе:

рзд = рздс (Q/Qс )2 = 5 × (32 / 32)2 = 5 МПа;

Определяются потери давления в циркуляционной системе:

рцс = рм + рбт + рубт + рд + ркпубт + ркпбт + рзд = 0,26 + 2,51 + 0,2 + 0,65 + 0,087 + 0,2 + 5 = 8,9 МПа,

так как Рцс меньше 0,8 рн (14,3), то увеличим перепад давления надолоте за счет установки насадок: рцс = 8,9 + 4,5 = 13,4 МПа;

Определяется мощность на валу винтового двигателя Д2 – 195:

Nзд = Nздс (Q/Qс )2 = 139,7 × (32 / 32)2 = 139,7 кВт;

Определяется момент на валу винтового двигателя:

Мзд = Мздс (Q/Qс ) = 8 × (32 / 32) = 8 кН/м;

Определяется число оборотов:

n = nс (Q / Qс ) = 100 × (32 / 32) = 100 об/мин;

Определяется коэффициент передачи мощности на забой:

к = Nзд / 2Nн = 139,7 / (2 × 475) = 0,15.

4. ОХРАНА ТРУДА, ПРИРОДЫ И НЕДР

4.1 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН

Анализы несчастных случаев в бурении свидетельствует о том, что большая часть их происходит вследствие применения не правильных приемов труда. При ведении работ нередко нарушают действующие правила по технике безопасности. Это обусловлено или неудовлетворительным инструктажем, или не правильной организации труда, или недостаточным техническим надзором со стороны инженерно-технических работников.

Значительное число несчастных случаев связано с тем, что при ведении работ применяется неисправный инструмент и оборудование, не используются защитные средства, недостаточно используются приспособления по технике безопасности и малой механизации, облегчающие труд и предотвращающие опасности, возникающие во время выполнения работ.

Для того чтобы максимально снизить травматизм, необходимы – высокая квалификация рабочих, знания технологических особенностей бурения скважин, назначения, конструкции и правил эксплуатации оборудования и механизмов, правильных и безопасных приемов выполнения работ, а также высокий уровень технического надзора со стороны руководителей работ.

Улучшение организации труда, механизация тяжелых и трудоемких работ, рационализация технологических процессов, внедрение новых, более совершенных видов оборудования, механизмов и инструмента – основные направления по повышению производительности труда и создания здоровой и безопасной производственной обстановки на буровых предприятиях.

За последние годы достигнуты значительные успехи в области создания безопасных условий труда в бурении вследствие внедрения новой техники, пневматических систем управления, разработки и оснащения производств контрольно-измерительной, регистрирующей, ограничительной и другой аппаратурой многих видов. Дальнейшее внедрение новых видов оборудования, автоматизация и механизация технологических процессов бурения сыграют немалую роль в деле снижения травматизма.

При бурении нефтяных и газовых скважин значительное число несчастных случаев происходит в процессе эксплуатации оборудования. Правильный монтаж, своевременный осмотр оборудования и уход за ним создают условия для последующей безопасной работы. Поэтому перед вводом в эксплуатацию вновь смонтированной буровой установки необходимо проверить укомплектованность ее приспособлениями и устройствами по технике безопасности, элементами малой механизации, КИП и запасными емкостями.

Безопасность работы будет обеспечена, если буровое оборудование и инструмент будут соответствовать нормам и правилам техники безопасности.

4.2 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ САНИТАРИЯ

По правилам производственной санитарии на буровой должны быть вналичии:

1. Культбудка;

2. Аптечка;

3. Бачок с питьевой водой;

4. Титан для кипячения воды;

5. Шкафы сушильные для спецодежды;

6. Душевая.

Рабочие места должны быть освещены в соответствии с нормами электрического освещения.

Производственная санитария служит для практического использования научных положений гигиены труда и занимается изучением вопросов санитарного устройства, эксплуатации и содержания предприятия; разработкой требований; обеспечивающих нормальные условия труда на рабочих местах, в производственных помещениях и на территории предприятия.

Производственная санитария направлена на устранение факторов, неблагоприятно влияющих на здоровье трудящихся и создание нормальных условий работы на производстве.

4.3 МЕРЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

При бурении нефтяных и газовых скважин опасность возникновения пожара связана с возможностью открытого газонефтяного фонтана из-за нарушения технологии бурения, неисправности ПВО или несвоевременного использования его для предупреждения выбросов и открытых фонтанов.

Пожары на буровых установках могут возникать также в связи с применением нефти, дизельного топлива и других горючих материалов, вследствие нарушения правил хранения и использования этих материалов или правил монтажа и эксплуатации оборудования.

Для обеспечения пожарной безопасности площадки, предназначенной для монтажа буровой установки, освобождается от наземных и подземных трубопроводов и кабелей, очищается от леса, кустарника, травы в радиусе не менее 50 м. Вокруг вышки и других наземных сооружении устраиваются площадки шириной 10 — 12 м. Сгораемые конструкции сараяобрабатываются огнезащитным составом.

Топливная емкость для двигателей внутреннего сгорания располагается не ближе 20 м от помещения, в котором они установлены. Выхлопные трубы двигателей оборудуются искрогасителями, а выхлопные газы отводятся на расстояние не менее 15 м от устья скважины, 5 м от стены машинного сарая и 1,5 м выше конька крыши. В местах прохода выхлопной трубы через стены, полы и крышу помещения между трубой и сгораемыми конструкциями оставляется зазор не менее 15 см, а трубы обертываются асбестом.

При использовании нефтяных ванн должны соблюдаться меры исключающие возможность выброса и разлива нефти. В частности, нефть закачивается в скважину по шлангам, изготовленных из специального каучука, или по металлическим шлангам с быстросъемными соединителями, а продавливается утяжеленным раствором.

Трубы, по которым нефть наливается в емкости и перекачивается в скважину надежно заземляются. Пролитая нефть смывается струей воды, загрязненные места засыпаются песком или землей, помещения силового привода дизелей или электродвигателей тщательно проветриваются.

При бурении скважин с применением промывочных растворов на углеводородной основе желобная система и приемные емкости закрываются с целью предотвращения испарения легких углеводородных фракций. Около подъездных путей к буровой и вокруг нее устанавливаются щиты с надписями о необходимости строгого соблюдения правил техники безопасности.

Дизельное топливо и нефтепродукты для приготовления раствора хранятся не ближе 40м от буровой установки. На такое же расстояние удаляется промывочный раствор на углеводородной основе принимаются меры по предупреждению образовании искр и других источников воспламенения.

В процессе бурения систематически измеряют температуру выходящего из скважины раствор.

При бурении скважины с возможными газопроявлениями проводят непрерывный анализ воздуха на рабочей площадке с помощью газоанализатора. В случае увеличения концентрации газа в количестве 20% от нижнего предела принимают меры к выявлению и устранению мест утечек.

На бурящейся скважине должны находится следующие средства тушения:

1.Огнетушитель пенный ОХП-10 – 8 шт.

2.Ящики с песком – 5 шт.

3.Лопаты – 5 шт.

4.Ломы — 2 шт.

5.Багры – 2 шт.

6.Топоры – 2 шт.

7.Пожарные ведра – 4 шт.

На буровой установке должна быть предусмотрена возможность

тушения пожара с забором воды от водопровода.

4.4 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Озерная площадь нефти в административном отношении расположена на севере Пермского края на юго-западной окраине Красновишерского района, в 30 км южнее г. Красновишерска.

Непосредственно на территории площади населенные пункты отсутствуют.

Ближайший населенный пункт д. Немзя расположен в 1,6 км восточнее контура площади, другие населенные пункты (д. Котомыш, д. Кузнецово) удалены на расстоянии более 5 км от площади.

Район площади характеризуется сложными геоморфологическими и инженерно-геологическими условиями: расположение в центральной части площади озера Нюхти (площадь зеркала 630 га), являющегося гидрогеологическим памятником природы, значительная заболоченность и заселенность, широкое развитие мощных торфяных отложений, проявление приповерхностных форм соляного карста, слабая естественная защищенность подземных вод от поверхностного загрязнения, наличие трещинно-разрывных зон в осадочном чехле, имеющих признаки флюидопроводимости.

Гидрографическая сеть в районе месторождения представлена вытекающим из озера Нюхти ручьем Исток, являющимся правым притоком р. Колынва. Вокруг озера расположена часть Гудборско-Колынвенского болота. Размер водосборной площади оценивается в 45 км2 .

Основной особенностью площади является его расположение в пределах государственного ландшафтного заказника областного значения «Нижневишерский», имеющего режим особого природопользования, Согласно положению о данном заказнике, хотя в его пределах и разрешены в ограниченных масштабах работы по разведке и эксплуатации нефтяных и газовых площадей, но их проведение имеет ряд жестких ограничений, основными из которых является запрет на размещение нефтепромысловых объектов в водоохранных зонах водоемов и водотоков.

Озерная площадь нефти открыта в 1977 году. Промышленная нефтеносность связана с сакмарскими, башкирско-серпуховскими и турне-фаменскими отложениями. Ввиду повышенных требований к охране окружающей природной среды при строительстве скважин применяется система замкнутого цикла (безамбарный метод строительства скважин).

В целях охраны недр и окружающей среды проектом предусматривается проведение комплекса мероприятий, направленных на предотвращение потерь нефти и газа, вследствие низкого качества проводки скважины и неправильной ее эксплуатации, в процессе испытания, что может привести к преждевременному обводнению и дегазации продуктивного пласта.

С целью предотвращения выброса или открытого фонтана, пласты должны вскрываться на высококачественном глинистом растворе, параметры которого должны соответствовать регламенту, при наличии на устье ПВО.

Проектом предусматривается проведение мероприятий по предупреждению порчи пахотных земель, загрязнения водоемов. На площадках под буровой предусматривается рекультивация земель. Перед началом буровых работ снимается плодородный слой земли и складируется во временные отвалы.

После окончания работ производится захоронение производственного и бытового мусора, отходов бурения. Засыпаются и выравниваются ямы, котлованы. Плодородный слой возвращается из отвалов обратно.

С целью предупреждения загрязнения водоемов используют систему замкнутого оборотного водоснабжения.

Во избежание разлива горюче — смазочных материалов, глинистого раствора, нефти, вокруг буровой делаются обваловывание.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном проекте рекомендовано бурение эксплуатационной наклонно-направленной скважины на Озёрной площади с использованием новейших технологий и достижений в области нефтяных и газовых скважин для получения наивысших технико-экономических показателей.

Улучшение режима бурения достигается тем, что рационально подбирается гамма долот и забойных двигателей, что увеличивает проходку долот и межремонтный период забойных двигателей.

Увеличение межремонтного периода было достигнуто также тем, что применялась более качественная очистка бурового раствора и применением смазочных добавок таких, как графит и нефть.

Применение кустового бурения уменьшает стоимость буровых работ.

бурение скважина стратиграфический конструкция

Список используемой литературы

1) Вадецкий Ю.В. «Бурение нефтяных и газовых скважин », М., «Недра», 1985 г.

2) Элияшевский И.В., Сторонский М.Н., Орсуляк Я.М.,«Типовые задачи и расчёты в бурении», М., «Недра», 1982 г.

3) Калинин А.Г., Никитин Б.А., Солодкий К.М., Султанов Б.З., «Бурение наклонных и горизонтальных скважин», М., «Недра», 1997 г.

Источник

В общем случае для оценки глубины заходки используется формула

Бурение геологоразведочных скважин на стадии разведки

Московский Государственный Геологоразведочный Университет Кафедра разведочного бурения

Введение

1. Выбор способа бурения и построение конструкции буровой скважины.

Выбор способа бурения

2.3. Выбор технологического бурового инструмента

Ликвидационное тампонирование.

курсовая работа на тему:

Бурение геологоразведочных скважин на стадии разведки

Курсовая работа: Бурение эксплуатационной наклонно-направленной скважины на Озерной площади

Добавить комментарий Отменить ответ