Міністерство освіти і науки України
Національний гірничий університет
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ З ДИСЦИПЛІНИ
"ГЕОЛОГОРОЗВІДУВАЛЬНА СПРАВА
І ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ",
Ч. І, "РОЗВІДУВАЛЬНЕ БУРІННЯ"
ДЛЯ СТУДЕНТІВ НАПРЯМУ 7.0707 "ГЕОЛОГІЯ"
Дніпропетровськ
Міністерство освіти і науки України
Національний гірничий університет
Пікобури
Для буріння порід III-V категорій широке застосування одержали пікобури В.П.Новикова і П.М.Воронова. Лопаті пікобурів армовані різцями твердого сплаву типу ВК-8. Пікобури випускаються діаметрами: 97, 112, 118, 132, 135, 140, 151, 161, 190, 214, 243, 269, 295, 320, 346, 370, 394 і 445 мм.
Алмазні долота
Аналогічно алмазним коронкам долота армуються природними або синтетичними алмазами, по способу армування вони можуть бути одношарові або імпрегновані. По конструктивним особливостям виділяють наступні різновиди: ДР, ДК, ДЛ, ДВ, ДУ та ДІ. Літера Д у всіх буквосполученнях означає вид – алмазні долота. Якщо долота армовані синтетичними алмазами в маркування входить літера "С".
Зміст звіту
1. Класифікація породоруйнуючого інструменту. Області застосування і коротка характеристика основних типів породоруйнуючих інструментів.
2. Ескіз колонкового набору з указівкою призначення і розмірів складових елементів.
3. Бурильна колона. Склад. Призначення. Типи з'єднань. Діаметри. Матеріал виготовлення. Галузь застосування, переваги і недоліки різних видів труб.
Рекомендована література
1. Буровой инструмент для геологоразведочных скважин: Справочник / Н.И.Корнилов, Н.Н.Бухарев, А.Т.Киселев и др. Под ред. Н.И.Корнилова. – М.: Недра, 1990. – 395 с.
2. Воздвиженский Б.И., Голубинцев О.Н., Новожилов А.А. Разведочное бурение. – М.: Недра, 1979. – 290 с.
3. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. В 2-х томах / Под общей редакцией проф. Козловского Е.А. – М.: Недра, 1984. Т. 1 – 490 с.
ПРАКТИЧНА РОБОТА № 2
ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ КОНСТРУКЦІЇ СВЕРДЛОВИНИ
Мета: отримати навички проектування конструкцій свердловин.
Зміст звіту
1. Методика проектування конструкції свердловини.
2. Вибір і обґрунтування конструкції свердловини на основі заданого геологічного розрізу (додаток 1).
3. Геологічний розріз і графічне зображення конструкції свердловини.
4. Вибір породоруйнуючого інструменту, бурильних труб і обважених бурильних труб для заданих умов. Звести отримані результати в таблицю (додаток 2).
5. Обсадні труби, їх розміри, види обсадних колон.
Контрольні запитання
1. Що розуміється під терміном "конструкція свердловини"?
2. З якою метою встановлюється направляюча труба і кондуктор?
3. У яких породах повинний установлюватися башмак кондуктора?
4. У якому порядку провадиться вибір конструкції свердловини?
5. Як визначається (вибирається) кінцевий діаметр свердловини?
6. Яка довжина цементування різних обсадних колон?
Рекомендована література
1. Воздвиженский Б.И., Волков С.А., Волков С.А. Колонковое бурение. – М.: Недра, 1982. – 360 с.
2. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. В 2-х томах / Под общей редакцией проф. Е.А. Козловского – М.: Недра, 1984. Т. 1 – 490 с.
ПРАКТИЧНА РОБОТА № 3
БУРОВІ УСТАНОВКИ І ВЕРСТАТИ
Мета: набути практичні навички вибору бурових установок і верстатів.
Зміст звіту
1. Загальні відомості про бурові установки.
2. Устрій бурового верстата.
3. Вибір бурової установки за умовами лабораторної роботи № 2, технічна характеристика вибраної бурової установки і бурової вишки, перевірочний розрахунок бурової установки.
Контрольні запитання
1. Чим різняться поняття "бурова установка", "буровий агрегат", "буровий верстат"?
2. Перерахуйте основні вузли бурового верстата.
3. Призначення основних вузлів бурового верстата.
4. Класифікація бурових установок за типом обертача.
5. Класифікація бурових установок за системою подачі.
6. Класифікація бурових установок за транспортабельністю.
7. Класифікація бурових установок за способом буріння.
8. Класифікація бурових установок за умовами буріння.
9. Як вибрати бурову установку?
Рекомендована література
1. Воздвиженский Б.И., Голубинцев О.Н., Новожилов А.А. Разведочное бурение. – М.: Недра, 1979. – 290 с.
2. Гланц А.А., Алексеев В.В. Справочник механика геологоразведочных работ. М.: Недра, 1987. – 443 с.
ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4
БУРОВІ НАСОСИ
Мета: набути навички вибору бурових насосів.
Зміст звіту
1. Призначення, класифікація і вимоги, що пред’являють до бурових насосів.
2. Схеми, принцип дії, переваги і недоліки поршневого і плунжерного насосів.
3. Вибір бурового насоса за умовами лабораторної роботи № 2. Технічна характеристика вибраного насоса.
Контрольні запитання
1. Вимоги, що пред’являють до бурових насосів.
2. Чим відрізняється поршневий насос від плунжерного ?
3. Як вибрати буровий насос?
4. Схема і принцип дії поршневого насоса.
5. Схема і принцип дії плунжерного насоса.
Рекомендована література
1. Воздвиженский Б.И., Волков С.А., Волков А.С. Колонковое бурение. – М.: Недра, 1982. – 360 с.
2. Гланц А.А., Алексеев В.В. Справочник механика геологоразведочных работ. М.: Недра, 1987. – 443 с.
ПРАКТИЧНА РОБОТА № 5
ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ВЛАСТИВОСТЕЙ
НЕОБРОБЛЕНОГО ГЛИНИСТОГО РОЗЧИНУ
Мета: засвоїти методику і устрій приладів та отримати практичний досвід визначення показників властивостей бурових розчинів.
Вимір змісту піску відстійником ОМ-2
Металевий відстійник ОМ-2 (рис. 9) являє собою циліндричну судину 2, що закінчується внизу трубкою з прорізами. Усередині трубки поміщена градуйована скляна бюретка 3 (пробірка) об’ємом 10 см3 з ціною поділки 0,1 см3. Бюретка закріплюється гвинтом 4. Відстійник закривається кришкою 1, що має об’єм 50 см3.
У верхній частині на рівні об’єму 500 см3 знаходиться отвір діаметром 3 мм.
Виміри проводять у наступному порядку. Знімають кришку й у відстійник наливають спочатку 200¸300 см3 чистої води. Потім кришкою відміряють 50 см3 випробуваного розчину і вливають його у відстійник. Не промиваючи кришки, зачерпують нею воду, при цьому в ній розчиняється розчин і пісок, що залишилися на внутрішніх стінках, і виливають у відстійник.
Потім наповняють відстійник водою до рівня трьохміліметрового отвору на його бічній поверхні, тримаючи його вертикально. Щільно закривають прилад кришкою, прикривши отвір пальцем, і інтенсивно збовтують уміст протягом 30 с, тримаючи відстійник у горизонтальному положенні. Швидко повертають відстійник у вертикальне положення і засікають час.
Об’єм V визначають по шкалі бюретки через 1 хв. спокою. Загальний зміст піску
, %.
Вимір водовіддачі і товщини глинистої кірки
Зміст звіту
1. Опис приладів та методики визначення показників властивостей глинистого розчину.
2. Таблиця з результатами визначення.
Показники властивостей глинистого розчину | Номер бригади | |||
Густина ρ, кг/м3 | ||||
Умовна в'язкість Т, с | ||||
Вміст піску П, % | ||||
Статичне напруження зсуву | Q1, Па | |||
Q10, Па | ||||
Коефіцієнт тиксотропії К | ||||
Водовіддача В, см3/30хв | ||||
Товщина глинистої кірки, мм |
Рекомендована література
1. Башлык С.М., Забигайло Г.Т., Зейонц О.Л. Лабораторный практикум по основам гидравлики и промывочным жидкостям М.: Недра, 1982. – 156 с.
2. Воздвиженский Б.И., Волков С.А., Волков А.С. Колонковое бурение. – М.: Недра, 1982. – 360 с.
ПРАКТИЧНА РОБОТА № 6
ПРОЕКТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ РЕЖИМУ БУРІННЯ
Мета: отримати навички визначення параметрів режиму буріння для різних типів породоруйнуючого інструменту.
Загальні відомості
До параметрів режиму буріння відносять: осьове навантаження (С), частоту обертання (n) та витрату промивальної рідини (Q).
Сукупність параметрів режиму буріння повинна забезпечити максимальну механічну швидкість при допустимому зносі породоруйнуючого інструменту.
Розрахункові значення параметрів режиму буріння слід приймати з урахуванням ціни поділу вимірювальних приладів і технічних характеристик бурового обладнання.
Зміст звіту
1. Методика розрахунку параметрів режиму буріння.
2. Розрахунок параметрів режиму буріння для всіх типорозмірів породоруйнуючих інструментів, обраних при виконанні роботи № 2.
Рекомендована література
1. Винниченко В.М., Максименко Н.Н. Технология бурения разведочных скважин: Справочник бурильщика. – М.: Недра 1988. – 149 с.
2. Воздвиженский Б.И., Голубинцев О.Н., Новожилов А.А. Разведочное бурение. – М.: Недра, 1979. – 290 с.
3. Михайлова Н.Д. Техническое проектирование колонкового бурения. – М.: Недра, 1985. – 200 с.
ПРАКТИЧНА РОБОТА № 7
ТАМПОНУВАННЯ ОБСАДНИХ КОЛОН
ТА ЛІКВІДАЦІЙНИЙ ТАМПОНАЖ СВЕРДЛОВИН
Мета: вивчити способи цементування та засвоїти методику розрахунків з цементних робіт в свердловинах.
Зміст звіту
1. Обґрунтування прийнятих способів тампонування обсадних колон.
2. Розрахунок цементування обсадних колон.
3. Обґрунтування способу ліквідаційного тампонування свердловини.
4. Розрахунок кількості матеріалів для ліквідаційного тампонування свердловини.
Контрольні запитання
1. Мета тампонування обсадних колон.
2. Технологія тампонування глиною.
3. Способи цементування свердловин.
4. Технологія цементування з двома розділювальними пробками.
5. Призначення ліквідаційного тампонування свердловин.
6. Матеріали, які використовують для ліквідаційного тампонування.
Рекомендована література
1. Новиков Г.П., Белкин О.К., Клюев Л.К. и др. Справочник по бурению скважин на уголь. – М.: Недра, 1988. – 256 с.
2 Воздвиженский Б.И., Голубинцев О.Н., Новожилов А.А. Разведочное бурение. – М.: Недра, 1979. – 290 с.
ПРАКТИЧНА РОБОТА № 8
ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ ВІДБОРУ ПРОБ КОРИСНОЇ КОПАЛИНИ
Мета: вивчити устрій та класифікацію подвійних колонкових снарядів.
Незадовільний вихід керну трапляється через його стирання та розмивання, а також через погане заклинювання і випадання керну під час підйому при бурінні в наступних гірських породах: м'яких, таких що легко розмиваються промивальною рідиною, рихлих, таких що сиплються та пливуть; шаруватих і неоднорідних за шарами, що їх складають, таких що схильні до вибіркового стирання та розмивання; сильнотріщинуватих, або роздрібнених; таких що розчиняються промивальною рідиною.
Якісне опробування визначається не тільки діаметром свердловини, а й відповідністю технічних засобів геолого-технічним умовам кернового опробування. Для підвищення виходу керну використовують спеціальні технічні засоби основними з яких є подвійні колонкові снаряди (ДКС). В залежності від конструкції виділяють наступні класи ДКС:
1) з прямим промиванням і керноприймальною трубою, що обертається при бурінні – попереджується розмивання керну (наприклад, ДКТ-108/89; ДКТ-89/73);
2) зі зворотнім промиванням і керноприймальною трубою, що обертається при бурінні – попереджується розмивання і самозаклинювання керну (наприклад, ДКНТ-59В; ДКНТ-ВП-ІІ-76(93); ДЕС-73(89));
3) з прямим промиванням і керноприймальною трубою, що не обертається при бурінні – попереджується руйнування керну від поперечних вібрацій колонкової труби (наприклад, ТДН-46(59, 76)-У(2, ССК, 4));
4) зі зворотнім промиванням і керноприймальною трубою, що не обертається при бурінні – попереджується самозаклинювання і руйнування керну від поперечних вібрацій колонкової труби (наприклад, ТДН-59(76, 93)-0(УТ); ДКНТ-ВП-0(І)-76(93); ССК-59ЭВ);
5) з прямим промиванням і комбінованим з'єднанням керноприймальної труби – попереджується вибіркове стирання і самозаклинювання керну (наприклад, Донбасс НИЛ-І(ІІ, ІІІ); ДТА-2).
На рис. 13. наведені принципові схемі подвійних колонкових снарядів.
Схема ДКС першого класу показана на рис. 13, а. Снаряд складається з перехідника 1, який з’єднаний різьбою з зовнішньою 4 і внутрішньою 3 керноприймальними трубами, а також бурової коронки 6 і керновідривача 5. При передачі крутильного моменту обертаються обидві труби 3 і 4. Промивальна рідина через канал а перехідника 1 проходить по кільцевому зазору між трубами і омиваючи керн і коронку, виходить в затрубний простір. Промивальна рідина, що зосталась у внутрішній трубі 3 під дією зростаючого тиску з боку керну відкриває клапан 2 і по каналу б перехідника виливається в затрубний простір.
Устрій ДКС другого класу показаний на рис. 11, б. Перехідники 1 і 5 при згвинчуванні з патрубком 4 утворюють порожнину, в якій розташований ежектор, що складається з насадки 2 і дифузора з камерою змішання 3. На перехідник 5 нагвинчені керноприймальна труба 6 і зовнішня труба 7 з коронкою 9.
а) б)
| |||||
| |||||
| |||||
| |||||
| |||||
| |||||
в) г)
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
д)
,
де Q – об’єм мірної судини, дм3; q – об’єм води залитої в мірну посудину з керновою масою, дм3.
На практиці часто має місце низький вихід керна або незадовільний його якісний стан. При випробуванні твердих корисних копалин важливо з кожної одиниці довжини перетинання корисної копалини відбирати в пробу однаковий об’єм матеріалу. Стосовно до випробування свердловин по керну виконання цієї умови вимагає повного, 100 % виходу керна.
Роботами ВІТРа встановлено, що мінімально припустимий вихід керна для даного родовища (або типу руд) може бути знайдений за формулою
,
де Кр – коефіцієнт рівномірності оруденіння, що виражає відношення середнього змісту компонента в рудах до максимального; И – ступінь вибірковості стирання компонента в керні, тобто частка перетертого керна, що приходиться на рудний матеріал; mк.доп. – припустима погрішність кернових проб (5¸10%).
Таким чином, мінімально припустимий вихід керна не залежить від його діаметра, а тільки від величин, що характеризують властивості корисної копалини і задану погрішність.
Однак установлено, що за інших рівних умов зі зменшенням діаметра на одну ступінь вихід керна знижується на 5¸10 %.
Середній вихід керна при бурінні твердими сплавами складає 76¸77 %, при бурінні алмазами – 80¸82 %.