Описание технологического процесса бурения при проведении разведочных скважин

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. 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 XI категорий.

Бурение в интервале 0-110 м предполагается вести с применением твердосплавных коронок, а в интервале 110-300 м с применением алмазных коронок, что предопределено буримостью горных пород на этих интервалах.

Составление проектной конструкции буровой скважины.

Табл. 1

Искривление скважины.

Расчет проектного профиля направленной скважины.

Значение интенсивности естественного искривления ствола скважины: J1=0,02 ц/м.

Начальный зенитный угол Qн=0.

Длина ствола 300 м.

Порядок расчета:

1. Значение Q1н первого участка скважины = 00, Q1к первого участка = 00.

L1 = 120 м

2. Значение Q2н второго участка скважины = 00,

Q2к второго участка = L2 * J1, град,

где L2 - длина второго участка, м = 140,

Q2к= 140* 0.02= 2.80,

3. Расчет длины проходки по слоям после искривления:

H1 = L1 + L2 + L3 + L4 = 120 м.

Н2 = (57.3/J1) * (sin Q2к - sin Q2н) = 137.52 м.

H3 = L3 *cos Q2к = 20*0.998 = 19.9761 м.

H4 = L4 * cos Q2к = 20* 0.998 = 19.961 м.

H = H1 + H2 + H3 + H4 = 120 + 137.52 + 19.9761 + 19.961 = 297.47 м.

4. Расчет отхода скважины:

А1 = 0 м.

А2 = (57.3/J1) * (cos Q2н - cos Q2к) = 5.73 м.

А3 = L3 * sin Q2к = 0.9769 м. А4 = L4 * sin Q2к = 0,9769.

А = А1 + А2 + А3 +А4 = 7.68 м.

Отход забоя скважины от устья составляет 7.68 м.

2. Выбор бурового оборудования

Для буровой скважины данной проектной конструкции необходим буровой станок УКБ-3 (твердосплавное бурение диаметром 93 мм до глубины 87 м., алмазными коронками 59 мм до 300 м.).

Табл. 2. Техническая характеристика УКБ -3

Контрольно-измерительные приборы в разведочном бурении.

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.

3. Выбор бурового инструмента

Буровой инструмент для бурения скважин подразделяется на технологический, вспомогательный и аварийный.

Выбор технологического инструмента.

Технологический инструмент - это инструмент, при помощи которого производится бурение скважин. К нему относятся буровой снаряд и буровой сальник. В состав бурового снаряда для колонкового бурения входят: колонковый набор, колонна бурильных труб и ведущая труба. Колонковый набор состоит из породоразрушающего инструмента (коронка), кернорвателя, колонковой трубы, переходника.

Коронки. Для моей скважины понадобятся следующие коронки: М1, СМ4, 14А3 (для бурения трещиноватых гнейсов), 02И4, 04А3.

Бурильные трубы. Значение диаметра бурильных труб определяется соотношением:

При твердосплавном:

Dбт=0,6* Dскв.

Dбт=0,6*93 = 55 мм.

Dбт=0,6*76 = 45 мм.

При алмазном:

Dбт=0,9 Dскв.

Dбт=0,9*76 = 68 мм.

Dбт = 0.9*56 = 50 мм.

Глубина скважины 300 метров, следовательно, выбираем для бурения набор бурильных труб СБТМ-50 с замками 42 (57 мм) + УБТ-76.

Выбор вспомогательного инструмента.

Для сборки и разборки технологического инструмента применяются следующие разновидности вспомогательного инструмента:

1. Ключи шарнирные для обсадных и колонковых труб.

2. Ключи короночные типа КК для твердосплавных и алмазных коронок.

3. Ключи гладкозахватные типа КГ для колонковых труб.

4. Ключи типа КБ для алмазных коронок и расширителей.

5. Вилки подкладные, отбойные.

6. Хомуты шарнирные.

7. Специальные опоры для сборки колонковых труб.

8. Труборазворот РТ-1200 для свинчивания-развинчивания бурильных свечей.

Для обеспечения спуско-подъемных операций применяются следующие виды вспомогательного инструмента:

1. Элеваторы с кольцевым фиксатором для осуществления спускоподъемных операций при небольшой глубине и работе «на вынос»

2. полуавтоматические элеваторы типа МЗ 50-80

Выбор аварийного инструмента.

Аварийный инструмент, предназначенный для ликвидации аварий в процессе бурения, подразделяется на ловильный, режущий и силовой.

Для извлечения из скважины элементов бурильной колонны применяютя следующие виды ловильного инструмента: метчики, колокола, труболовки, ловушки секторов матриц, магнитные ловители. Для обработки места обрыва бурильных труб и разрушения оставленных в скважине элементов колонкового набора применяютя режущие инструменты: фрезы и труборезы. Для извлечения из скважины прихваченного или заваленного инструмента применяется силовой инструмент: домкраты и вибраторы.

4. Технология бурения геологоразведочных скважин

Выбор очистного агента.

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, там где бурение производится с помощью алмазных коронок, глинистый раствор не подходит, и поэтому следует применять эмульсию.

Выбор параметров режима бурения.

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.

Осевая нагрузка. 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:

Рос = р*D

где: p - удельная нагрузка (кН/м), D- диаметр породоразрушающего инструмента, (м).

1) для 1-го слоя - Рос = р*D= 60*0.093; 100*0.093 = 5.7; 9.3 (кН).

2) для 2-го слоя - Рос = р*D = 60*0.076; 100*0.076 = 4.56; 7.6 (кН).

3) для 3-го слоя - Pос = p*D = 80*0.076; 160*0.076 = 6.08; 12.16 (кН).

4) для 4-го слоя - Pос = p*D = 150*0.056; 250*0.056 = 8.4; 14 (кН).

5) для 5-го слоя - Pос = p*D = 80*0.056; 160*0.056 = 4.48; 8.96 (кН).

6) для 6-го слоя - Pос = p*D = 250*0.056; 300*0.056 = 14; 16.8 (кН).

7) для 7-го слоя - Pос = p*D = 80*0.056; 160*0.056 =4.48; 8.96 (кН).

Частота вращения. Частота вращения бурового снаряда определяется по формуле:

n = 60*V/р*D, мин-1,

V - окружаемая скорость крайнего резца (м/с), D - диаметр скважины (м).

n1 = 205; 308 мин-1,

n2 = 202; 403 мин-1,

n3 = 252; 504 мин-1

n4 = 852; 1704 мин-1

n5 = 340; 681 мин-1,

n6 = 681; 1022 мин-1,

n7 = 340; 681 мин-1,

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.

Расход промывочной жидкости определяется по формуле:

Q = k*D, л/мин,

k = удельный расход промывочной жидкости ( л/мин*м), D = диаметр скважины (м).

Q1 = k*D = 93; 139.5

Q2 = k*D = 60.8; 76

Q3 = k*D = 45.6; 68.4

Q4 = k*D = 22.4; 28

Q5 = k*D =33.6; 50.4

Q6 = k*D = 22.4; 28

Q7 = k*D = 33.6; 50.4

5. Разработка мероприятия по повышению выхода керна

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.

6. Ликвидация скважины

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.

7. Составление геолого-технического наряда

колонковый буровой твердосплавный скважина

Проектная глубина скважины, м. 300 Буровая установка УКБ-3.

Угол наклона к горизонту, град. 90 Буровой насос НБ-120.

Вышка (мачта) МР-6.

Труборазворот РТ-1200.

Элеватор (тип) с кольцевым фиксатором.

Длина свечи, м. 6.2.

Размещено на Allbest.ru