Разведочное бурение

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ АКАДЕМИЯ Курсовой проект по разведочному бурению студента группы РММ-93 Тимофееевой О.В. принял Маковский П.А. оценка . я2. Выбор проектной конструкции скважины Под конструкцией скважины понимают характеристику буровой скважины, определяющую изменение е диаметра с глубиной, а также диаметры и длинны обсадных колонн. Исходными данными для постро- ения конструкции скважины колонкового бурения являются физикоме- ханические свойства горных пород, наличие пористых и неустойчи- вых интервалов, и, главное, конечный диаметр бурения.

Постро- ение конструкции скважины по проектному геологическому разрезу ведут снизу вверх. Бурение в интервале 0 - 15 м предполагается вести с применением твердосплавных коронок, в интервале 15-780 м алмазными и твердосплавными коронками.Конечный диаметр бурения для обеспечения представительности керна бурение по трещинова- тому рудному телу рекомендуется 59 мм. Принимаем этот диаметр.

Интервал скважины 0 - 15 м представлен глинистыми отложениями, и поэтому его необходимо перекрывать обсадными трубами. Глубина бурения под эту обсадную колонну должна превышать 15 метров с таким расчетом, чтобы обсадные трубы были посажены в твердые мо- нолитные породы. Принимаем ее равной 18 м. Низ обсадной трубы должен быть затампонирован . Диаметр выбранных обсадных колонн определяем снизу вверх.Для прохождения коронки диаметром 59 мм минимальный диаметр обсадной трубы - 7365,5 мм соответственно наружный и внутренний диаметры.

Принимаем трубы этого размера.Для гарантированного спуска этих труб в набухающих породах проектируем бурение породоразрушающим инструментом диаметром 93 мм. Эта обсадная колонна будет являться и направляющей трубой. я2Выбор бурового оборудования и инструмента я1. Выбор бурового агрегата В состав буровой установки для колонкового бурения входят буровой станок, буровой насос и их привод электродвигатели или двигатели внутреннего сгорания.

Для выполнения спуско-подъемных операций применяют буровые вышки или мачты.Учитывая глубину и диаметр бурения, а также угол наклона скважины, выбираем буровой станок УКБ-5п. Он предназначен для бу- рения геологоразведочных скважин твердосплавными коронками диа- метром 93 мм до 500 м и алмазными 59 мм - до 800 м. Станок УКБ-5п обладает частотой вращения от 60 до 1200 обмин, что осо- бенно важно, так как скважина бурится твердосплавными и алмазны- ми колонками.

Длина бурильной свечи 14 м. В качестве привода принимаем электродвигатель мощностью 30 кВт. Комплектуем буровую установку плунжерным насосом НБ4-320100. Производительность насоса 320 лмин, максимальный напор - 63 кгссмя52я0. Регулировка количества жидкости,подаваемой в скважину осуществляется посредством скорости движения плунжеров. яБуровой инструмент Интервал скважины 0 - 15 м, сложенный глинистыми отложения- ми, будем бурить коронками типа М5, предназначенными для бурения мягких пород с прослойками более твердых II-IY категории по бу- римости. Диаметр коронки 93 мм, она комплектуется колонковыми трубами на размер меньше.

Интервал 18-780 м сложен частично трещиноватыми пирок- сен-биотитовыми породами средней категории твердости, поэтому данный участок будем бурить твердосплавными коронками типа СА1 и частично алмазными коронками типа 01А. Внешний диаметр коронок 59 мм. Кернователь - часть колонкового набора, предназначенная для отрыва керна от горной породы и удержания его в колонковой трубе.

Колонковые трубы предназначены для приема и сохранения кер- на. Принимаем колонковые трубы для бурения диаметром 93 мм - колонковые трубы 8978 мм, длиной 6 м и массой одного метра трубы - 8,4 кг. яя2Бурильные трубы Ориентировочный диаметр для твердосплавных коронок рассчи- тывается как dя4тря0 0.6Dя4сквя0, и равен 55.8 мм для интервала скважины 0-15 м. диаметром 93 мм. Так как осевая нагрузка на коронку превышает 1500 Н, а глу- бина скважины с таким диаметром составляет 15 м то выбираем утяжеленные бурильные трубы внешним диаметром 73 мм, внутренний диаметр 35 мм. масса одного метра трубы 25.5 кг. Для диаметра 59 мм применяется алмазное и твердосплавное бурение. колонной из легкосплавных труб типа ЛБТН-54 с наружным диаметром 54 мм , длиной трубы 4,7 м и погонной массой трубы 4,4 кгм. В состав я1вспомогательного инструмента я0входят покладные вил- ки, ключи для свинчивания и развинчивания бурильных, колонковых и обсадных труб, труборазвороты, элеваторы.

Труборазворот РТ-1200М для труб диаметром 42, 50 и 63 мм, а также УБТ диаметром 73, 89 и 108 мм. я1Аварийный инструмент я0применяют для ликвидации аварий в сква- жинах с бурильными колонковыми и обсадными трубами.

Сюда входят метчики, домкраты, ловушки секторов матриц и др. я3. Выбор буровых вышек или мачт Основными параметрами вышки мачты, по которому определяют пригодность ее для данных условий бурения, являются высота и грузоподъемность.

Высота вышки H определяется в зависимоси от длины свечи H kl, где l - длина свечи k - коэффициент, учитывающий величину переподъема обычно k1,3 - 1,5. Примем k 1,5, тогда H 36 м. С условиями бурения принимаем буровую мачту типа БМТ-5, грузоподъемностью 10 тон, высотой 18 м. Необходимо сделать проверочный расчет мачты, т.е. правиль- ность выбора буровой мачты.Нагрузка на крюке при подъеме буриль- ных труб из скважины определяется как я1Qя4кря0 я1я0 я1Kя4допя1я7aя1qя4бтя1lя4бтя1qя4убтя1lя4 убтя11-я7rя4жя1я7rя1я0cosя7Qя4сря11fя0tg Qя4сря1, где я1qя4бтя0, я1qя4убтя0 - веса бурильных труб и УБТ я7aя0 - коэффициент, учитывающий вес бурильных труб, я7aя0 1,06 - 1,1 я7rя0 - плотность материала труб я7rя4жя0 - плотность очистного агента я7Qя4сря0 - средний зенитный угол скважины f - коэффициент трения бурильных труб о стенки скважины, f 0,3 - 0,5 я1Kя4допя0 - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления, я1Kя4допя0 1,3 - 1,4. Примем я7aя0 1,09. Нагрузка на крюке равна 5,3 т. Нагрузку на кронблочную раму буровой мачты определяют как Qя4оя7 я0я7 я0Qя4кря011mя7hя4тя0, где Qя4кря7 я0-я7 я0максимальная нагрузка на крюке m - число подвижных струн талевой системы m Qя4кря0Pя4ля7hя4тя0 Pя4ля0 - грузоподъмность лебедки бурового станка я7hя4тя0 я1-я0 КПД талевой системы, я7hя4тя0 0,97 - 0,88 Свободный конец талей будет закреплен на кронблоке.

Число подвижных струн талевой системы m2. Нагрузка на кронблочную раму равна 8.3 т что не превышает номинальной нагрузки. я2Технология буренияя0 я2геологоразведочных скважин я3.1.я2 я0Выбор очистного агента Для промывки скважины на интервале глубин от 0 до 15 м при- меняется глинистый раствор, который закрепляет стенки скважины.

Для интервала от 15 м до 780 м применяется эмульсионный раствор с добавкой клея КМЦ или жидкого стекла, которая уменьша- ет водоотдачу и является связующим веществом для шлама попавшего в трещины и тем самым тампонирует стены скважины.

Параметры режимов бурения.

Твердосплавное бурение. Осевая нагрузка на коронку равна Ся4ося0mp, где p - рекомендуемая нагрузка на один резец, Н m - число основных резцов в коронке.На интервале глубин от 0 до 15 м осевое давление 6400 Н на интервале до 780 м осевое давление на твердосплавные коронки составляет 3600 Н число оборотов на интервале глубин от 0 до 580 м для твердосплавных коронок равно 400 обмин на интервале от 580 до 750 - 200 обмин.

Расход промывочной жидкости указан в таблице . Алмазное бурение. Алмазное бурение применяется в породах с IX по XII катего- рии буримости.Осевое давление на коронку равно на интервале от 115 до 230 м - 8000 Н и на интервале от 750 до 780 м - 6000 Н. Осевое давление определялось по формуле C C F, где С - удельная нагрузка на 1 смя52я0 площади торца коронки, Нсмя52я0 F - площадь торца, смя52 яОпределение затрат мощности на бурение скважины Затраты мощности на бурение без учета затрат мощности на привод насоса Nя4дя0Nя4стя0Nя4рзя0Nя4хвя0Nя4доп Потеря мощности в станке определяется по формуле Nя4стя0N4.3510я5-2я01.710я5-4я0n0.4p, где N номинальная мощность двигателя кВт n частота вращения р давление вя5 я0гидросистеме станка Затраты мощности на разрушение пород Nя4рзя0bmCя4ося0Rr1950000, где b коэффициент учитывающий процесс разрушения b1.2-1.3, m коэфф. трения m0.25-0.35, n частота вращения бу- рового инструмента обмин, R и r наружный и внутренний радиусы коронки, см С осевое давление, Н Затраты мощности на холостое вращение бурильной колонны при низких скоростях Nя4хвя01.8kcя42я0qdя52я0nL, где k 1.5, q масса одного метра бурильных труб кгм, d диаметр бурильных труб см, L глубина скважины м, Дополнительная мощность и мощность двигателя Nя4допя03.410я5-7я0snCя4ося0, где s радиальный зазор между тру- бами и стенкой скважины. Мощность двигателя по полученным результатам равна 24 кВт, что не превышает мощности двигателя бурового станка Расчет производительности давления бурового насоса Давление Р2 МПая5 Выбранный насос НБ4-32063 развивает давление 6,3 МПа, что превышает необходимое давление.

Результаты получены по формулам, приведенным в 1. яРациональный режим спуско-подъемных операций Длину бурильной колонны при которой можно начинать подъем бурового инструмента с определенной скоростью вращения барабана лебедки с учетом полного использованием мощности можно опреде- лить по формуле l1020Nя7hя0 Kя7aя0q1-я7rrя0cosя7Qя01ftgя7Qя0v, где я7hя0 - к.п.д. передач от двигателя до крюка 0.8-0.85, N номинальная мощность двигателя кВт. График рационального режима спуско-подъемных операций при- веден в приложении.

Расчет проектного профиля Так как минимальный угол встречи должен быть более 30 гра- дусов, то минимальный конечный зенитный угол должен быть более 10 градусов угол падения пласта равен 70 градусов Расчет проектного профиля скважины выполнялся по формулам приведенным в 1, результаты вычислений приведены в таблице.

Расчетная схема профиля направленной скважины приведена в прило- жении. табл. ЪДВД параметр интервал м. ГДВД 0-230 230-780 ГДЕДЕД I 0.04 0.05 я7Qя4ня0 0 9.24 я7Qя4кя0 9.24 40 y 230 550 x 18.59 253.24 L 230 557 АДБДБДЩ Определение времени бурения типовой скважины и числа однов- ременно работающих буровых установок.

Число одновременно работающих буровых установок для выпол- нения определенного объема работ определяется формулой Z Lя4oя0Lя4mя0tя7hя4uя0 , где Lя4oя0 заданый объем работ, м Lя4mя0 средняя скорость бурения, станко-месяц я7hя4uя0 коэфф. использования буровых установок Литература 1. И.А. Сергиенко, В.П. Зиненко.

Практикум по разведочному бурению.

М 1984. 2. Б.И. Воздвиженский, О.Н. Голубинцев, А.А. Новожилов. Разведочное бурение. М Недра 1979.