Современные технологии бурения скважин при разведке месторождений полезных ископаемых

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Обзор геолого-технических условий бурения

2. Проектирование конструкции скважины

3. Выбор и обоснование способа бурения

4. Выбор бурового оборудования и инструмента

4.1 Выбор бурового станка

4.2 Выбор породоразрушающего инструмента

4.3 Выбор бурильных, обсадных, и колонковых труб

4.4 Инструменты для ликвидации аварии

4.5 Выбор промывочной жидкости

4.6 Выбор бурового насоса

5. Проектирование технологического режима бурения

5.1 Расчет режимных параметров

5.2 Отчет по режимным параметрам



Введение

Цель курсового проекта - закрепление и углубление знаний, полученных при теоретическом изучении курса «Современные технологии бурения скважин на твердые ПИ», развитие навыков самостоятельной работы со специальной и справочной литературой при решении инженерных задач горной промышленности и геолого-разведочного производства.

В данном проекте приводится краткая геологическая характеристика месторождения бокситов. Для данного месторождения решаются следующие технико-технологическая задачи:

· производится выбор конструкции скважины

· выбираются долота для различных интервалов бурения,

· обосновывается выбор рациональной конструкции бурильных колонн для заданных условий бурения

· определяется расход промывочной жидкости, и рассчитываются допустимые мощности для техники

· приводятся мероприятия по обеспечению безопасных условий работы на буровых и охране недр в процессе бурения.

бурение разведка боксит оборудование



1. Обзор геолого-технических условий бурения

Геологический разрез района, на котором производится предварительная разведка месторождения боксита состоит в основном из пород осадочного типа от III до IX категории по буримости. Данный разрез слагают породы с I классом абразивности (Весьма малоабразивные). Данный факт говорит о низкой способности породы изнашивать контактирующую с ней поверхность горной машины или горного оборудования в процессе ее работы. В данных породах показатель абразивности составляет менее 5.

В геологическом разрезе необходимо выделить интервалы возможных осложнений при бурении. Четвертичные отложения представлены плотной бурой глиной, мощностью около 5 метров. Эти породы относятся к IV категории по буримости, являются весьма малоабразивными и неустойчивыми, т.к. легко разрушаются факторами бурения, и требуют специального крепления обсадными трубами и цементирования стенок скважины после проходки интервала залегания этих пород, а также использования специальных очистных агентов при проходке.

В интервале от 5 до 435 м залегают известняки разных типов, которые представляют осадочные пласты. Известняки являются карбонатными осадочными горными породами. Благодаря широкому распространению, легкости обработки и химическим свойствам известняк добывается и используется в большей степени, чем другие породы, уступая только песчано-гравийным отложениям Известняки относятся к V-IХ категории по буримости, твердость известняков зависит от содержания кремнистого вещества. Известняки являются в средней мере - устойчивыми. То есть, мало и средне разрушаемые гидродинамическими воздействиями и вибрациями бурового снаряда. В целом на интервале от 5 до 253 м не требуется специальных мер по креплению стенок скважины, однако, в интервале от 253 до 403 м возможно поглощение промывочной жидкости, обусловленное наличием карстовых полостей в породе, поэтому в этом интервале необходимо применение глинистых растворов. С глубиной раскрытие трещин уменьшается и сеть их становится реже, что объясняется горным давлением. По степени абразивности данные породы относятся малоабразивными.

Объектом поисков являются боксит. Боксит - алюминиевая руда, состоящая из гидроксидов алюминия, оксидов железа и кремния. Бокситы залегают на глубине 435 м, их мощность составляет 5 м, и также имеют осадочное происхождение. Эти породы относятся к VI категории по буримости, являются устойчивыми, поэтому не требуют специальных мер по креплению стенок скважины. По степени же абразивности эти породы относятся также к весьма малоабразивным породам.

Боксит является объектом поиска в данном курсовом проекте, т.к. в нем содержатся гидрооксиды алюминия, оксиды железа и кремния, а также сырьё для получения глинозёма и глинозёмосодержащих огнеупоров. Используется также в качестве флюса в чёрной металлургии, поэтому в этом интервале нужно использовать двойные колонковые трубы, для получения наиболее представительного керна. На глубине от 440 до 450 м залегают известняки светло-серые, осадочного происхождения. Эти породы относятся к VI категории по буримости, являются устойчивыми, поэтому не требуют специальных мер по креплению стенок скважины. По степени же абразивности эти породы относятся к весьма малоабразивным породам.

После вскрытия пласта с полезным компонентом, бурение завершается на глубине 450 м. В данном геологическом разрезе можно отметить, объект поиска располагается между пластами осадочных горных пород, представленных различными видами известняков, с точки зрения тектоники данное месторождение, скорее расположено на крупной платформе с мощным осадочным чехлом.

Технологические характеристики горных пород и геолого-технические условия бурения скважин приведены в таблице 1.

Таблица 1

Название породы	Интервал залегания, м.	Мощность м.	Коэффициент абразивности	Категория по буримости	Трещиноватость	Устойчивость
	от	до
Глина бурая плотная	0	5	5	<5	V	Трещиноватая	Неустойчивые
Известняк темно-серый полосчатый	5	253	248		VI	Слаботрещиноватые	Среднеустойчивые
Известняк светло-серый (окварцованный)	253	403	150		IX	Сильнотрещиноватая	Неустойчивы
Известняк битуминозный	403	435	32		V	Слаботрещиноватая	Среднеустойчивые
Боксит	435	440	5		VI	Монолитные	Устойчивые
Известняк светло-серый	440	450	10		VI	Монолитные	Устойчивые

Породы слагающие первые 5 метров, являются неустойчивыми, требуется обсадка трубами, с установкой «направляющей» колонны для бурения, также осложнения присутствуют в интервале от 253 до 403 метров, что требует установки технической колонны с выходом на поверхность

2. Проектирование конструкции скважины

Одним из важнейших технико-технологические показателей решений является выбор конструкции (проектирование) скважины. Проектирование конструкции скважины на основе анализа геологических условий и ее целевого назначения включает в себя определение конечного диаметра бурения, диаметров бурения в каждом из интервалов, их длины а также диаметра длины, глубины посадки, способа заделки башмака обсадных колонн, участков тампонирования, цементации зон осложнения, что является первым шагом в проектировании технологии бурения, поскольку определяет все последующие элементы технологии.

Конструкция скважины определяется целевым назначение буровых работ, геологическим заданием, видом полезного ископаемого, сложностью горно-геологических условии залегания полезного компонента, способом бурения.

Рациональная конструкция должна иметь следующие характеристики:

· Конечный диаметр является минимально возможным с учетом получения достоверной геологической информации по керну, а также давать возможность для проведения геологических исследовании скважины с применением соответствующих технических средств.

· Минимальное количество обсадных колонн и минимальные глубины их спуска с возможными геологическими осложнениями.

· Типоразмеры породоразрушающего инструмента, бурильных, колонковых и обсадных труб соответствуют рациональным соотношениям между ними при данном способе бурения.

Также при выборе конструкции следует избегать, применения обсадных колонн, устанавливаемых «впотай». Применение потайных колонн и бурение в ступенчатом открытом стволе недопустимо при использовании снарядов со съемным керноприемником. Также при установке обсадной колонны следует точно наметить глубину спуска и учесть необходимость тампонирования обсадных труб или отдельных участков ствола скважины.

Во всех случаях необходимо стремиться к выбору наиболее простой конструкции скважины с использованием минимального количества колонн обсадных труб. Это облегчает бурение скважин, сокращает набор инструментов, расход обсадных труб и снижает стоимость работ. Простая конструкция скважины обеспечивает возможность применения высоких частот вращения бурового инструмента при высокой эффективности средств , снижающих вибрации бурильного вала.

В данном проекте работы ведутся на разведку бокситов. Данная зона расположена недалеко от забоя, это говорит нам, что диаметр породоразрушающего инструмента не изменялся до самого забоя. Диаметр выбранного породоразрушающего инструмента определяем в направлении снизу вверх, исходя из выбранного конечного диаметра скважины. В данном случае (исходя из приложения 1) он составляет 59 мм, Данный диаметр является наиболее удачным, т.к. дает минимально допустимый диаметр керна при разведке бокситов. С глубины 405 метров, происходит увеличение диаметра скважины до 76 мм. На отметке 405 метров будет располагаться «башмак», для обсадной колонны, которая будет размещена во всю длину скважины до ее поверхности. Данная колонна нужна для предохранения скважины от размывания и обрушения неустойчивых пород в интервале от 253 до 403 метров. На данном участке располагаются светло-серые известняки с карстовыми полостями. На поверхности скважины до глубины 8 метров, также будет установлена «направляющая» колонна диаметром 89 мм, со пробуренным диаметром 93 мм. Схема данной конструкции скважины представлена на рисунке 1.

Рисунок 1

Данная конструкция рекомендуема для предварительной разведки бокситов, т.к. она дает наиболее оптимальные и допустимые диаметры керна, имеет простую конструкцию, защищена в зонах возможных осложнении, и в ней задействовано оптимальное количество обсадных колонн. Все данные критерии для проектирование конструкции скважины соблюдены, в свою очередь это может отразиться и на экономической стороне данного вида деятельности. Ведь оптимальное соотношение материалов и инструментов, существенно снижает издержки оп бурению на стадии предварительной разведки.



3. Выбор и обоснование способа бурения

Вид и способ бурения необходимо выбирать в зависимости от свойства проходимых грунтов, назначения и глубины скважин, а также условий производства работ. На выбор способа бурения определенное влияние оказывает также вид инженерных изысканий. Выбранный способ должен обеспечивать удовлетворительное качество инженерно-геологической информации о грунтах и достаточно высокую производительность.

При незначительных объемах буровых работ в отдельно взятой организации следует ориентироваться на универсальные способы, т.е. такие, которые обеспечивают бурение скважин в большинстве разновидностей грунтов.

При наличии больших объемов буровых работ примерно в однотипных условиях следует выбирать такие способы, которые обладают высокой производительностью (вибрационный, пневмоударный, вибрационно-вращательный, вращательный).

В нашем случае бурение происходит на стадии предварительной разведки, поэтому требуется опробование по всему протяжению скважины, применим колонковый способ бурения

Колонковое бурение получило широкое распространение, так как позволяет следующее:

· Получить образцы (керн) породы ненарушенной структуры по всему стволу скважины, то обеспечивает высокую геологическую информативность результатов бурения

· Бурить скважины в породах любой твердости под любым углом (вертикальные, наклонные, горизонтальные, и восстающие из подземных выработок)

· Бурить породоразрушающими инструментами малых диаметров на большие глубины при наличии компактного и легкого оборудования с небольшими затратами энергии и средств.

Однако колонковое бурение имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что на проведение спуско-подъемных операций с буровым снарядом, вызванных необходимостью отбора керна по всей глубине скважины, затрачивается около 30% времени то общих затрат времени на бурение скважины.

Также бурение ведется в породах одного типа, то требуются способы бурения высокой производительности, в частности вращательное.



4. Выбор бурового оборудования и инструмента

В целом оценивая в совокупности требования геологического задания, целевое назначение скважины, учитывая категорию пород по буримости, а также степени сложности геологического разреза будущей скважины, выбирают способ разрушение данных пород, а также оборудование для проведения данного вида работ с учетов выше приведенных факторов. Способ бурения и применяемые технические средства, моно определить по приложению 2 (Рекомендации по выбору способа бурения и типа колонкового снаряда (ВИТР - ВНИИ методики и техники разведки)).

Для выполнения поставленной геологической задачи, является необходимым получения представительного и кондиционного количества керна. Данная задача решается путем применения специальных колонковых наборов - двойных труб, снарядов со съемными керноприемниками и др. В данном проекте буровых работ, при колонковом бурении, наиболее оптимальным будет использование одинарных и двойных колонковых труб, а также снарядов со съемными керноприемниками.

Выбор же технологического инструмента осуществляется в соответствии со способом бурения и конструкцией скважины, физико-механическими свойствами горных пород.

4.1 Выбор бурового станка

Буровой станок - главный элемент любой буровой технологической установки. Он представляет собой машину, преобразующую механическую энергию вращения двигателя в рабочее давление исполнительного органа, осуществляющего технологический процесс.

Буровой станок, как правило, имеет три основных исполнительных органа: вращатель, передающий вращение колонне бурильных труб; механизм подачи, осуществляющий перемещение снаряда, вдоль оси скважины и формирующий осевую нагрузку на забой; лебедки, посредством которой осуществляются спускоподъемные операции.

Буровая установка выбирается исходя из глубины бурения скважины, которую может обеспечить установка при определенном диаметре породоразрушающего инструмента, а также в качестве основного критерия классификации буровых установок, принимают тип вращателя.

В нашем проекте, глубина скважины составляет 450 метров, и наиболее оптимальным будет считаться, буровая установка с подвижным вращателем. В данном случае, преимущество, данного типа вращателя перед остальными:

· Он обеспечивает наибольший эффект полезного действия при скоростных методах бурения, осуществляемых без подъема бурильных труб для извлечения керна, таких, как бурение снарядами со съемными керноприемниками, с гидро- и пневмотранспортом керна, при бескерновом бурении, применении забойный машин, и т.д. (В данном случае бурение на высоких скоростях возможно, так как породы обладают малоабразивностью, что сказывается на меньшем износе породоразрушающего инструмента. Также тектоническое происхождение данных пород, дает возможность бурить на высоких скоростях, в данном случае месторождение, осадочного типа).

· В сравнении со шпиндельными станками, при аналогичных методах бурения, станки с подвижным вращателем на 30-40% производительнее, что окупает их более высокую стоимость.

· В конструкции станка исключен ряд механических узлов, которые часто выходят из строя, что обеспечивает большой срок службы.

· Частое перекрепление патрона и небольшая длина хода подачи, при шпиндельном бурении, существенно уменьшают скорость бурения и процент выхода керна.

Данные факторы показывают, что наиболее оптимальным буровым станком будет станок типа LM-75 с подвижным вращателем. Технические характеристики данного станка приведены в таблице 2

Таблица 2

Модульные установки алмазного колонкового бурения серии LM™ производства компании Boart Longyear широко используются во всём мире в различых климатических условиях как на подземных рудниках, так и на поверхности. Установки данной серии обеспечивают высокоэффективное бурение глубоких скважин с высокой степенью надёжности и сравнительно низкими затратами на техническое обслуживание.

LM75 представляет собой среднеразмерную установку с подземной алмазной короной для бурения средних и глубоких скважин. Эта установка, оснащенная рамой подачи 70 кН, обеспечивает высокое тяговое усилие в обратном направлении, а также относительно высокую скорость манипуляций с штангой. Предлагается три типоразмера рамы подачи для обеспечения пригодности к любым рабочим условиям. Модульная конструкция с несколькими вариантами оснащения позволяет легко подобрать оборудование для определенных потребностей и обновлять его при изменении требований. При помощи устройства позиционирования и поворотной платформы буровая установка обладает возможностью бурения под любым углом, от положения вертикально вверх до вертикально вниз. На этой буровой установке для обеспечения питании гидравлики машины используется электродвигатель (дизельный двигатель устанавливается на заказ). Эту установку можно использовать совместно дополнительным манипулятором штанг, что снижает утомляемость оператора и может повысить безопасность и производительность.

4.2 Выбор породоразрушающего инструмента

Правильный выбор породоразрушающего инструмента определяет производительность бурения и механическими свойствами горных пород. В проекте работы ведется по породам IV-IX категории по буримости, с низкой степенью трещиноватости, весьма малоабразивными и не высокой плотностью. Производительность определяется скоростью проходки и изнашиваемостью породоразрушающегося инструмента.

В проекте наиболее оптимальным будет использование - алмазного породоразрушающего инструмента на более низких глубинах. Причиной для выбора данного инструмента является, его высокая производительность и ряд других факторов: среди которых можно отметить, что бурение ведется с отсутствием постоянного контроля над режущей частью коронки, а также с частой знакопеременной нагрузкой на забой.

На небольших глубинах рациональным будет использование твердосплавных коронок. Данный породоразрушающий инструмент, обладает невысокой себестоимостью, а также ряд других положительных факторов влияет на его применение: это не высокая абразивность пород, а также крепость пород.

Для вскрытия пород различной крепости требуются различные виды коронок Данные приведены в таблице 3

Таблица 3

Породы	Интервал бурения, м.	Категория по буримости	Диаметр коронки, наружный мм	Диаметр коронки, внутренний мм	Тип ПРИ
Глина плотная бурая	0-5	IV	95,6	*	3ЛД-М-97
Известняк темно-серый полосчатый	5-253	VI	75,3	58,5	BL series 2
Известняк светло-серый(окварцованный)	253-403	IX	75,3	58,5	BL series 2
Известняк битуминозный	403-435	V	59,6	44,5	BL series 1
Боксит	435-440	VI	59,6	44,5	BL series 1
Известняк светло-серый	440-450	VI	59,6	44,5	BL series 1

4.3 Выбор бурильных, обсадных, и колонковых труб.

В механическом вращательном бурении - основном способе выполнения буровых работ в настоящее время - трубы являются одним из главных элементов технологической системы.

Через колонну бурильных труб на забой скважины подается механическая энергия в виде вращения и осевой нагрузки, очистной реагент для очистки забоя от шлама выбуренных пород и для охлаждения породоразрушающего инструмента. В некоторых технологиях колонна бурильных труб используется также для транспортировки на поверхность вещественных керновых и керно-шламовых проб.

Колонны обсадных труб используются для крепления неустойчивых интервалов разреза, изоляции проницаемых толщ, разобщения различных водоносных горизонтов, а также для подъема на поверхность из продуктивных пластов различных жидких и газообразных полезных ископаемых методом выщелачивания. Кроме того, колонны обсадных труб служат для закачивания в зону выщелачивания активных рабочих жидкостей.

В нашем случае бурение ведется станком с подвижным вращателем, требующим использования гладкоствольных труб. Отбор керна ведется не по всей длине скважины, так что применение рациональным будет применение одинарных и двойных колонковых труб, а также труб со съемным керноприемником, для повышения выхода керна.

В приложении 4 приведены типы бурильных труб по областям применения. Наиболее правильным в данном проекте будет использование труб типа - ТБСЛ. Технические характеристики данной трубы приведены в таблице 4.

Таблица 4

Параметры трубы	ТБСЛ-55
Наружный диаметр трубы, D	55
Внутренний диаметр трубы, d	45,4
Толщина стенки трубы, S	4,8
Длина трубы, L	1500
	3000
	4500
Общая длина проточки (расточки) под резьбу, l	42
Диаметр конической проточки в плоскости торца, d1	48, 20
Диаметр конической расточки в плоскости торца, d2	51,35
Длина проточки расточки, l1	4,5
Расчетная масса 1 м. трубы,кг	5,94

На участках первых метров, а также на глубине от 253 м до 403 метров существуют осложнения и проведении буровых работ. На данных промежутках требуется обсадка колонковыми трубами.

В таблице 5 приведены характеристики обсадных труб, подходящих для данного проекта.



Таблицы 5

Параметры	Обсадные
Тип соединения	Ниппельное или замковое
Назначение	Для соединения при помощи ниппелей или замка в гладкоствольные обсадные колонны, применяемые для крепления скважин неалмазного бурения
Наружный диаметр и толщина стенки труб	89 х 4,5 (5,0) 73 х 4,0 (5,0)
Наружный и внутренний диаметр ниппелей	89 х 78 73 х 62
Характеристика резьбы труб и ниппелей	Одноупорная, цилиндрическая, трапецеидальная, шаг 4 мм, высота профиля 0,75 мм
Наружный диаметр резьбы (соответственно наружному диаметру труб и ниппелей)	84 68
Диаметр скважин, в которые опускаются обсадные и колонковые трубы (соответственно)	93 76
Длина трубы	Немерная длина в диапазоне 1000-1500, 1500-3500, 4000-6000
Материал труб	Сталь группы прочности Д и К ( сталь марки 45 и 36Г2С)
Расчетная масса 1 м труб	9,8 (10,8) 12,2 (13,5)

На глубине ниже 403 метров требуется, начать забор керна, для этого наиболее удачным будет использование двойных колонковых труб типа ТДН-2, диаметр колонны равен 59 мм. Данные приведены в таблице 6.

Таблица 6

Тип набора	ТДН-59-2/0
Тип алмазных коронок	10АЗ-59
Диаметр алмазной коронки, мм: наружный внутренний	59 38
Тип алмазного расширителя	РДТО-59
Наружная труба: наружный диаметр, мм толщина стенки, мм	57 3,5
Внутренняя труба: наружный диаметр, мм толщина стенки	45 2
Зазоры, мм: между стенкой скважины и трубой между внутренней и наружной трубами между керном и трубой	2,5
Общая длина (без коронки), мм	4500
Длина керноприемной части, мм	3695
Масса, кг	50
Тип присоединительной резьбы к колонне бурильных труб	Замковый, ниппельный

В целом можно отметить, что бурение ведется 2 типами колонковых труб, одинарными и двойными.

Одинарные колонковые трубы служат для проходки скважины, до глубины с которой будет начат отбор керна. Сортамент одинарных колонковых труб унифицирован с обсадными трубами ниппельного и замкового соединения. По ГОСТ-6238-77 колонковые трубы имеют большую, чем прежде, прямолинейность, изготовляются из более прочной стали (группа прочности К) методом холодного деформирования. Резьба труб - цилиндрическая, трапецеидальная с шагом 4 мм и высотой профиля 0,75 мм.

Двойная труба представляет собой комплекс колонковых труб. В ходе бурения, выявляются участки осложнении, на которых производится обсадка опасных участков трубами приведенных в таблице 5.

4.4 Инструменты для ликвидации аварии

В ходе проведения буровых работ наиболее частые аварии - оставление в скважине элементов бурильной колонны и обрывы труб, вследствие поломок в зоне резьбовых соединений, а так же проваливание керна.

Для извлечения бурильных труб используются специальные - метчики. Метчики предназначены для ликвидации обрывов бурильных, колонковых и обсадных труб. Изготавливаются с правой резьбой из легированной стали марки 12ХН2. Метчики обычно используются для ликвидации обрывов, происшедших в соединении бурильной трубы или в ее утолщенной части (высадке).

Правый проходной колокол предназначен для извлечения оборванных бурильных труб из скважины с захватом их за муфту или замковое соединение, а так же за гладкую часть бурильной колонны.

В случае прихвата колонкового набора бурильную колонну развинчивают по частям инструментом с левой резьбой. Для уменьшения трудоемкости этой операции необходим предусмотреть применение отсоединительных переходников. Переходник (типа ПО) включается между колонной бурильных труб (КБТ) и колонковой трубой. При невозможности поднять бурильную колонну из-за прихвата колонкового набора ее отсоединяют левым вращением на минимальной скорости с натягом колонны.

Для разрушения оставленных в скважине алмазных или других металлических предметов коронок используется фрезерная коронка (ФК). Для улавливания и извлечения из скважины мелких стальных железных предметов и кусков металла применяются магнитные ловушки (ЛМ).

4.5 Выбор промывочной жидкости

Одним из основных факторов, определяющих эффективность бурения скважин в разнообразных горно-геологических условиях, является выбор промывочного агента и его параметров, это позволяет оптимизировать технологию промывки скважин. Выбор типа промывочной жидкости определяется геолого-техническими условиями бурения, составом и свойствами проходимых пород, способом бурения, опытом буровых работ.

При проходке мощности от 0 до 5 м, по плотным глинам в качестве промывочной жидкости будет использована обычная вода.

При бурении на промежутке с 5 до 253 и с 403 до 450 м. планируется применять глинистый раствор. Плотность кг/м³ условная вязкость 23 с, водоотдача не более 25 см³ за 30 мин. Глинистые растворы применяются при бурении осадочных малосвязных пород, а также при проходке тектонических зон раздробленных и сильнотрещиноватых пород в зонах подверженных обвалам. В основном глинистые растворы используются при твердосплавном бурении и бурении скважин сплошным забоем. В сильно неустойчивых породах глинистый раствор подвергают обработке рагентами-стабилизаторами с целью снижения фильтрационных свойств или в комбинации с реагентами-понизителями вязкости.

При бурении карстовых полостей не устойчивых пород (интервал 253-403 м) в глинистый раствор добавляем химические реагенты, для повышения плотности раствора.

4.6 Выбор бурового насоса

Буровой агрегат АБ-2 представляет собой полностью гидрофицированную буровую машину.

Насосная станция гидравлической системы агрегата состоит из трехфазного короткозамкнутого двигателя ЭД1, с валом которого с помощью муфты соединен основной насос Н1 переменной производительностью до 90 л/мин и максимальным давлением 28 МПа. С помощью насоса Н1 осуществляется изменение скорости и направления гидродвигателей лебедки, вращателя и податчика. Изменение производительности насоса Н1 выполняется двухступенчатым усилителем, первая ступень - электрическая , а вторая - гидравлическая.

К корпусу насоса Н1 присоединен одноступенчатый редуктор. Один входной конец вала редуктора соединен с валом насоса Н1, а ко второму присоединен вал шестеренчатого насоса НШ2, производительностью 25 л/мин при давлении 4,5 МПа. Выходной вал редуктора вращает насос Н2, производительностью 6 л/мин при давлении 25 МПа. Насос питает маслом гидроцилиндр механизма подачи в режиме «бурение» и гидроцилиндр основания. Насос НШ2 является подпиточным, а также снабжает маслом цилиндры патрона вращателя и трубодержателя.



Размещено на http://www.allbest.ru/

5. Проектирование технологического режима бурения

В соответствии с выбранным способом бурения, конструкцией скважины, буровым инструментом и оборудованием для каждого типа породоразрушающего инструмента по интервалам глубин и диаметрам бурения разрабатывается технологический режим бурения, предусматривающий обоснование и выбор основных режимных параметров, сочетание которых обеспечивает высокие технико-экономические показатели проходки скважины в нормальных условиях. Основными режимными параметрами при вращательном способе бурения скважины являются: осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, частота вращения бурового снаряда, расход и качество очистного агента.

5.1 Расчет режимных параметров

При проходке верхних интервалов скважины, закрепляемых колоннами обсадных труб, расчетные режимные параметры снижают. Осевую нагрузку на породо-разрушающий инструмент на 30-40%; частоту вращения инструмента до минимальных значений соответствующих технической характеристике выбранной буровой установке (для АБ-2 n=120 об/мин); расход очистного агента - на 30-50% снижается по сравнению с аналогичными параметрами для нормальных условий.

На промежутке мощности от 0 до 403 метров бурение ведется твердосплавной коронкой. Расчет режимных параметров:

Для бурения твердосплавным инструментом осевую нагрузку определяют, исходя из рекомендуемых нагрузок на один резец, обеспечивающих объемный процесс разрушения породы, и рассчитывается по формуле:



(1)

Первые метры ,

где m - число основных резцов, - удельная осевая нагрузка,

Частота вращения бурового снаряда:

, (2)

где - окружная скорость вращения коронки; D - диаметр коронки, м;

Количество очистного агента находится из рекомендуемого расхода на 1 см диаметра коронки по формуле

, (3)

Первые метры

(4)

где: q₀ - удельный расход промывочной жидкости на 1 см диаметра коронки, л/минсм.; D - диаметр коронки, cм.

1. Интервал под направление 0 - 5 м. - твердосплавная коронка СМ6. диаметр 93 мм

· Осевая нагрузка:

где m - число основных резцов n=4, - удельная осевая нагрузка,

· Частота вращения бурового снаряда: первая передача 120 об/мин

· Количество очистного агента находится из рекомендуемого расхода на 1 см диаметра коронки по формуле

, D=8,4 см

Используем Насос Н1, в составе буровой установки.

2. Интервал под направление 5 - 253 м. - твердосплавная коронка СМ6 диаметр 76 мм

· Осевая нагрузка, нагрузка уменьшена на 20%, так как происходит проходка верхних интервалов:

где m - число основных резцов n=6, - удельная осевая нагрузка,

· Частота вращения бурового снаряда:

· Количество очистного агента находится из рекомендуемого расхода на 1 см диаметра коронки по формуле

, D=6,8 см

3. Интервал под направление 253 - 403м. - твердосплавная коронка СА-4 диаметр 76 мм.

· Осевая нагрузка, уменьшена на 25%, так как зона осложнении:

где m - число основных резцов n=8, - удельная осевая нагрузка,

· Частота вращения бурового снаряда:

,

где - окружная скорость вращения коронки; D - диаметр коронки, м;

С учетом осложнении скорость снижена на 25%.

Учитывая характеристику n=230 об/мин

· Количество очистного агента находится из рекомендуемого расхода на 1 см диаметра коронки по формуле, и 25% снижен, так как присутствует зона осложнении

, D=6,8 см

На глубине ниже 403 и до забоя бурение ведется с отбором керна, и с использованием алмазных коронок. Расчет параметров для алмазного бурения:

· Частота вращения бурового снаряда

(5)

где - окружная скорость коронки, D₁ , D₂ - соответственно наружный и внутренний диаметры алмазной коронки, м,

· Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент:

, (6)

где m -масса алмазов, кар.; z - размер алмазов, шт/кар.: F_n - нагрузка на коронку, кН

· Расход промывочной жидкости:

, (7)

где q - удельный расход жидкости, л/мин на 1 см диаметра коронки; D - наружный диаметр коронки, см,

4. Интервал под направление 403 - 435м. - алмазная коронка 10А3 диаметр 59 мм.

· Осевая нагрузка:

где m =10 кар.; z = 25 шт/кар.: F_n = 5,2 даН

· Частота вращения бурового снаряда:

где - окружная скорость коронки = 1,2 м/с: D₁ , D₂ - соответственно наружный и внутренний диаметры алмазной коронки, м D_нр=0,059, D_вн=0,042

· Количество очистного агента находится из рекомендуемого расхода на 1 см диаметра коронки по формуле,



где q - удельный расход жидкости, л/мин на 1 см диаметра коронки; D - наружный диаметр коронки, см.

5. Интервал под направление 435 - 440м. - алмазная коронка 10А3 диаметр 59 мм.

При бурении по полезному ископаемому режимные параметры снижают на 25%.

· Осевая нагрузка:

где m =10 кар.; z = 25 шт/кар.: F_n = 5,5 даН

· Частота вращения бурового снаряда:

где - окружная скорость коронки = 1,3 м/с: D₁ , D₂ - соответственно наружный и внутренний диаметры алмазной коронки, м D_нр=0,059, D_вн=0,042

· Количество очистного агента находится из рекомендуемого расхода на 1 см диаметра коронки по формуле,

где q - удельный расход жидкости, л/мин на 1 см диаметра коронки; D - наружный диаметр коронки, см.

6. Интервал под направление 440 - 450м. - алмазная коронка 10А3 диаметр 59 мм.

· Осевая нагрузка:

где m =10 кар.; z = 25 шт/кар.: F_n = 5,6 даН

· Частота вращения бурового снаряда:

где - окружная скорость коронки = 1,4 м/с: D₁ , D₂ - соответственно наружный и внутренний диаметры алмазной коронки, м D_нр=0,059, D_вн=0,042

· Количество очистного агента находится из рекомендуемого расхода на 1 см диаметра коронки по формуле,

где q - удельный расход жидкости, л/мин на 1 см диаметра коронки; D - наружный диаметр коронки, см.

5.2 Отчет по режимным параметрам

С учетом всех технических характеристик, по мощности насоса и буровой установки.

Таблица 7

Породы	Интервал глубин, м	Тип породоразрушающего инструмента	Значения режимных параметров
			Осевая нагрузка на ПРИ, даН	Частота вращения, об/мин	Расход промывочной жидкости, л/мин
Глина плотная бурая	0-5	СМ6	216	120	50
Известняк темносерый полосчатый	5-253	СМ6	290	270	45
Известняк светлосерый	253-403	СА4	720	250	45
Известняк битуминозный	403-435	10АЗ	680	450	70
Боксит	435-440	10АЗ	540	370	60
Известняк светлосерый	440-450	10АЗ	770	530	70

Размещено на Allbest.ru

...