Курсовой по бурению

Гдубина	Геолог. колонка	Краткая Хар-капород	Кате-гории	Схема Конструкции Скважины	Схемакрепления	Зона Тампо-нирования
1	2	3	4	5	6	+
20 40 60 80 100 120 140 160 180		с углинки,пемки. Аргилиты,алевролиты,гравийники,пески. Корывыветривания,выветрелыесланцы Гравийники,песчанники,глины с галькойи гравием Сланцы-хлорит-серицытовые,хлорит-серицит-кварцевые,кварцево-полевошпат-серицитовые Сланцы-кварцит-хлорит-серицытовые,серицит-кварц.-полевошпатовые Кварцево-жильныеобразованияи березиты Известнекисерые песчанистые		93 76 59	89 73
1	2	3	4	5	6		7
200 220 240 260 280 300		Сланцы-хлорит-биотит-эпидот-амфиболовы Сланцы-хлорит-амфибол-циозитовые. Кварцево-жильныеобразования«листвениты метадациты		59

22

Содержание.

1. Введение……………………………………………………………2

1.1. Задачи,объемы и срокипроведениябуровых работ……….2.

2. Физико-географическиеусловия участка…………………..2

3. Геолого-техническиеусловиябурения……………………..4

1. Выборконструкциискважины испособа бурения……………...6

2.1. Обоснованиевыбора конструкциискважины……………...6

2. Обоснованиевыбора способабурения……………………..7

1. Выборбурового снаряда,оборудованияи инструментадля ликвидацииаварий……………………………………………..….8

1. Обоснованиевыбора буровогоснаряда…………………...8

2. Выбороборудованияи инструментадля ликвидации аварий………………………………………………………...9..

4. Технологиябурения………………………………………………...10

1. Выборочисныхагентов………………………………….…10

2. выборпородоразрушающегоинструментаи технологическихрежимовбурения………………………...11

5. Тампонированиескважин…………………………………………..14

6. Выбор оборудованияи КИП……………………………………….16

6.1. Обоснованиевыбора буровоооборудованияи КИП………..16

6.2. Обоснованиевыбора оборудованиядля приготовления

очистныхагентов………………………………………….…18

6.3. Обоснованиевыбора средствочистки промывочной

жидкостиот шлама………………………………………….18

4. Выборбуровогоздания…………………………………….18

5. Выбортампонажногооборудования………………………19

6. Состовлениегеолого-техническогонаряда……………….19

7. Спецвопрос………………………………………………………….20

8. Списокиспользованнойлитературы……………………………...22

1.Введение.

1. Задачи,объемы и срокипроведениябуровых работ.

Разведкапроизводитсябурениемгеологоразведочныхскважин в количестведвенадцатьштук, среднейглубиной 300 метров.Объем буровыхработ составляет3505 погонных метров.

Буровыеработы планируетсяГеологическойзадачей буровыхработ являетсяпредварительнаяразведка участка«Йоа- Березитовый»;находящегосяв северо-восточнойчасти Таймырскогополуострова.Бурение производитсяпо отдельнымлиниям нароссыпепроявленияхзолота с цельюоценки запасов.

производитьв зимний период(сентябрь-май)в течение двухлет.

Началоработ – октябрь2000г.

Окончаниеработ – декабрь2002г.

1.2.Географо-экономическаяхарактеристикарайона работ.

Территорияпроектируемыхработ расположенав северо-восточнойчасти Таймырскогополуостровав Ленивенско-Челюскинскойструктурнойфациальнойзоне. Рельефплощади характеризуетсягрядово-увалистымиповерхностямина выходахкоренных породпалеозойско-протерозойскихпород и прилегающихк ним плоскойморской аккумулятивнойравнины, изрезаннойречной и ложковойсетью. Абсолютныевысотные отметкиварьируют от335м (г.Аструна)до 10м, относительныепревышениянад

днищамидолин 100-170м.

Климатрайона – морскойарктический,с 10 ноября по30 января – стоитполярная ночь,а с 13 мая по 6 августасолнце не заходит– длится полярныйдень. Средняятемпературасамого холодногомесяца января -34С, хотя в некоторыедни морозымогут достигать–55С. Снежныепурги случаютсяредко, не чащедвух раз в месяц.Летний периодне большой, ондлится со второйполовины июнядо серединыавгуста. Средняятемпературалета +8С, но вотдельные дниможет доходитьдо +30С.

Растительныймир не богати представленв основноммхами и лишайниками,важнейшимпредставителемполярной фауныявляется дикийсеверный олень,полярные волки.

Гидрогеологическаясеть территориипринадлежитбассейнам рекСеребрянкии Кунар. Всереки вскрываютсяв серединеиюня, ледоставпроисходитв конце сентября.Зимой рекиполностьюпромерзают.

Гидрогеологическиеусловия площадирудопроявленияпрактическине изучены. Впроцессе поисковыхработ проводилисьлишь простыегидрогеологическиеработы, включающиеежемесячныезамеры уровнягрунтовых вод,в скважинахположениекоторого относительнодневной поверхностиварьируют от15 до 30 м.

Единственнымжилым населённымпунктом районаявляется поселокЧелюскин спограничнойзаставой иаэродромнойслужбой. Аэродромспособен приниматьсамолеты АН-26,АН-2, летом вертолеты.Материальнотехническоеобеспечениепоселка осуществляется,в основном,летней навигациейпо Севморпути.

Экономическирайон практическине освоен (населенныепункты и дорогиотсутствуют,для транспортировкигруза и персоналаиспользуетсяавиация), но впоследние годыперспективыего развитияв связи с обнаружениемместорожденийзолота, редкихметаллов, редкихкамней на архипелагесеверная земляв первую очередьсвязана с кореннойи россыпнойзолото и платиностностью.

1.3. Геолого-техническиеусловия бурения.

Площадьучастка составляет195 кв.км (прил. 3). В его геологическомстроении принимаютучастие метаморфизованныевулканогенныепороды основногосостава (модинскаятолща, нижняяподтолща –PRmd₁),метаморфизиванныевулканогенныепороды кислогосостава (модинскаятолща. Верхняяподтолща –PRmd₂), согласные соструктурамиотдельныеинтрузивныетела метагаббро(северобыррангскийкомплекс –vPRsb)и четвертичныеотложения.

Вструктурномотношенииучасток представляетсобой сложнуюскладчатуюсистему. Породыиспытали интенсивноесмятие с образованиеммного порядковыхлинейных иизоклинальныхскладок, северо-восточногопростирания,нарушенныхразрывныминарушениямиразличныхнаправления,часто осложняющихгеологическиеграницы. Падениеслоистостипород на северо-запади юго-востокпод углом 40-70^о.На участкеразвиты многочисленные со складчатыекварцево-жильные зоны общегосеверо-восточногопростирания,представляющиесобой сериюсближенных,часто будинированныхжил, местамисоединяющихсямежду собоймногочисленнымипрожилкамис образованиемтак называемыхлинейных штокверков.Преобладающаямощность жилв таких штокверках0,2-0,8м. Кроме того,часто прослеживаютсяотдельныекварцевые жилы,либо скопленияотдельных жилбез признаковсоединениямежду собойзонами прожилкования.Мощность такихжил колеблетсяот 0,5м до 4 м. Кварцобычно брекчирован,редко с тонкойвкрапленностьюпирита.

Ближек западнойчасти участка,в междуречьеправых притоковр.Серебрянкии левых притоковр. Кунар, нарядус кварцево-жильнымизонами и жиламикварца широкоразвиты линейныеполя и зонылиственитов,сформировавшихсяв результатегидротермально-метасоматическойпроработкиметаморфизованныхвулканогенныхпород основногосостава. Аналогичноелинейное полелиственитов,прослеживаетсяна востокеучастка вдольразрывногонарушениясеверо-северо-восточногопростирания.Ширина его от250 м до 900 м.

Лиственитыпредставляютсобой зернисто-сланцевуюпороду карбонаткварцевогосостава, желто-зеленоватогоцвета, частос сульфиднойминерализацией(пирит, халькопирит,борнит). Средилиственитовчасто наблюдаютсяреликты измененныхв различнойстепени, метабазитовсубстрата, вкоторых такжеотчетливоследится сульфиднаяминерализация.

ПрипроведенииГГС-50 с общимипоисками наЧелюскинскойплощади поосновномупроекту впоисково-съемочныхмаршрутах былопроведеноточечное иштуфное опробованиеряда объектовпотенциальноперспективныхна рудное золото.По результатамспектрозолотохимическогоанализа излиственитов,линейныхкварцевожильно-прожилковыхштокверкови жил кварцасодержаниерудного золотав них составляетот 0,2 г/т до 50 г/т(граф. П.1.3).

Врезультатепоисков россыпногозолота наЧелюскинскойплощади СеверногоТаймыра в 1985-1988гг. были выявленыпогребенные палеороссыпиюрского возраста(Кунарская,Серебрянская),оконтуривающиевыделенныйпоисковыйучасток "Кунар-Серебрянка"с севера и западюго-запада, ас востока выявленачетвертичнаяаллювиальнаяроссыпь р.Ханневича

Припроведениикомплекснойаэрогеофизическойсъемки геофизическойслужбой ГГПЦАГРЭ в пределахпоисковогоучастка "Кунар-Серебрянка"выделены двекрупные комплексныеаномалии,интерпретируемыекак высокоперспективныев отношениизолотого оруденения.

Местоположениеучастка "Канар-Серебрянка"на водоразделеверхних теченийрр.Кунар, Ханневичаи правых притоковр.Серебрянка,оконтуриваниеего золотоноснымироссыпями,широкое развитиелинейных полейи зон лиственитов,кварцевожильно-прожилковыхлинейных штокверкови кварцевыхжил, наличиепунктов золоторуднойминерализации,результатыкомплекснойаэрогеофизическойсъемки (Комплекснаяаэрогеофизическаясъемка …, 1997) позволяютутверждатьо высокой степениперспективностиучастка навыявление вего границахзначимогозолоторудногообъекта.

2.Выборконструкциискважин и способабурения.

2.1. обоснованиевыбора конструкциискважин.

Геологическийразрез представленосадочными,метаморфическимипородами. Вданном разрезеимеются дваучастка сосложненнымизонами. Первыйучасток находитьсяна интервалеот 0 до 30 метров,на данном участкепроисходитрастепление,обрушениестенок скважины.На интервалеот 80 до 90 метровнаходятсякварцево-жильныеобразованияи березиты сповышеннойтрещиноватостью,на этом участкепроисходитпоглощениепромывочнойжидкости.

Общуюглубину скважиныберём равной300 метов, вследствиетого, что полезноеископаемое(кварцево-жильныеобразованияи листвениты)залегает наглубине 260-285 метров.К этой глубинедобавляем еще15 метров, длядостоверностиподсеченияподошвы и возможностиисследованияпласта геофизическимиприборами.

Дляконструкцииданной скважинынаиболее рациональновыбрать 3 ступени,как минимальновозможное числодля исследуемогогеологическогоразреза. Конечнаяступень скважиныбудет в интервале30-300 метров, диаметром59 мм, так как наэтом интерваленаходитсяосложненнаязона. Втораяступень будетнаходитьсяв интервалеот 3 до 30 метров, диаметр второйступени возьмем,на размер большечем диаметрпредыдущейступени, равный76 мм. На глубинеот 0 до 3 м будетнаходитьсяпервая ступень,диаметром 93мм.

В соответствиис данной конструкциейскважины потребуетсядве колонныобсадных труб.Использоватьбудем обсадныетрубы ниппельногосоединения.Первая колонна(направляющая)на глубине от0 до 3м, диаметром89 мм. Вторая колоннапредназначенадля закрепления неустойчивыхстенок скважинына интервалеот 3 до 30 м. Диаметрвторой обсаднойколонны 73мм. Башмаки обсадныхколон, с цельюгерметизациизазора междустенкам скважини обсаднымитрубами, следуетзотампонироватьцементнымраствором, асверху на трубыустановитьпеньковыесальники.

2.2. обоснованиевыбора способабурения.

В данномгеологическомразрезе целесообразнееиспользоватьвращательныйспособ бурения.Это обусловленотем, что этотспособ наиболееэффективенпри бурениинеклинящихсяхрупких породI- XII категориюпо буримостипри горизонтальномзалеганиирудных тел, чтосоответствуетданному разрезу.Так же вращательныйспособ применяюти при буренииразрезов снебольшимипо мощностислоями трещиноватыхпород, в которыхиспользоватьударно-вращательныйспособ вследствиевывалов кусковпород подвоздействиемударных импульсовневозможно.

Так какданная сетьскважин предполагаетпоиск и предварительнуюразведку, тотребуется взятькерн по всейглубине скважины,поэтому следуетприменятьколонковыйспособ бурения.Достоинствамиколонковогоспособа являютсявозможностьизвлекатьобразцы горныхпород, буритьскважины сотносительнонебольшимискривлением,бурить скважинына значительнуюглубину сотносительноне высокимрасходом энергии.

Вследствиетого, что мыимеем сложныйгеологическийразрез, применяемкомбинированныйспособ бурения(твердосплавныйи алмазный).Твердосплавныйспособ следуетприменять наинтервале 0-30м. Этот интервалпредставленмягкими, рыхлымипородами, длябурения которыхболее эффективноиспользоватьтвердосплавныекоронки, таккак алмазныекоронки имеютмалый выходрежущей кромкиалмаза, чторезко уменьшаетмеханическуюскорость буренияв рыхлых и мягкихпородах. В отличиеот алмазныхкоронок, твердосплавныекоронки имеютбольший выходрезца, что позволяетему более глубжевнедрятся впороду. Наиболеецелесообразнееиспользоватьтвердосплавныекоронки типаСМ4 и СМ5, какнаиболее подходящиедля буренияв данных условиях.Диаметры короноквыбираем 93мм.для первойступени и 76мм.для второйступени.

На интервале30-300м следуетиспользоватьалмазные коронки,как болеепроизводительныедля бурениявмещающих породэтого участка.Алмазные коронки,за счет высокойизносостойкости, позволят существенноповысить параметрытехнологическихрежимов бурения;повысить механическуюскорость буренияи длину рейса.Для представленныхпород наиболееподходят алмазныекоронки типаА4ДП предназначенныедля буренияабразивных,среднезернистыхпород VIII-IX категориипо буримости.

3.Выбор буровогоснаряда, оборудованияи инструментовдля ликвидацииаварий.

3.1. обоснованиевыбора буровогоснаряда.

Породы,слагающиеразрез в основномустойчивые,однородные,поэтому бурениескважин будемосуществлятьс помощью одинарногоколонковогоснаряда высокооборотногоалмазногобурения. Этиснаряды отличаютсяпростотойконструкциии использованиелюбых промывочныхжидкостей. Онипозволяютповышать механическуюскорость буренияпри высокомкачестве опробования.

Верхнийинтервал представлендробленнымии трещиноватымипородами, ихследует перебуриватьодинарнымколонковымснарядомтвердосплавногобурения, приневысокихскоростяхвращения снаряда.

Забойныйснаряд алмазногобурения состоитиз, расширителясекторноготипа РСА-59 скернорвательнымкольцом, колонковойтрубы диаметром57 мм, переходника-центратораП-1, отсоединительногопереходникас бронзовымкольцом и забойногоамортизатораЗА-7.

Бурильнаяколонна должнасоответствоватьвыбраннойконструкциискважины диаметром59 мм. для высокооборотногобурения скважиндиаметром 59 ммрекомендуетсяиспользоватьлегкосплавнуюбурильнуюколонну ниппельногосоединенияЛБТН-54, длинойбурильных труб4400 мм. достоинствамилегкосплавныхтруб ниппельногосоединенияявляются: малыкоэффициенттрения привращении, малаявибрация снаряда,малая энергоёмкость.

Для подачипромывочнойжидкости вбурильнуюколонну выбираемсальник типаСА.

Предусматриваетсяследующаяконтрольно-измерительнаяаппаратурадля предупрежденияаварий: детекторизноса трубДИТ, толщномерТ-1, дефектоскоп,прибор ОМ-40. Приборпредупредительнойсигнализации.Для измерениярасхода промывочнойжидкости впроцессе буренияэлектромагнитныйрасходомерЭМР-2

3.2. Выбороборудованияи инструментовдля ликвидацииаварий.

Наиболеехарактернымии часто встречающимисяавариями прибурении являются:обрыв и прихватснаряда, прижегкоронки.

Выбор аварийногоинструментапроизводитсяисходя из опытавыполненияподобныхликвидационныхработ.

1. МетчикиловильныеД-57;

2. КолоколаловильныеА-76;

3. Гидравлическийтруборез труболовкаТТ-59;

4. Метчиккоронка МК-59;

5. Магнитнаяловушка МЛ-59;

6. Вибраторзабойный ВЗ-2;

7. ДомкратгидравлическийДГ-40;

8. Ударныебабы весом 150и 160 кг.

Большуюроль в успешнойликвидацииаварии играетбыстрота припроведенииликвидационныхработ.

4.Технологиябурения.

4.1.Выборочистных агентов.

Вверхнем интервалеот 0 до30 м. Неустойчиваягорная породаIV-VIкатегории побуримости. Вследствии того,что бурениепроисходитв условияхвечной мерзлоты,для предотвращениярастепления,и как следствиеэтого, обрушениястенок скважиныбурение производимв сухую.

Винтервале от30 до 300 метровразрез представленкрепкими породамиVII-IXкатегории побуримости. Таккак в этом интервалемы используем,по проекту,высокооборотноеалмазное бурението целесообразнейиспользоватьэмульсионныерастворы.Эмульсионныеснижают вибрациюбурового снаряда,трение, износбурильных труби обладаютвысокой несущейспособностью.

В качествеконтрольно-измерительныхприборов, дляопределениякачества эмульсионныхрастворов,применяютсяспециальныеколбы для определениясодержаниямасла в эмульсиии для определенияконцентрацииэмульсии.

Количествопромывочнойжидкости приколонковомбурении рассчитываютпо формуле:

V_P=K_CV_PL м³;

Где :

V_P=(7.4-6.3)Д²– расход буровогораствора на1 метр скважины,диаметром Д;

L общий метражскважины сприменениемданного раствора;

К_С коэффициентсложности погруппам, принимаемК_С=2.

V_P=2*5*59²*300=10443000 м³.

4.2.Выбор породоразрушающихинструментови технологическихрежимов бурения.

Забуркускважины наинтервале 0- 30м. следуетосуществлятьшарошечнымдолотом. Далее,на интервале3-30м. бурениепроизводяткоронкой СМ5диаметром 76мм. Осевую нагрузкуна коронкуопределяютпо формуле:

C=mP,Н

Где:

m-число резцовв коронке, длякоронки СМ5диаметра 76 мм.m=16,

Р-удельнаянагрузка нарезец, принимаем1.0 кН.

С=6*1.0=6.0 кН

Частотавращения коронкирассчитываетсяпо формуле:

n=38.2υ₀/(D₁-D₂) об/мин.

Где:

υ₀– окружнаяскорость коронки,принимаем 0,8м/с.

D₁и D₂- наружныйи внутреннийдиаметры коронкипо резцам, длякоронки СМ5 –76 мм D₁=76мм, D₂=59мм=0.059м.

n=38.2*0,8/(0,076+0,059)=226об/мин.

Расходпромывочнойжидкости определяетсяпо формуле:

Q=gD₁ л/мин;

Где:g– удельныйрасход жидкостина один сантиметрдиаметра коронки,принимаем 12л/мин по таблице3[8] для VIкатегории побуримости.

Q=12*7.6=91,2 л/мин.

Винтервале от30 до 300 метровпороды абразивные,монолитныеVII-IXкатегории побуримости. Потаким породамэффективнаалмазная коронка А4ДП диаметром59 мм.

Осевуюнагрузку накоронку рассчитываютпо формуле:

С=pS, H;

Где:

р-удельная нагрузкана 1 см²торца коронки;

S-площадь торцакоронки

Удельнуюнагрузку, помонолитнымпородам, рекомендуетсяпринимать 1кН/см².

Площадьторца коронкисоставит:

S=πD²_H/4-πD²_B/4 см²;

D₁=5.9cm,D₂=4.2cm.

S=3.14(5.9²-4.2²)/4=13cm²

C=1.0*13=13kH.

Частотавращения коронкирассчитываетсяпо формуле:

n=38.2υ₀/(D₁-D₂) об/мин.

Где:

υ₀– окружнаяскорость коронки, м/с.

D₁и D₂- наружныйи внутреннийдиаметры коронкипо резцам, длякоронки СМ5 –76 мм D₁=59мм, D₂=42мм=0.042м.

Окружнуюскорость поэтим породамследует приниматьсогласнорекомендациямВИТР 4-4.5 м/с. Длявысокоскоростногобурения принимаеммаксимальноезначение 4.5 м/с.

n=38.2*4,5/(0,059+0,042)=1562,7об/мин.

Расходпромывочнойжидкости можнорассчитатьпо формуле:

Q=π(D²-d²)υ_л/4, об/мин;

Где:D,d– диаметр коронкии бурильныхтруб, м.

υ_л-скорость восходящегопотока промывочнойжидкости м/с.рекомендуется0,35-0,6. При буренииабразивныхпород с промывкойскважины промывочнойжидкостью малойвязкости скоростьвосходящегопотока принимаютпо максимуму 0,6 м/с. Тогда

Q=3,14(0,059²-0,054²)0,6/4=26л/мин.

Для буренияскважин диаметром59 мм по абразивнымпородам ВИТРрекомендуетпринимать 25-35л/мин.

Наинтервале 80-87м разрез представленпородами повышеннойтрещиноватостиIXкатегории побуримости. Наэтом интервалеидет интенсивноепоглощениепромывочнойжидкости. Длябурения используемодинарныйколонковыйснаряд с алмазнойкоронкой А4ДПдиаметром 59 мм

Осевуюнагрузку рассчитываемпо формуле:

С=pS, H;

р=0,9кН/см², S=13см²

С=0,9*13=11,7 кН;

Частотувращения поабразивнымтрещиноватымпородам понижаютв зависимостиот степенитрещиноватости( для сильнотрещиноватыхдо 180- 200 об/мин).Вследствиетого, что породыустойчивыепринимаем наэтом интервалечастоту вращенияпринимаем 600об/мин.

Расходпромывочнойжидкости можнорассчитатьпо формуле:

Q=π(D²-d²)υ_л/4, об/мин;

Где:D,d– диаметр коронкии бурильныхтруб, м.

υ_л-скорость восходящегопотока промывочнойжидкости.

Q=3.14(0.059²-0.054²)*0.75/4=33л/мин.

ПорекомендацииВИТР принимаемQ=40л/мин.

5.Тампонированиескважин.

В геологическомразрезе имеетсязона осложнений,в интервале80-87м. В этой зонезалегают трещиноватыеКварцево-жильныеобразования.На этом интервалевозможно поглощениепромывочнойжидкости. Величинараскрытиятрещин δ=3мм.,интенсивностьпоглощениячастичное,подземные водыотсутствуют.При тампонированииданного интерваламожно использоватьцементныерастворы и ихразновидности:глинистые иполимерныепасты, синтетическиесмолы. Задачейтампонированияявляется кольматациятрещин на данноминтервалеразреза. Связис величинойраскрытиятрещин δ=3мм. ис экономическойточки зренияцелесообразнейвсего использоватьглинисто-цементнуюсмесь, в качествеиспользуемопилки какнаиболее доступныеи дешёвые.

Рассчитываемобъем тампонажнойсмеси требуемойдля кольматациизоны осложненияпо формуле

V_P=K[πD²(N+h₀+h₁)/4]м³;

Где: К-коэффициент,зависящий отрадиуса проникновениясмеси(1-5) проектомпредусматриваетсяК=2;

D-диаметр скважины,м;

N-мощность трещиноватойзоны N=7м;

h_0,h₁-мощность заполненияраствором вышеи ниже мощноститрещиноватостипласта h₀=h₁=3м.

V_P=2[3,14*0,059²(7+3+3)/4]=0,087м³;

Составсухой смеси:глины-60%, цемента-20%,опилок-10%, воды-10%.

Количествосухой смесидля приготовлениятампонажногораствора определяемпо формуле:

G_cc=V_P/[∑(a_i/p_i)+m∑(b_i/p_i)]т;

Где:V_P-объемтампонажнойсмеси;

∑(a_i/p_i)-отношениемассовых долейк плотностикомпонентовв сухой смеси;

∑(b_i/p_i)-отношениемассовых долейкомпонентовжидкости к ихплотности;

m-водоцементноеотношение;

G_cc=0,174/[(0,6/3,15)+(0,2/1,6)+(0,1/0,04)+0,6(0,1/1)]=0,06т.

Исходяиз этого количествоцемента равно:

G_ц=0,06*20/100=0,012т;

Количествоглины равно:

G_г=0,6*0,06=0,036т;

Количествоопилок равно:

G_о=0,06*0,1=0,06т;

Количествоводы равно:

G_В=0,06*0,01=0,06т.

Плотностьтампонажногораствора находимпо формуле:

p=(G_cc+G_B)/V_pт/м²;

Длятампонированиятрещиноватыхзон залегающихна глубине150-200м. С плохойпроницаемостьюпоглощающихгоризонтовпри тампонированииоднорастворочными смесями, можноприменятьспособ тампонированияс помощью пакеров.СКБ ВПО «Союзгеотехника»для тампонированияскважин диаметром59мм. разработалокомплект тампонажногоинструментаТУ-7, состоящегоиз герметизатора,пакеров и смесителя.Для тампонированияданной зонытребуетсятолько двапакера опускаемыхна бурильныхтрубах. Двапакера на бурильныхтрубах устанавливаютна заданнойглубине вышеи ниже трещиноватойзоны. Затемчерез бурильнуюколонну прокачиваюттампонажнуюсмесь под давлением,тампонажнаясмесь проникаетв трещины. Длятампонированиязоны закачиваютрассчитанныйобъем тампонажнойсмеси.

Для проведенияисследованийв зоне осложненийтребуетсяконтрольно-измерительнаяаппаратура.Для измерениядиаметровскважин используюткаверномерКМ-38, его опускаютв скважину накаротажномкабеле. Глубинузалегания,число и мощностьпроницаемыхзон, интенсивностьпоглощенияпромывочнойжидкости используютрасходомерДАУ-3М. Уровеньводы в скважине замеряетсяхлопушей. Дляопределениягранулометрическогои минеральногосостава используютбоковые пробоотборникиБП. Для определенияпараметровтампонажнойсмеси предусмотреноиспользоватьнабор приборов:Конус «АзННИ»,прибор ВИКА,имитатора дляопределениязакупоривающейспособностии прибор Микаэлиса.

6.Выбороборудованияи контрольно-измерительныхприборов «КИП».

6.1.Обоснованиевыбора буровогооборудованияи КИП.

Площадьпроектируемыхработ располагаетсяв зоне экстремальныхгеографическихи климатическихусловий. Бурениепроизводитсяв зимний периодв течении двухлет. Рельефместностиспокойный,проектомпредусмотреновысокооборотноеалмазное бурение,поэтому используемвысокооборотныебуровые установкитипа УКБ-4П.ДостоинстваУКБ-4П: малыезатраты временина монтажно-установочныеработы, болееблагоприятнымиусловиями длярабочих.

Техническаяхарактеристикаустановки:

Установка представляетсобой комплексбурового иэлектрическогооборудования,сведенный водин технологическийблок, перевозимыйбез разборки.Установкапредназначенадля бурениявертикальныхи наклонныхгеологоразведочныхскважин алмазнымии твердосплавнымикоронками, сотбором кернаколонковымиснарядами иснарядами ССК.

В качествепривода предусмотреноиспользоватьэлектродвигателя.Электроэнергиявырабатываетсядизелем Д37Е-С2с воздушнымохлаждениеми запуском отпусковогодвигателя.

В составбурового оборудованияустановкивходят: грязевыйнасос НБ3 120/40,труборазворотРЕ-1200, элеваторМ3-50-80. В соответствиис уже выбраннымиразмерамибурильных,колонковыхи обсадных трубвыбираемвспомогательныйинструмент:ключи корончатыетипа КК, ключишарнирныетрубчатые типаКШ служащиедля свинчиванияи развинчиваниябурильных труби забойныхснарядов.Вспомогательныйинструментдля осуществленияспускоподъемныхопераций: подкладныевилки, разъемныехомуты, вертлюг-амортизатор.

Выборталевой системы.

Выборталевой системыначинают свыбора каната.Разрывноеусилие канатаопределяютпо формуле:

P₁=m^IP_Л,Н;

Где:m^I=3-3.5-запаспрочности,

Р_Л-грузоподъемностьлебедки;

P₁=3,5*32=112кН.

Такимобразом, поГОСТу3077-69 выбираемканат 15,0-Г-1-СС-Л-Н-170

Где: 15,0-диаметр каната,Г - грузовой,1- марка проволоки;оцинкован погруппе СС; Л -левой крестовойсвивки; Н -нераскручивающийсяс разрывнымусилием маркировочнойгруппы по временномусопротивлениюразрыву 1700 мПа.

Минимальноеколичествороликов в талевомблоке определяютиз выражения:

k≥Q/2P_Л

k≥20/2*32=0,3принимаем к=1

вкронблокек₁=к+1=1+1=2.

КИП дляконтроля параметроврежимов буренияустановкиУКБ-4П применяютте приборы,которые установленына станке инасосе (дрилометры,манометры,электроприборы).

6.2.Обоснованиевыбора дляприготовленияпромывочныхжидкостей.

В качествепромывочныхжидкостейиспользуетсяэмульсионныйраствор наоснове сульфатныхмыл. Приготавливаютраствор вэмульгаторе,непосредственнона буровой.Воду получаютпутем таянияснега.

Расходпромыворчнойжидкости набуровую установкув сутки расчитываемпоформуле:

Q=[(Y₁+Y₂+Y₃)n_C]/m_C m³/сут;

Где:Y₁-объем скважины;

Y₂-объемрезервуарови отстойноков2-5 м³

Y₃-потеря промывочнойжидкости, зависитот трещиноватостигорной породы,в среднем Y₃=(2-5)Y₁;

n_C-число одновременнобурящихсяскважин.

m_C–времяиспользованияпромывочнойжидкости.

Y₁=πD²L/4 m³;

Где:D-диаметр скважины

L-глубина скважины;

Y₁=3,14*0,059²*300/4=0,82м³;

Y₃=4*0,82=3,28

Q=(0,82+3+3,28)2/2=7,1м³/сут;

6.3.Обоснованиевыбора средствочистки промывочнойжидкости отшлама.

Для очисткипромывочнойжидкости отшлама применяютгидроциклонныеустановки,состоящие изгидроциклонаи насоса сэлектроприводом.Гидроциклонныеустановкипринудительноочищают структурированныепромывочныежидкости какэмульсионныерастворы.

6.4. Выборбурового здания.

Буровоездание установкиУКБ-4П представляетсобой объемнуюметаллоконструкцию,обшитую алюминиевымипанелями степлоизоляционнойпрослойкой.Тип зданияПБЗ-4, размеры7500х3160х2500. В светлоевремя сутокосвещениеестественное,а в ночноеискусственноеэлектрическое.Система обогревапомещения –электрическаяс помощьюэлектротенов.В холодноевремя годатемпературав здании поддерживаетсяне ниже +15⁰С. Электроснабжениеосуществляетсяот дизельнойэлектростанции,напряжениев сети 380 В.

6.5. Выбортампонажногооборудования.

Дляприготовленияцементногораствора применяютцементосмесительныемашины СМ-4М.Она предназначенадля доставкисухого цементаи приготовленияраствора длятампонирования.Так для тампонированиянепосредственноприменяетсякомплект длятампонированияТУ7 состоящийиз герметизатораустья скважины,пакера длягерметизацииствола скважиныи смесителядля тампонированияс непосредственнымсмешиваниемжидкого ускорителяперед тампонированиемв скважине.

6.6. Составлениегеолого-техническогонаряда.

УстановкаУКБ-4П с приводомстанка отэлектродвигателяАО2-71-4 мощностью22кВт. Максимальноеусилие подачина забой 40 кН,вверх 60 кН. Максимальнаяпроизводительностьнасоса 120 л/мин,с давлением0,2 кПа. Все этиданные соответствуютрассчитаннымрежимам длятвердосплавногои алмазногопородоразрушающегоинструмента.

Такимобразом, установкаУКБ-4П являетсянаиболее рациональнойдля бурениягеологоразведочныхскважин научастке "Канар-Серебрянка".

7.Спец.Вопрос

Эмульсионныепромывочныежидкости.

При алмазномбурении широкоприменяютсяспециальныеэмульсионныепромывочныежидкости, которыепомимо выполненияосновных функцийпромывки (охлаждениепородоразрушающегоинструментаи удаление сзабоя разрубленнойпороды), обладаютповышеннымисмазочнымии антивибрационнымисвойствамии активновоздействуютна весь процессразрушениягорных пород.Такими свойствамипри различнойстепени активностив зависимостиот характерагорных породи степениминерализациивод обладаетряд жидкостей.

Наибольшийи практическийинтерес представляютжидкости, которыеприготавливаютсяиз товарныхпродуктовнефтеперабатывающей,химической,лесотехническойпромышленностии апробированыв лабораторныхи производственныхусловиях.

Эмульсиииз кожевеннойэмульгирующейпасты.

Кожевеннаяпаста – товарныйпродукт, выпускаемыйотечественныминефтеперобатывающимизаводами,представляетсобой минеральноемасло среднейвязкости, загущенноенатровымимылами синтетическихжирных кислот.

Пастувводят в водув соотношенииот 1:2000 до 1:50, т.е. вконцентрации0,5-2,0℅. Указаннаяконцентрацияявляется оптимальнойдля снижениякоэффициентатрения, повышениямеханическойскорости буренияи стойкостиалмазных коронок.

Эмульсияна основе омыленнойсмеси гудронов.

Омыленнуюсмесь гудроновприменяют вкачествеэмульгирующейдобавки к промывочнымрастворам приалмазном бурении.Для её приготовлениямогут бытьиспользованыгудроны техническихили растительныхжиров или ихсмесей.

Техническаяхарактеристикасмеси гудронов

Кислотноечисло, мг КОН…………………………………….60–70

Числоомыления, мгКОН ……………………………………..180– 200

Молярнаямасса …………………………………………………475– 522

Плотность,г/см³…………………………………………………0.975

Содержаниежирных кислот,высвобождаемыхпри омы- лении. ℅………………………………………………………52.4-64

Температуразастывания, ⁰С……………………………………≈0

Смесьгудронов нетоксична,а приготовленнаяна ее основеэмульсия безвредна;эмульсия ОСГснижает поверхностноенатяжение водына границе своздухом; этосвойство смесигудрона способствуетувеличениюмеханическойскорости.

ОптимальнаяконцентрацияОСГ в промывочнойжидкости находитсяв пределах 1,5– 2,5 ℅, зависитот составасмеси гудронов(СГ) и типа горныхпород и уточняетсялабораторнымпутем.

Мылонафтовыеэмульсии

Мылонафт– это вещество,представляющеесмесь натровыхмыл нафтеновыхкислот, собственнонафтеновыхкислот, небольшогоколичестваминеральногомасла и воды.Преимуществоммылонафтаявляется содержаниев нем органическихкислот, обладающихнаибольшеймаслянистостью.

Оптимальнаяконцентрациямылонафта вэмульсии составляет0,5 –1,0℅ по массе,при этом количествомасляной добавкив виде свободныхнафтеновыхкислот колеблетсяв пределах 0,25–0,5℅.

Эмульсиина основе сульфатныхмыл.

Сульфатныемыла являютсяпромежуточнымпродуктомцеллюлозно-бумажногопроизводствапри изготовленииталловогомасла; товарныйпродукт представляетсобой 60-62℅-ныйводный растворсульфатногомыла следующегосостава (℅);

Омыленныеи неомыленныежировые смоленые кислоты……………………………………………………47-53

Щелочь…………………………………………………………..6-8

Фенолы………………………………………………………….

Зола……………………………………………………………..9-10

Вода……………………………………………………………..32-36

Стабильностьраствора сульфатногомыла сохраняетсяпри жесткостиводы 10·10^-3моль/л. Сульфатныемыла применяютсяс техническойводой в концентрации1-2%, в глинистыхрастворах –с концентрацией4 % по массе.

Устранениевлияния жесткостиводы.

Наиболеесущественноевлияние наэксплуатационныесвойства эмульсионнойпромывочнойжидкости оказываютстепень жесткостиводы, из которойготовитсяэмульсия, и вменьшей степенижесткость вод,поступающихв скважину впроцессе бурения.

Хорошеезащитное действиепротив разложенияэмульсии вжесткой водеоказываютдобавки небольшогоколичества(от 0,05 до 0,5 % от объемапромывочнойжидкости) неиогенныхПАВ типа ОП-7 иОП-10. В этом случаеобразующиесякальциевыеи магниевыесоли не коагулируют,а остаются врастворе в видемикрочастицво взвешенномсостоянии встабильнойдисперснойфазе.

Эмульсияполучаетсяболее стабильнойи однородной,если передразведениемв жесткой водепасту предварительнотщательноперемешатьс ОП-7 или ОП-10 дополученияоднородногоэмульсола итолько потомразводитьводой.

Также жесткие водыможно смягчитьвведениемрастворовэлектролитов:Na₂CO₃?NaOH(едкий натр),Na₃PO₄.

Количествохимикатов,необходимоедля смягченияводы, рассчитываютпо формуле:

P=nV,

Гдеn-удельное количествохимиката дляводы даннойжесткости,г/м³;

V–объем промывочнойжидкости, м³.

8.Списокиспользуемойлитературы.

1.Справочникинженера побурению геологоразведочныхскважин/2томаПод ред. Е.А.Козловского– М: Недра, 1984.

2. СулакшинС.С. бурениегеологоразведочныхскважин – М:Недра, 1994.

3.ВоздвиженскийБ.И., ГолубцевО.Н., НовожиловА.А. разведочноебурение – М:Недра, 1979.

4. Кирсанов,Зиненко, Кардышбуровые машины– М: Недра, 1981.

5. ЗварыгинВ.И. Тампонажныесмеси: Текстлекций /ГАЦМиЗ.– Красноярск,1998.

6. ЗварыгинВ.И. промывочныежидкости: Учебноепособие/ГАЦМиЗ.– Красноярск,1996.