Политехнический Университет
Институт Геологии и Нефтегазового Дела
Геологоразведочный факультет
Кафедра техники
разведки
к курсовому проекту по разведочному бурению
Выполнил:
Принял:
Преподаватель
Содержание
Введение
1.Геолого-технические условия бурения
1.1.Геологический разрез и краткая характеристика пород
1.2.Геолого-технические условия отбора керна
2.Способ бурения и конструкция скважины
2.1.Обоснование и выбор способа бурения
2.2.Выбор и обоснование конструкции скважины
3.Разработка режимов бурения скважины
3.1.Выбор и обоснование породоразрушающего инструмента
3.2.Расчёт и обоснование принятых осевых нагрузок на породоразрушающий инструмент
3.3.Расчёт и обоснование принятых частот вращения породоразрушающего
инструмента
3.4.Выбор и обоснование параметров промывочной жидкости
3.5.Расчёт и обоснование принятых значений расхода промывочной жидкости по интервалам
4.Повышение качества отбора керна
4.1.Отбор керновых проб по вмещающим породам
4.2.Отбор керна по полезному ископаемому
4.2.1.Анализ факторов, снижающих выбор керна
4.2.2.Выбор, обоснование и описание снарядов для отбора керна полезного ископаемого
4.2.3.Разработка специального режима бурения при проходке по полезному ископаемому
5.Искривление скважин и инклинометрия
5.1.Предупреждение и борьба с искривлением скважин
5.2.Инклинометрия скважин
6.Буровое оборудование и инструмент
6.1.Выбор и описание буровой установки
6.2.Описание процесса монтажа и демонтажа буровой установки
6.3.Выбор и описание бурильных труб вспомогательного и аварийного
инструментов
7.Производственные процессы при сооружении скважин
7.1.Процесс забуривания скважины
7.2.Спуско-подъёмные операции
7.3.Крепление скважины обсадными трубами
7.4.Тампонажные работы
7.5.Предупреждение и ликвидация аварий
8.Организация водоснабжения, энергоснабжения, приготовления промывочной жидкости
9.Охрана природы
10.Специальный вопрос: Бурение снарядами ССК.
11.Расчёт потребного количества буровых установок
Геологический разрез проектируемой скважины представлен следующими породами:
Мощность, м
Наименование пород
От
до
0
7
Суглинок
230
Туфы
300
Кварц-эпидотовые сланцы
330
Туфы и туффиты
410
Сланцы эпидот-гранатовые
445
Руда магнетитовая
515
Порфириты
· Суглинки относятся ко II категории пород по буримости, породы малой твёрдости и абразивности.
· Туфы и туффиты относятся к VII категории пород по буримости, породы средней твёрдости и абразивности. Плотная вулканическая горная порода, образовавшаяся в результате цементации вулканического пепла, шлака, лапиллей и других выбросов вулкана в процессе его извержения. Состоят из обломков вулканического стекла, пемзы.
· Сланцы эпидот - гранатовые относятся к VII категории пород по буримости, породы средней твёрдости и абразивности. Это горные породы, подвергнутые метаморфизму в условиях так называемой зеленосланцевой фации на относительно малых глубинах; в их составе, кроме слюды, много зелено-цветных минералов (хлорита, эпидота и различных амфиболов). Образуются из осадочных и вулканических пород.
· Магнетитовая руда относится к VI категории пород по буримости, порода умеренной твёрдости и абразивности.
· Порфириты относятся к IX категории пород по буримости, породы твёрдые и абразивные.
· Кварц - эпидотовые сланцы относятся к VII категории по буримости, породы средней твердости и абразивности. Это горные породы, подвергнутые метаморфизму в условиях зеленосланцевой фации на относительно малых глубинах.
[Н.И.Любимов,,Принципы классификации и эффективного разрушения горных пород при разведочном бурении”]
1.2. Геолого-технические условия отбора керна
При поисках и разведке полезных ископаемых буровыми скважинами одной из главных задач является получение керна – основного фактического материала для выявления, изучения и оценки промышленного потенциала месторождения. При этом достоверность оценки месторождения тем выше, чем больше получено керна и чем полнее он отражает основные свойства и вещественный состав пробуренных пород и руд. Керн позволяет наиболее точно составить геологический разрез, определить условия залегания и запасы полезного ископаемого.
Отсюда видно, какую ценность для геологов и буровиков представляет керновый материал и геолого-технические условия его отбора.
Выход керна определяется в процентах к пробуренному метражу. 100%-ный выход керна позволяет с полной достоверностью изучать горные породы, пересечённые буровой скважиной, и определять запасы полезного ископаемого.
В нашем случае отбор керна будем осуществлять, начиная с глубины 7 метров. По всем интервалам бурения, кроме как по полезному ископаемому в интервале бурения 410-445 метров, плановый выход керна соответствует фактически возможному. В интервале бурения 410-445 метров по полезному ископаемому фактически возможный выход керна составляет 70%, что на 10% ниже планового. В связи с этим будем использовать оборудование для увеличения выхода керна – специальный снаряд со съёмным керноприёмником ССК.
2.1.Выбор и обоснование способа бурения
Работы в области разведочного бурения направлены в основном на обеспечение сохранности керна, извлекаемого с большой глубины, а основным средством поисков и разведки полезных ископаемых и инженерно-геологических изысканий, дающим возможность извлекать из земных недр образцы горных пород в виде кернов, является колонковое бурение.
Колонковое бурение - вращательное бурение, при котором разрушение породы осуществляется не по всей площади забоя, а по кольцу с сохранением внутренней части породы в виде керна.
Проектом предусматривается бурение скважины с отбором керна, начиная с глубины 7 метров. В соответствии с заданием и геологическими условиями в нашем случае будет применено колонково - вращательное бурение шарошечным долотом и алмазными коронками.
В нашем случае выбор колонково - вращательного бурения имеет место потому, что при этом способе бурения:
· извлекают из скважины керны, по которым составляют геологический разрез и опробуют полезное ископаемое;
· бурят скважины под различными углами к горизонту (в нашем случае под углом 70О к горизонту), различными породоразрушающими инструментами в породах любой твёрдости и абразивности;
· бурят скважины малых диаметров на большие глубины, применяя относительно лёгкое оборудование;
Выбор и обоснование конструкции скважины является важнейшим исходным моментом при проектировании и играет решающую роль в успешном проведении скважины до проектной глубины с лучшими технико-экономическими показателями, в обеспечении оптимальных условий бурения и опробования.
Под конструкцией скважины понимают характеристику буровой скважины, определяющую изменение её диаметра с глубиной, также диаметры и длинны обсадных колонн. Исходными данными для построения конструкции скважины колонкового бурения являются физико-механические свойств горных пород, наличие пористых и неустойчивых интервалов, и, главное, конечный диаметр бурения. Конструкция скважины влияет на все виды работ, составляющие процесс бурения, и определяет их стоимость и качественное выполнение геологического задания.
При бурении на различные виды полезных ископаемых применяются разные конструкции скважин в зависимости от допустимого диаметра керна. Конечный диаметр скважины определяется минимально допустимым диаметром керна конкретного полезного ископаемого (в нашем случае магнетитовой руды).
Исходя из общего представления о типе месторождения, определяем допустимый минимальный диаметр керна по полезному ископаемому и конечный диаметр скважины.
Минимально допустимый диаметр керна для месторождений магнетитовых руд, обеспечивающий представительность опробования - 32 мм.
При бурении обычным колонковым снарядом диаметр скважины при пересечении магнетитовых руд должен быть 46 мм
Построение конструкции скважины по проектному геологическому разрезу ведут снизу вверх. Бурение в интервале 0 - 7 м предполагается вести с применением шарошечного долота, в интервале 7-515 м алмазными коронками. Конечный диаметр бурения для обеспечения представительности керн ( бурение по магнетитовым рудам) рекомендуется 59 мм. Принимаем этот диаметр.
Интервал скважины 0 - 7 м представлен суглинками – неустойчивыми породами, и поэтому его необходимо перекрывать обсадными трубами. Глубина бурения под эту обсадную колонну должен превышать 7 метров с таким расчетом, чтобы обсадные трубы были посажены в твердые монолитные породы. Принимаем ее равной 8 м. Низ обсадной трубы должен быть затампонирован. Диаметр выбранных обсадных колонн определяем снизу вверх. Для прохождения коронки диаметром 59 мм минимальный наружный диаметр обсадной трубы – 73 мм. Принимаем трубы этого размера.
Для гарантированного спуска этих труб в осыпающихся породах проектируем бурение породоразрушающим инструментом диаметром 93 мм. Эта обсадная колонна будет являться и направляющей трубой.[5, стр.8]
На интервале скважины 0 - 7 м, сложенном суглинками, отбор керна не нужен, поэтому будем бурить шарошечным долотом типа М (рис.4), предназначенным для бурения в породах I-IV категории по буримости.
Для бурения пород VI-VIII категорий по буримости применяем алмазную однослойную зубчатую коронку типа К-02(рис.2).
Коронки К-02 является специальной алмазной коронкой для бурения скважин снарядами со съёмными керноприёмниками типа ССК.
При бурении снарядом со съёмным керноприёмником ССК-59 будем использовать алмазный расширитель РСА-1.
3.2.Расчёт и обоснование принятых осевых нагрузок
1.Осевая нагрузка на шарошечное долото рассчитывается исходя из удельной нагрузки на 1 см диаметра долота в пределах от 100 даН для пород I категории до 300 даН для пород IV категории по буримости.
Для расчёта принятой осевой нагрузки на шарошечное долото применяем следующую формулу: C = C0 D (1)
Где C0 - осевая нагрузка на 1 см диаметра долота (даН)
D - диаметр долота (см)
Тип долота
Категории
пород по буримости
Удельная нагрузка на 1 см диаметра долота C0 ,даН
Окружная скорость вращения долота, м/с
Удельный расход промывки на 1 см диаметра долота
Шарошечное типа М
I-III
150-250
1.4 – 1.2
40-30
[Спиридонов Б.И. ,,Разведочное бурение’’ Методические указания, стр.19]
C = (150÷250)•9.3 = 1395÷2325(даH)
Принимаем осевую нагрузку величиной 2325 даН.
2.При бурении алмазными коронками с комплексом ССК-59 будем использовать стандартную осевую нагрузку для этого комплекса, она принимается равной 17 кН.
[11, часть 1, стр.360]
Тип коронки и расширителя
Шифр
Диаметр коронки, мм
Однослойная
Зубчатая
К-02
59 / 35.4
Расширитель для ССК - 59
РСА - 1
59.4
[1 ,,Колонковое бурение”, стр.209]
3.3.Расчёт и обоснование принятых частот вращения
1.Частота вращения шарошечного долота принимается в соответствии с диаметром долота (в нашем случае 93 мм) в пределах 100-300 об/мин.
[4. ,,Разведочное бурение’’, стр.286]
2.Частоту вращения алмазных коронок берём стандартную для комплекса ССК-59, равную 1500 об/мин.
В современных условиях геологоразведочного бурения очистка скважины от шлама разбуренной породы проводится непрерывно в процессе бурения промывкой технической водой, специальными жидкостями и растворами.
Наиболее распространённый способ очистки скважины - промывка различными промывочными жидкостями. Промывочная жидкость, применяемая в бурении, должна удовлетворять следующим требованиям:
· полностью очищать забой скважины от разбуренной породы, чтобы породоразрушающий инструмент мог работать всё время на чистом забое
· закреплять стенки скважины при бурении в осадочных неустойчивых рыхлых породах, способных к обвалам и обрушениям
· предупреждать возможность прорыва пластовых вод в скважину в процессе бурения
· поддерживать частицы выбуренной породы во взвешенном состоянии во время перерывов в работе, когда промывочная жидкость в скважине в полном покое
· интенсивно охлаждать породоразрушающий инструмент в процессе бурения
Для приготовления промывочной жидкости в нашем случае будем использовать глинопорошок. Качество глинопорошков и глинистых растворов из них зависит от технических условий. Все глинопорошки поставляются в бумажных мешках массой по 40 кг; мешки маркируются, каждая партия глинопорошка должна иметь паспорт с указанием даты изготовления и качественных показателей глинопорошка.
Будем использовать глинопорошок для приготовления промывочной жидкости со следующими качественными показателями:
· Вязкость-22 с
· Плотность-1.21 г/см3
· Водоотдача-14 см3 /30 мин
· Толщина корки не более 2 мм
· Стабильность –0.01 г/см3
· Содержание песка-3%
[Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин, часть 2, стр.111]
Для приготовления промывочной жидкости будем использовать глиномешалку МГ-2-4.
3.5.Расчёт и обоснование принятых значений расхода
промывочной жидкости по интервалам
При бурении по суглинкам в интервале 0-7 м будем применять глинистый высококачественный раствор нормальной концентрации.
Далее бурение идёт по устойчивым породам, вследствие чего будем применять малоглинистый водный раствор.
Расход промывочной жидкости Q определятся по формуле:
Q=kD
Где к - расход промывочной жидкости на 1 см диаметра породоразрушающего инструмента
D-диаметр породоразрушающего инструмента
1.При бурении шарошечным долотом будем использовать рекомендуемый расход промывочной жидкости, равный 200 литр/мин.
2.При бурении комплексом ССК-59 будем использовать рекомендуемый расход промывочной жидкости для породоразрушающего инструмента комплекса, равный 60 литр/мин.
[Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин, часть 1, стр.360]
Отбор керновых проб по вмещающим породам будем вести, начиная с глубины 7 метров алмазными коронками с применением специального снаряда со съёмным керноприёмником ССК-59.
Перед началом отбора керна по полезному ископаемому определяется контакт вмещающей породы с полезным ископаемым, который позволит принять необходимые меры, обеспечивающие получение заданного выхода керна. Контакт породы с полезным ископаемым определяют по изменению механической скорости бурения. Встретив кровлю полезного ископаемого, бурение прекращают, скважину тщательно промывают, заклинивают керн и поднимают его на поверхность. В процессе подъёма производят контрольный замер глубины скважины. В зависимости от физико-механических свойств полезного ископаемого устанавливается режим бурения.
Страницы: 1, 2, 3, 4
