Разрушение породы в скважинах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Введение

2. Проектирование в Аnsys

2.1 Физико-механические свойства горных пород и их влияние на процесс бурения

2.2 Классификация горных пород по степени связности

2.3 Буримость и классификация горных пород по буримости

2.4 Тампонирование скважин

Вывод

Литература



1. Введение

горный порода бурение скважина

В настоящее время бурение скважин, многоцелевое производство и современная промышленность предлагает большой выбор технических средств и технологий, в которых требуется разбираться, чтобы принять правильное решение. В условиях рыночной экономики и жесткой конкуренции между недропользователями к специалистам геологам предъявляются соответствующие требования, так как от его квалификации и знаний, порой на уровне интуиции, может зависеть успех всего предприятия.

Общие сведения о бурении скважин буровая скважина проходит сквозь толщу горных пород, для того чтобы добраться до желаемого объекта - залежи рудного тела, нефти, газа, водоносного горизонта и т.д. Таким образом, скважина это искусственная выемка в горном массиве пород. В то же время, имеются близкие по назначению, но иной формы выемки - горные выработки (шахты, штольни, карьеры), от которых скважина существенно отличается наименьшим объемом выемки на глубину проходки. В этом смысле она наиболее экономичная и самая быстрая по достижению объекта вскрытия. В поперечном сечении скважина имеет форму круга, так как бурение осуществляется обычно способом вращения, при этом диаметр круга очень мал по сравнению с длиной скважины это первые сантиметры, реже десятки сантиметров при глубине бурения в сотни метров и даже несколько километров.

Бурение, особенно глубокое - достаточно сложное производство, требующее применения специальных технических средств, которые в комплексе именуют буровой установкой. В нее входят следующие главные узлы: буровая вышка (или мачта), энергетическое оборудование или силовой привод - двигатель, буровой станок и буровой насос. В зависимости от способа бурения и конструкции установки подразделяются на вращательные, ударные, вибрационные, турбинные и др. По способу транспортировки они также подразделяются на стационарные, передвижные, самоходные и переносные.

Диаметр скважины определяется диаметром породоразрушающего инструмента и изменяется в пределах от 16 до 1500 мм.

Длина ствола скважины - это расстояние от устья до забоя скважины, измеренное по ее осевой линии. Глубина скважины это разница между отметками устья и забоя по шкале глубин (ось z). Достигает 12500 м.

Элементы скважины:

Устье скважины - начало скважины, то есть место пересечения ее с земной поверхностью или с поверхностью горной выработки.

Забой скважины - дно скважины

Стенки скважины - боковые поверхности скважины.

Ствол скважины - пространство в недрах, занимаемое скважиной.

По способу разработки забоя бурение разделяется на бескерновое и колонковое (рис. 1.1.).

Бескерновое бурение - бурение, при котором горная порода разрушается на всей площади забоя. Колонковое бурение - бурение, при котором горная порода разрушается по кольцевому забою с сохранением керна. Керн - колонка горной породы, образующаяся в результате кольцевого разрушения забоя скважины.

Основные размеры скважины - диаметры интервалов бурения в мм; диаметры наружные и внутренние колонн обсадных труб в мм; глубина интервалов скважины от устья до забоя в м; общая глубина и длина скважины от устья до забоя в м.

Пространственное расположение буровой скважины определяется: 1) координатами устья x , y , z ; 2) направлением скважины; 3) углом наклона скважины; 4) азимутом скважины; 5) глубиной (рис. 1.2.).

По направлению бурения скважины, форме ствола и их количеству скважины делятся на следующие группы: 1- вертикальные; 2- наклонные; 3- горизонтальные; 4- восстающие; 5- искривленные; 6- многоствольны



Буровой установкой называется комплекс, состоящий из буровой вышки (или мачты), бурового и энергетического оборудования, необходимых при бурении скважин. В зависимости от способа бурения буровые установки подразделяются на вращательные, ударные, вибрационные и др. В зависимости от транспортных средств подразделяются на стационарные, передвижные, самоходные и переносные:

По целевому назначению буровые скважины делятся на три основные группы: геологоразведочные, эксплуатационные и технические.

1 - геологоразведочные скважины :

-картировочные

-поисковые

-разведочные

-гидрогеологические

-инженерно-геологические

-сейсмические

-структурные

-опорные

-параметрические

2 - эксплуатационные скважины :

-водозаборные

-нефтяные и газовые

-скважины подземной газификации углей

-скважины для добычи рассолов

-геотехнологические скважины

3 - технические скважины:

-взрывные скважины

-стволы шурфов и шахт

-другие



2. Проектирование в Аnsys

Проектировала скважину и инструменты шарошки. Использовала пакет программы Ansys. ANSYS (ANSYS lns) -многоцелевая прогамма, предназначена для решения задач механики деформируемого твердого тела, механики жидкости и газа, теплопереноса, электромагнетизма, оптимизации, а также связанных задач механики деформациормируемого тела и механики жидкости и газа, механики деформируемого твердого тела и электромагнетизма, теплоперноса и электромагнетизма.

/nopr !переход к объмной задаче

/pmeth,off,0

Keyw,pr_set,1

Keyw,pr_struc,1

Keyw,pr_therm,0

Keyw,pr_fluid,0

Keyw,pr_elmag,0

Keyw,magnod,0

Keyw,magedg,0

Keyw,maghfe,0

Keyw,magelc,0

Keyw,pr_multi,0

Keyw,pr_cfd,0

/go ! К?лемді есепке шы?у

/prep7! Препроцессорды ?осу

/units,si! Си ж?йесі

Et,1,solid92! Библиотекадан solid92 со??Ы элементті та?даймыз

!Порода

Mptemp,,,,,,,,

Mptemp,1,0 ! Температураны жоямыз

Mpdata,ex,1,,3e5 ! Серпін модульі

Mpdata,prxy,1,,0.3! Пуассон коэфиценті

Mpdata,dens,1,,3000! Ты?ызды?

!Шарошка

Mptemp,,,,,,,,

Mptemp,1,0 ! Температураны жоямыз

Mpdata,ex,2,,3e10 ! Серпін модульі

Mpdata,prxy,2,,0.25! Пуассон коэфиценті

Mpdata,dens,2,,7000! Ты?ызды?

Cyl4,0,0,0.6,0,0,360,-3!xcenter,ycenter,rad1,theta1,rad2,theta2,depth

Cyl4,0,0,0.2,0,0,360,-2!xcenter,ycenter,rad1,theta1,rad2,theta2,depth

Vsbv,1,2

Cone,0,0.1,-2,-2.25!rbot,rtop,z1,z2,theta1,theta2

Vsbv,3,1

Sph4,-2.125,0.05,0.02 !xc,yc,rad !вставить шар(не совсем правильно

!Сдвинут в лево,потом все построение сдвинем в право)

!Построение инструментов шарошки

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,1

Vgen,2,p51x, , , , ,-2.125, ,0

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,1

! /replot,resize

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,3

Vgen,2,p51x, , , , ,-0.1, ,0

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,3

Vgen,2,p51x, , , ,-0.1, , ,0

Flst,2,2,6,orde,2

Fitem,2,1

Fitem,2,4

Vdele,p51x

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,3

Vgen,2,p51x, , , , ,0.0625, ,0

Vdele, 1

! /dist,1,1.08222638492,1

! /rep,fast

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,3

Vgen,2,p51x, , , ,0.025,0.0625, ,0

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,1

Vgen,2,p51x, , , ,-0.15, , ,0

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,1

Vgen,2,p51x, , ,0.075,-0.075,-0.0312, ,0

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,1

Vgen,2,p51x, , ,-0.075,-0.075,-0.0312, ,0

!Исправляем начальную ошибку все сдвигая на право

Flst,3,6,6,orde,3

Fitem,3,1

Fitem,3,3

Fitem,3,-7

Vgen,2,p51x, , ,2.125,0,0, ,0

!Вырезаем все шарики из породы

Flst,2,6,6,orde,3

Fitem,2,1

Fitem,2,3

Fitem,2,-7

Vdele,p51x

Flst,3,6,6,orde,2

Fitem,3,8

Fitem,3,-13

Vsbv, 2,p51x

Sph4,0,0.05,0.02! Вставить шарошку в полость

!Копирование трех шарошек

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,2

Vgen,2,p51x, , , , ,-2.125, ,0

Vdele, 2

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,3

Vgen,2,p51x, , , ,-0.1, , ,0

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,3

Vgen,2,p51x, , , ,0.025,0.0625, ,0

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,4

Vgen,2,p51x, , , ,-0.15, , ,0

Flst,3,1,6,orde,1

Fitem,3,3

Vglue,all !склеивание шарошек с конусом и породой

Type, 1 !тип конечного элемента 1

Mat, 1! Материал 1

Mshkey,0!сомнение,регламетирует вид сетки

Vmesh,1

!Инструмент

Type, 1

Mat, 2

Mshkey,0!сомнение,регламетирует вид сетки

Vmesh,6

Vmesh,7

Vmesh,9

Vmesh,8

Рисунок 1 построение цилиндра



Рисунок 2 построение инструмента шарошки

Рисунок 3



Рисунок 5

Рисунок 6



Рисунок 7

Рисунок 8



Рисунок 9

Рисунок 10



Рисунок 11

Рисунок 12



Рисунок 13 вставка шарошек в полости

Рисунок 12 граничные условия



Рисунок 13 построение сетки

Рисунок 14 нагрузка



Рисунок 14

Рисунок 15



Рисунок 16

2.1 Физико-механические свойства горных пород и их влияние на процесс бурения

Горные породы классифицируются по разным признакам, по происхождению они делятся на: магматические или изверженные; (глубинные и излившиеся); осадочные (механические или обломочные, хемогенные, органогенные); метаморфические, образовавшиеся из магматических и осадочных пород на больших глубинах под действием высоких давлений и температур.. Для бурения важны физико-механические свойства горных пород, которые определяют сопротивляемость породы разрушению, а, следовательно, производительность и затраты. Физические свойства горных пород характеризуют их физическое состояние. Из всего разнообразия физических свойств пород прямо или косвенно влияют на процесс бурения следующие: минеральный состав, степень связности, пористость, плотность, удельный вес, структура, текстура, зернистость.

Механические свойства горных пород являются внешним проявлением физических и выражаются в способности оказывать сопротивление деформированию и разрушению. К ним относятся: прочность, крепость, динамическая прочность, твердость, упругость, хрупкость, пластичность, абразивность и др. В целом, изверженные породы наиболее прочные, за ними следуют метаморфические, потом осадочные, хотя и здесь не без исключений. На прочность пород оказывает существенное влияние степень их выветривания. Есть гранит, а есть выветренный гранит, прочность второго намного ниже.

Изучение физико-механических свойств горных пород необходимо 1) для выбора способа бурения и наиболее производительных типов породоразрушающих инструментов; 2) для разработки рациональной технологии бурения и крепления стенок скважины; 3) для расширения геологической изученности района работ. Особое внимание уделяют исследованию физико-механических свойств керна из опорных скважин, так как результаты этого изучения используются при составлении проектов бурения новых скважин.

2.2 Классификация горных пород по степени связности

По степени связности горные породы разделяются на четыре основные группы: скальные, связные, рыхлые (сыпучие) и плывучие, скальные породы характеризуются различной, обычно высокой твердостью, обусловленной наличием между минеральными зернами молекулярных сил сцепления, которые после разрушения породы не восстанавливаются. Скальные породы по содержанию кварца разделяются на кварцсодержащие и бескварцевые. Первые характеризуются большей твердостью и абразивностью. Связные породы отличаются от скальных меньшей прочностью. Обычно это некоторые типы осадочных пород, в которых обломочный материал связан цементирующей массой иного состава или структуры. К ним, например, относятся различные песчаники. Рыхлые породы (сыпучие) представляют собой механическую смесь частиц минералов или пород, не связанных между собой. Плывучие породы обладают способностью к течению, это обычно разжиженные водой пески (плывуны), но к течению способны породы и в твердом состоянии, например лед.

2.3 Буримость и классификация горных пород по буримости

Буримостью называется сопротивление горной породы проникновению в нее породоразрушающего инструмента буримость является комплексной функцией, зависящей, во-первых, от механических и абразивных свойств горных пород, во-вторых, от применяемой техники и технологии бурения, а именно: способа, типа и площади разрушения. Буримость является одним из основных факторов, определяющих производительность труда в процессе бурения скважин.

Для вращательного колонкового бурения все горные породы разделены на двенадцать категорий по возрастающей трудности бурения. Критерием отнесения к той или иной категории является механическая скорость бурения при стандартных условиях. Определить точно только визуально категорию породы по величине механической скорости бурения в производственных условиях не всегда представляется возможным. Тем не менее, это обычно и практикуется при документации керна. При таком визуальном и субъективном способе не исключаются неточности в отнесении породы к той или иной категории, и здесь важен опыт геолога. Буримость зависит от способа бурения. Поэтому для разных способов бурения разработаны свои классификации горных пород по буримости, в которых горные породы сгруппированы в категории в зависимости от показателя буримости. Ниже приводиться классификация пород по их буримости при колонковом способе. За критерий отнесения породы к соответствующей категории принята углубка скважины за 1 час чистого времени бурения. Скорость проходки пород i категории составляет 20-30 м/час; xiiкатегории - 5-10 см/час.



Таблица Классификация горных пород по буримости для вращательного механического бурения скважин

Категория пород	Горные породы, типичные для каждой категори
I	Торф и растительный слой без корней; рыхлые: лесс, пески (не плывуны), супеси без гальки и щебня; ил влажный и иловатые грунты; суглинки лессовидные; трепел: мел слабый
Ii	Торф и растительный слой с корнями или с небольшой примесью мелкой (до 3 см) гальки и щебня; супеси и суглинки с примесью до 20% мелкой (до 3 см) гальки или щебня; пески плотные; суглинок плотный; лесс; мергель рыхлый; плывун без напора; лед; глины средней плотности (ленточные к пластичные); мел; диатомит; сажи; каменная соль (галит); нацело каолинизированные продукты выветривания изверженных и метаморфизованных лород; железная руда охристая
Iii	Суглинки и супеси с примесью свыше 20% мелкой (до 3 см) гальки или щебня; лесс плотный; дресва; плывун напорный; глины с частыми прослоями (до 5 см) слабосцементированных песчаников и мергелей, плотные, мергелистые, загипсованные, песчанистые; алевролиты глинистые слабосцементированные; песчаники, слабосцементированные глинистым и известковистым цементом; мергель; известняк-ракушечник; мел плотный; магнезит; гипс тонкокристаллический, выветренный; каменный уголь слабый; бурый уголь; сланцы тальковые, разрушенные всех разновидностей; марганцевая руда; железная руда окисленная, рыхлая; бокситы глинистые
Iv	Галечник, состоящий из мелких галек осадочных пород; мерзлые водоносные пески, ил, торф; алевролиты плотные глинистые; песчаники глинистые; мергель плотный; не-1гт от1'ыч известняки и доломиты; магнезит плотный; пористые известняки, туфы; опоки глинистые; гипс кристаллический; ангидрит; калийные соли; каменный уголь; бурый уголь крепкий; каолин (первичный); сланцы глинистые, песчано-глинистые, горючие, углистые, алевролитовые; серпентиниты (змеевики) сильно выветренные и оталькованные; неплотные скарны хлоритового и ам-фибол-слюдистого состава; апатит кристаллический; сильно выветренные дуниты, перидотиты; кимберлиты, затронутые выветриванием; мартитовые и им подобные руды, сильно выветренныеые; железная руда мягкая вязкая; бокситы
V	Галечно-щебенистые грунты; галечник мерзлый, связанный глинистым или песчано-глинистым материалом с ледяными прослойками; мерзлые; песок крупнозернистый и дресва, ил плотный,, глины песчанистые, песчаники на известковистом и железистом цементе; алевролиты; аргиллите; глины аргиллитоподобные, весьма плотные, плотные сильно песчанистые; конгломерат осадочных пород на песчано-глинистом или другом пористом цементе; известняки; мрамор; доломиты мергелистые; ангидрит весьма плотный; опоки пористые выветренные; каменный уголь твердый; антрацит, фосфориты желваковые; сланцы глпнисто-слюдяные, слюдяные, тальково-хлоритовые, хлоритовые, хлорито-глинистые, серицитовые; серпентиниты (змеевики); выветренные алъбитофиры, кератофиры; туры серпентинизированные вулканические; дуниты, затронутые выветриванием; кимберлиты брекчиеведные; мартитовые и юл подобные руды, неплотные
Vi	Ангидриты плотные, загрязненные туфогенным материалом; глины плотные мерзлые: глины плотные с прослоями доломита и сидеритов; конгломерат осадочных пород на известковистом цементе; песчаники полевошпатовые, кварцево-известковистые; алевролиты с включениями кварца; известняки плотные доломитизированные, скарнированные; доломиты плотные; опоки; сланцы глинистые, кварцево-серицитовые, кварцево-слюдяные, кварцево-хлоритовые, кварцево-хлорито-серицитовые, кровельные; хлоритизированные и рассланцованные альбитофиры, кератофиры, порфириты; габбро; аргиллиты слабо окремнелые; дуниты, не затронутые выветриванием; перидотиты, затронутые выветриванием; амфиболиты; пирокоениты крупнокристаллические; тальково-карбонатные породы; апатиты, скарны эпидото- кальцитовые; колчедан сыпучий; бурые железняки ноздреватые; гематито-мартитовые руды; сидериты
Vii	Аргиллиты окремненные; галечник изверженных и метаморфических пород (речник); щебень мелкий без валунов; конгломераты о галькой (до 50%) изверженных пород на песчано-глиниотом цементе; конгломераты осадочных пород на кремнистом цементе; песчаники кварцевые; доломиты весьма плотные; окварцованные полевошпатовые песчаники, известняки; опоки крепкие плотные; фосфоритовая плита; сланцы слабо окремненные; амфибол-магнетитовые, куммингтонитовые, роговообманковые, хлорито-роговообманковые; слабо рассланцованные альбитофиры, кератофиры, диабазовые туфы; затронутые выветриванием: порфиры, порфириты; крупно- и среднезернистые, затронутые выветриванием граниты, сиениты, диориты, габбро и другие изверженные породы; пироксениты, пироксениты рудные; кимберлиты базальтовидные; скарны кальцитосодержащие авгито-гранатовые; кварцы пористые (трещиноватые, ноздреватые, охристые); бурые железняки ноздреватые пористые; хромиты; сульфидные руды; мартито-сидеритовне и гематитовые руды; амфибол-магнетитовая руда
Viii	Аргиллиты кремнистые; конгломераты изверженных пород на известковистом цементе; доломиты окварцованные; окремненные известняки и доломиты; фосфориты плотные пластовые; сланцы окремненные: кварцево-хлоритовые, кварцево-оерицитовые, кварцево-хлорито-эпидотовые, слюдяные; гнейсы; среднезернистые альбитофиры и кератофиры; базальты выветренные; диабазы; андезиты} диориты, не затронутые выветриванием; лабрадориты; перидотиты; мелкозернистые, затронутые выветриванием граниты, сиениты, габбро; затронутые выветриванием гранито-гнейоы, пегматиты, кварцево-турмалиновые породы; скарны крупно- и среднезернистые кристаллические авгито-гранатовые, авгито-эпидотовые; эпидозиты; кварцево-карбонаткые и кварцево-баритовые породы; бурые железняки пористые; гидро-гематитовые руды плотные; кварциты гематитовые, магнетитовые; колчедан плотный; бокситы диаспоровые
Ix	Базальты, не затронутые выветриванием; конгломераты изверженных пород на кремнистом цементе; известняки карстовые; кремнистые песчаники, известняки; доломиты кремнистые; фосфориты плаcтовые окремненные; сланцы кремнистые; кварциты магнетитовые и гематитовые тонкополоcчатые, плотные мартито-магнетитовые; роговики амфибол-магнетитовые и серицитизированные; альбитофиры и кератофиры; трахиты; порфиры окварцованные; диабазы тонкокристаллические; туфы окремненные; ороговикованные; затронутые выветриванием липариты, микрограниты; крупно- и cреднезернистые граниты, гранито-гнейcы, гранодиориты; сиениты; габбро-нориты; пегматиты; березиты; скарны мелкокристаллические авгито-эпидото-гранатовые; датолито-гранато-геденбергитовые; скарны крупнозернистые, гранатовые; окварцоваяные амфиболит, колчедан; кварцево-турмалиновые породы, не затронутые выветриванием; бурые железняки плотные; кварцы со значительным количеством колчедана; бариты плотные
X	Валунно-галечные отложения изверженных и метаморфизованных пород; песчаники кварцевые сливные; джеспилиты; затронутые выветриванием, фосфатно-кремнистые породы; кварциты неравномернозерниотые; роговики с вкрапленностью сульфидов; кварцевые альбитофиры и кератофиры; липариты; мелкозернистые граниты, гранито-гнейоы и гранодиориты; микрограниты; пегматиты плотные, сильно кварцевые; скарны мелкозернистые гранатовые, датолито-гранатовые; магнетитовые и мартитовые руда, плотные, с прослойками роговиков; бурые железняки окремненные; кварц жильный; порфириты сильно окварцованные и ороговикованные
Xi	Альбитофиры тонкозернистые, ороговикованные; джеспилиты, не затронутые выветриванием; сланцы яшмовидные кремнистые; кварциты; роговики железистые, очень твердые; кварц плотный; корундовые породы; джеспилиты гематито-мартитовыв и гематито-магнетитовые
Xii	Совершенно не затронутые выветриванием монолито-сливные джеспилиты, кремень, яшмы, роговики, кварциты, эгириновые и корундовые породы

Как видно из таблицы, для отнесения породы к той или иной категории по буримости к ее названию дополнительно даются несколько определений, уточняющих свойства и состояние пород.

2.4 Тампонирование скважин

Тампонированием скважины называется комплекс работ по изоляции отдельных ее интервалов. Тампонирование осуществляется с целью предотвращения обвалов скважины и размывания пород в пространстве за обсадными трубами, разделения водоносных или других горизонтов для их исследования, перекрытия трещин, пустот, каверн, для ликвидации водопроявлений, поглощения промывочной жидкости при бурении.



Рис. 3.1. Общая схема тампонажа:

1 - колонна обсадных труб; 2 - тампонажный материал; 3, 4, 5 - изолируемый, водонепроницаемый и водоносный пласты соответственно.

При бурении на жидкие и газообразные полезные ископаемые, а также на минеральные соли необходимо изолировать пласт полезного ископаемого от вышележащих пластов. Изоляция отдельных горизонтов в скважине необходима для предотвращения проникновения грунтовых и пластовых вод в пласт полезного ископаемого. При подходе к продуктивному пласту проходка скважины прекращается в водонепроницаемом вышерасположенном пласте. Затем в скважину спускают колонну обсадных труб, а кольцевое пространство между низом колонны и стенами скважины заполняют водонепроницаемым материалом. Тампонированием затрубного пространства обсадная колонна предохраняется от сжатия давлением и корродирующего воздействия минерализованных подземных вод.

Применяют постоянное и временное тампонирование. Постоянное тампонирование проводят на длительное время. При постоянном тампонировании околоствольное пространство изолируется от ствола скважины. Временное тампонирование предназначается для изоляции отдельных горизонтов и проводится на срок испытания скважины.

Тампонирование производят для разобщения и изоляции водоносных пластов с разным химическим составом. Например, для изоляции горько-соленой воды от питьевой, изоляции водоносных пластов от нефтегазоносных, для производства опытных нагнетаний воды в пористый пласт, для защиты обсадных труб от коррозии минеральными водами, для устранения циркуляции подземных вод по стволу скважины при извлечении обсадных труб и ликвидации скважины.

В качестве тампонажных материалов используют глину, цемент, глиноцементные смеси с наполнителями, быстросхватывающиеся смеси (бсс), битумы и смолы.

Тампонирование глиной применяют при бурении неглубоких разведочных или гидрогеологических скважин. Если в месте намечаемого тампонирования залегает пласт глины мощностью 2--3 м, то тампонирование осуществляют задавливанием башмака обсадной колонны в глину, предварительно пробурив этот лласт на 0,5--0,6 м.

При отсутствии на забое глины или при недостаточной мощности ее пласта нижнюю часть скважины заполняют вязкой глиной, в башмак обсадной колонны вставляют конусную пробку, которой выдавливают глину в затрубное пространство. По окончании тампонирования пробки разбуривают.

Тампонирование с помощью цемента называется цементиро ванием скважин. Цементирование используют при бурении скважины на воду, нефть, газ и в случаях, когда необходимо получить прочный и плотный тампон на весьма продолжительное время.

Для цементирования скважин используют тампонажный цемент на основе портландцемента.

После смешивания с водой тампонажный цемент должен давать подвижный раствор, перекачиваемый насосами, который с течением времени загустевает и затем превращается в водонепроницаемый цементный камень. Цементный раствор надо изготовлять как можно быстрее, чтобы предупредить его схватывание во время нагнетания в скважину. Готовят цементный раствор в цементомешалках или в специальных цементировочных агрегатах, смонтированных на автомобиле.

Наиболее широко применяемый способ цементирования при разведочном бурении -- погружение башмака обсадной колонны в цементный раствор, залитый на забой скважины. Забойное цементирование проводят для изоляции нижней призабойной части колонны обсадных труб. Цементный раствор заливают в скважину через заливочные трубы на высоту 2--3 м.

После извлечения из скважины заливочных труб на забой спускают колонну обсадных труб. После затвердения цементного раствора разбуривают пробку в обсадных трубах и продолжают проходку скважины.

Временное тампонирование скважин производится на непродолжительный период проведения раздельного исследования водоносных (нефте- и газоносных) горизонтов.

Для разобщения отдельных участков скважины, подвергаемых исследованиям (откачки, нагнетания), используют специальные тампоны, называемые пакерами. По принципу действия различают пакеры простого и двойного действия. Пакеры простого действия разделяют скважину на два изолированных друг от друга участка, а двойного действия - на три.

Принцип действия пакера основан на том, что при расширении резиновой манжеты или подушки надежно уплотняется зазор между стенками скважины и колонной труб, на которой опускается тампон. Резиновая манжета (подушка) в скважине может уплотняться механически, с помощью воды или сжатого воздуха.

Гидравлический пакер (рис. 8.2.) С двумя резиновыми камерами 3 (двойного действия) спускают в скважину на колонне труб 1. Вода, подаваемая под давлением через трубки 2 в камеры 3, прижимает их к стенкам скважины. Таким образом скважина разделяется на три участка. Через фильтровую трубу 4 после установки пакера производят опытные откачки или наливы.

Тампонирование без обсадных труб. Для борьбы с поглощением промывочной жидкости без уменьшения диаметра скважины применяют бсс различного состава. Дозировка смеси, содержащей портландцемент, глинистый раствор, жидкое стекло, каустическую соду и воду, зависит от качества цемента и глины. Изменением количества жидкого стекла и каустической соды регулируют свойства смеси и сроки ее схватывания. Через 20-35 мин после приготовления бсс теряет подвижность, а через 1-1,5 ч заканчивается ее схватывание. Используют также тампонажные смеси на основе синтетических смол путем смешивания их с наполнителем и последующим введением в смесь отвердителя.

Тампонажные смеси должны быть доставлены к месту поглощения промывочной жидкости до потери подвижности. Смесь, доставляют одним из следующих способов: 1) заливкой через устье неглубокой скважины; 2) закачиванием через бурильную колонну, 3) в колонковом наборе, закрытом снизу глиняной пробкой, с последующим выдавливанием промывочной жидкостью; 4) с использованием специальных тампонажных устройств.

Доставленную в зону поглощения тампонажную смесь после выдержки в течение времени, необходимого для ее затвердевания, разбуривают.



Вывод

Бурение скважин является сложным технологическим процессом. При проектировании и подготовке к бурению нефтяных и газовых скважин необходимо решить ряд технологических задач:

-оптимизация технологии бурения базируется на промысловой информации о показателях бурения за предшествующий период. Последнее обусловливает необходимость применения статистических методов накопления и обобщения информации.

Накопление и обобщение информации ведется по пачкам одинаковой буримости горных пород. Объективное выделение пачек в разрезе - одна из основных задач изучения буримости пород, решение которой позволяет накопить в кратчайший срок и сгруппировать информацию так, чтобы каждый вариационный ряд в пределах пачки относился к одной генеральной совокупности. В основе выделения пачек должна лежать геологическая информация и в первую очередь информация о наличии и распространении признаков, определяющих сопротивление горных пород разрушению и их абразивность.

-выбор оптимального типа долота для разбуривания данной пачки.

-детализация буримости пачки. Геологический разрез пачки неоднороден.

Это предопределяет различие показателей работы долот. Статистические методы анализа результатов работы долот предполагают случайное распределение факторов, влияющих на показатели их работы, в том числе и случайное применение типов долот и режимных параметров в пределах пачки.

Проектировала скважину и инструменты шарошки. Использовала пакет программы Ansys.ANSYS (ANSYS lns) -многоцелевая прогамма, предназначена для решения задач механики деформируемого твердого тела, механики жидкости и газа, теплопереноса, электромагнетизма, оптимизации, а также связанных задач механики деформациормируемого тела и механики жидкости и газа, механики деформируемого твердого тела и электромагнетизма, теплоперноса и электромагнетизма. Отличительными чертами программы является его открытость и настраиваемость. С использованием внутреннего языка параметрического программирования высокого уровня или обычного FORTRAN или С++ компилятора пользователь получает возможность встраивать в ANSYS любые процедуры, элементы, решатели, модифицировать и дополнять меню, подключить файлы сообщении на любом языке или переделать имеющиеся.



Литература

1. Воздвиженский Б.И. разведочное бурение / Б.И. Воздвиженский, О.Н. Голубинцев, А.А. Новожилов. - м.: недра, 1979. - 510 с.

2. Советов Г.А. основы бурения и горного дела / Г.А. Советов, Н.И. Жабин. - м.: недра, 1991. - 368 с.

3. Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «разрушение горных пород при бурении скважин», тюмень, 1985.

4. Спивак А.И., Попов А.Н., разрушение горных пород при бурении скважин, м., недра, 1986

5. Бейсембаев К.М. технологиялы? машиналарды автожоболау караганда, 2012,изд-во каргту, учебное пособие, 95 с.

6. Климов Ю.И., Айдарханов А.М. моделирование гидромеханических систем технологических машин: учеб. Пособие. - караганда: каргту, 2002. - 86 с.

7. Бейсембаев К.М., Шащянова М.Б. основы системного анализа в базах данных. Караганды, болашак-баспа, 2008, 208 с.

8. Бейсембаев К.М., Жетесов С.С. практические аспекты разработки промышленных информационных систем. Караганда 2009, изд-во каргту, 207 с.

9. Бейсембаев К.М., Жетесов С.С., Шманов М.Н. геомеханические основы разработки угля в нестационарных системах. Караганда 2009, изд-во каргту, 207 с.

10 Конюхов А.В. основы анализа конструкций в ansys / казанский государственный университет, казань 2001, электронные материалы

11. Кудинов В.А., Карташов Э.М. гидравлика / москва, «высшая школа», 2007, 199с.

12. Шманов М.Н., Бейсембаев К.М. состояние и эксплуатация нефтегазовых залежей. // караганда: изд-во каргту, 2010. - 165 с.

Размещено на Allbest.ru

...