Методические указания квыполнению курсовой работы по дисциплине «Разрушение горных пород при бурении скважин» для студентов специальности 090800 «Бурение нефтяных и газовых скважин»

Вид материала

Методические указания

Содержание Таблица 4 Параметр распределения Стьюдента при P=0,95

Подобный материал:

• Методические указания к выполнению дипломного проекта для студентов специальности 090800, 358.54kb.
• Методические указания и задания на контрольные работы учебной дисциплины «Бурение нефтяных, 375.09kb.
• Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников составлены в соответствии, 821.05kb.
• Министерство образования российской федерации государственное образовательное учреждение, 185kb.
• Методические указания составлены в соответствии с государственными требованиями к минимуму, 1563.17kb.
• Программа семинара «капитальный ремонт скважин», 53.5kb.
• Методические указания по производственной практике для студентов 3 курса всех форм, 94.95kb.
• Учебная программа, 128.27kb.
• Программа подготовки: «Современные технологии строительства и пути повышения эффективности, 33kb.
• Методические указания и контрольные задания учебной дисциплины «Технология текущего, 962.09kb.

(2)


(3)


(4)

Если любое из неравенств не выполняется, то величина Х₁ признаётся грубой ошибкой и должна быть из вариационного ряда исключена.

Аналогично делается проверка для значении Х_n


(5)


(6)


(7)

При невыполнении любого из неравенств величина Х_n из ряда исключается, а при невыполнении неравенства (7) исключается значение Х_n-1 .

После исключения промахов определяются характеристики вариационных рядов: среднее значение и среднее квадратичное отклонение S


(8)


(9)


Для сравнения двух рядов (первого 1 и второго 2) вычисляется общее среднее квадратичное отклонение:


(10)


и параметр t_1,2 распределения Стьюдента разности


(11)

Значение t_1,2 сравнивается с табличным значением параметра распределения Стьюдента t (табл. 4) при заданной величине надёжности 0,95 и определённом числе степеней свободы m, который определяется по следующей формуле:

m=n₁+n₂-2 (12)


Таблица 4 Параметр распределения Стьюдента при P=0,95

m	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	014
t	2,78	2,57	2,45	2,36	2,31	2,26	2,23	2,20	2,18	2,16	2,15
m	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
t	2,13	2,12	2,11	2,11	2,10	2,08	2,08	2,07	2,07	2,06	2,06

В случае, если t_1,2>t, то должен быть сделан вывод, что различие средних значений и статически значимо и пачки не должны быть объединены. Если t_1,2то различие значений и не значимо. Таким образом, пачки должны быть признаны однородными, то есть объединены в один интервал. Далее рассматривается вопрос о возможном объединении второй и третьей пачки, третьей и четвёртой. В конце раздела делается вывод о том, на какие пачки разделён разрез.


3.Выбор типа буровых долот по механическим свойствам горных пород и определение осевой нагрузки на долото.

3.1.Оценка механических свойств горных пород геологического разреза.

Для выбора типа долота необходимо знание механических свойств горных пород, прежде всего твёрдости и абразивности. Эти свойства могут быть определены по следующим характеристикам пород геологического разреза [3]:

- литолого-петрографическая характеристика, включающая литотип, структурное состояние породы, состав цемента, наличие включений обломочного и кремниевого состава, степень нарушенности массива пород;

-геолого-геофизическая характеристика пород со средними значениями плотности , определяемыми по диаграммам гамма-гамма-каротажа.

В первом случае для классификации геологического разреза по твёрдости и абразивности необходимо использовать таблицу 4, разработанную в НИИБТ и построенную на основе анализа и обобщения большого объёма информации [4,5].


Таблица 5

Соответствие классификационных показателей горных пород их геолого-петрографической характеристике

Порода	Степень уплотнения породы	Наличие алевро-песчанистого материала	Наличие кремниевых и железистых стяжений	Степень трещиноватости	Категория твёрдости Т	Категория абразивности А	Среднее значение твёрдости ,МПа
1	2	3	4	5	6	7	8
Известняк “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ Известняк Долотимизи-рованный То же “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ Известняк глинистый То же Доломит “ “ “ “ “ “ “ “ Доломит известковый То же “ “ “ Доломит известковый То же “ “ “ Доломит глинистый То же Песчаник с кварцевым цементом То же “ “ Песчаник с карбонатно-глинистым цементом То же “ Песчаник с карбонатно-глинистым цементом То же “ “ “ “ “ Алевролит с кварцевым цементом То же “ “ “ Алевролит с карбонатным цементом То же Алевролит с карбонатно-глинистым цементом То же Алевролит с карбонатно-глинистым цементом То же “ “ “ Мергель карбонатный То же “ “ “ “ “ “ “ “ Мергель глинистый То же “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ Глина карбонатная То же “ “ “ “ “ “ Глина “ Кремень Аргиллит кремнистый То же Аргиллит кремнистый То же “ “ “ “ Аргиллит “ Мел “ Ангидрит “ “ “ Гипс “ Галит “ Галит с примесями карбонатов То же Пески	Плотная “ “ “ “ “ Пористо-кавернозная То же “ “ “ “ Плотная “ “ “ “ “ Пористо-кавернозная “ “ “ “ “ Плотная “ “ “ “ “ “ Пористо-кавернозная “ “ “ Плотная “ “ “ “ Плотная Пористо-кавернозная “ “ “ Плотная “ “ Пористая Пористо-кавернозная Очень пористая Плотная Пористая Пористо-кавернозная Плотная “ “ Пористая “ “ “ Плотная Пористая Пористо-кавернозная “ Плотная Пористая Пористо-кавернозная Плотная “ Плотная “ Пористая “ “ Плотная “ “ “ “ “ Пористая “ “ “ Плотная “ “ “ “ “ Пористая “ “ “ “ “ Плотная “ “ “ Пористая “ “ “ “ Плотная “ “ “ Плотная “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “	Нет “ Eсть “ “ “ “ “ “ “ Нет “ Нет “ Есть “ “ “ “ “ “ “ Нет “ “ “ “ “ Есть “ “ Есть “ Нет “ “ “ Есть “ Есть или нет Есть или нет То же “ Нет “ “ “ Есть Есть “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ Есть “ “ “ “ “ “ “ “ Есть “ “ “ “ Нет “ Есть “ Есть или нет То же “ “ “ “ Нет “ Есть или нет Есть “ Нет “ Есть или нет То же “ “ “ “ Есть “ Нет “ Есть или нет То же “ “ Нет Есть или нет То же Есть или нет То же Есть “ Есть или нет То же “ “ Нет “ “ “ Есть “ Нет “ “ “ “ “ “	Нет “ “ “ Есть “ “ “ Нет “ “ “ Нет “ “ “ Есть “ “ “ Нет “ “ “ “ “ “ “ “ Есть “ Есть “ Нет “ “ “ “ “ Есть Есть “ “ Нет “ “ “ Есть Есть Нет Есть “ “ “ “ Нет “ “ “ Есть “ Есть “ Нет Есть “ “ “ “ “ Есть “ Нет “ Есть Нет “ “ “ Есть “ Нет “ Есть “ Нет “ “ “ “ “ “ “ Есть “ “ “ “ “ Нет “ “ “ Есть “ Нет “ “ Есть “ Нет “ Есть “ нет “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “	Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая “ Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Слабая “ “ “ “ “ Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая “ “ “ “ “ “ Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая “ Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая “ “ “ Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная Слабая Сильная “	5 – 6 5 – 6 6 6 7 – 8 7 – 8 5 – 7 5 – 7 3 3 3 – 4 3 – 4 5 – 6 5 – 6 6 6 7 – 8 7 – 8 5 - 7 5 – 7 3 3 3 – 4 3 – 4 5 5 7 – 8 7 – 8 8 – 9 9 – 10 9 – 10 6 – 7 6 – 7 5 – 6 5 – 6 7 – 8 7 – 8 8 – 9 8 – 9 9 – 10 9 – 10 6 – 7 6 – 7 5 – 6 5 – 6 4 – 5 4 – 5 8 – 10 5 – 7 3 – 4 5 7 5 - 6 5 5 3 – 4 3 – 4 2 – 3 2 – 3 3 – 4 3 – 4 8 – 10 5 – 7 3 – 4 5 8 5 – 6 3 – 4 5 5 4 – 5 4 – 5 2 – 3 2 – 3 3 – 4 4 4 4 4 5 5 2 – 3 2 – 3 4 4 3 – 4 3 – 4 3 – 4 3 – 4 4 4 2 – 3 2 – 3 4 4 4 4 3 – 4 3 – 4 2 2 1 – 2 1 – 2 2 2 1 – 2 2 – 3 9 – 11 5 5 5 5 6 6 3 – 4 3 – 4 3 – 4 3 – 4 1 1 4 – 5 4 – 5 5 5 3 3 3 3 4 4 1	2 – 3 2 – 3 5 – 6 5 – 6 8 8 7 7 5 – 6 5 – 6 1 – 2 1 – 2 2 – 3 2 – 3 5 – 6 5 – 6 8 8 7 7 5 – 6 5 – 6 1 – 2 1 – 2 2 2 3 – 4 3 – 4 6 – 7 8 – 9 8 – 9 7 – 8 7 – 8 2 2 3 - 4 3 - 4 6 – 7 6 – 7 8 – 9 8 – 9 7 – 8 7 – 8 2 2 1 – 2 1 – 2 10 – 11 9 – 10 8 6 – 7 8 7 – 8 8 8 8 8 5 – 7 5 – 7 6 6 10 – 11 9 – 10 9 – 10 6 – 7 6 – 7 7 – 8 6 8 8 7 – 8 7 – 8 5 – 6 5 – 6 6 1 – 2 1 – 2 4 4 7 7 1 1 5 – 6 5 – 6 1 – 2 1 – 2 2 – 3 2 - 3 4 – 5 4 – 5 2 2 4 – 5 4 – 5 4 – 5 4 – 5 2 – 4 2 – 4 4 – 5 4 – 5 2 2 4 – 5 4 – 5 2 2 11 5 5 3 – 4 3 – 4 6 6 3 3 3 3 1 1 2 2 5 5 1 1 1 – 3 1 – 3 2 2 5	2130 2130 750 570 2500 1500 1000 1000 750 750 1000 3500 750 3000 750 1250 2500 1500 750 380 2500 1500 750 2500 1500 380 2500 380 2500 750 2500 1500 750 750 750 560 560 280 130 5500 1250 1250 380 80 1000 380 380 560 75

В случае ,если проектируемая скважина закладывается на месторождении , по которому имеется значительная информация по которому имеется значительная информация по детальным геолого-геофизическим исследованиям ,то классификацию пород разреза следует проводить с помощью таблицы 5 [ ]. При этом результаты классификации необходимо сравнивать с данными , полученными по литолого-петрографическому признаку (табл . 4).

Диагностическая таблица по определению классификационных характеристик горных пород на основании их геолого-геофизической оценки

Таблица 6

Порода	Общая пористость породы, %	Плотность породы, δп кг/м3*10-3	Категория твёрдости, Т	Среднее значение твёрдости рш, МПа	Категория абразивности, А
1	2	3	4	5	6
Известняк Известняк доломитизированый Известняк глиносодержащий Известняк кремнистый Доломит Доломит известковистый Доломит глиносодержащий Песчаник с кварцевым цементом Песчаник с глинистым цементом Песчаник с карбонатным цементом Песчаник с карбонатно-глинистым цементом Алевролит с кварцевым цементом Алевролит с глинистым цементом Алевролит с карбонатным цементом Алевролит с карбонатно-глинистым цементом Глина Глина алевролитовая Глина карбонатная Аргиллит Аргиллит карбонатный Аргиллит кремнистый Мергель карбонатный Мергель глинистый Мергель алевритистый Мел Ангидрит Гипс Соль Соль с примесями Кремень Пески Рифогенные и трещиноватые породы Породы трещиноватые с открытыми карстовыми каналами	0–3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 10-20 Выше 20 - 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 10-20 Выше 20 - 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 Выше 10 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 Выше 10 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 Выше 10 0-3 3-10 10-20 Выше 20 0-3 3-10 Выше 10 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -	2,72-2,67 2,67-2,55 2,55-2,38 Ниже 2,38 2,76-2,71 2,71-2,58 2,58-2,41 Ниже 2,41 - 2,70-2,65 2,65-2,53 2,53-2,36 Ниже 2,36 2,87-2,81 2,81-2,68 2,68-2,50 Ниже 2,50 2,83-2,78 2,78-2,65 2,65-2,46 Ниже 2,46 2,83 2,65-2,60 2,60-2,49 2,49-2,32 Ниже 2,32 2,67-2,62 2,62-2,50 Ниже 2,50 2,67-2,62 2,62-2,50 2,50-2,34 Ниже 2,34 2,67-2,62 2,62-2,50 Ниже 2,50 2,37-2,62 2,62-2,50 2,50-2,34 Ниже 2,34 2,65-2,60 2,60-2,50 Ниже 2,50 2,67-2,62 2,62-2,50 2,50-2,34 Ниже 2,34 2,67-2,62 2,62-2,50 Ниже 2,50 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -	7-6 5 4 4-3 7 6-5 5-4 4 4-5 8-7 6-5 5-4 4 9-7 7-5 5-4 4 8-7 6-5 5-4 4 5 7 6-5 4 3 6 5-4 4-3 7 6-5 4 3 7 6-5 4 7 6-5 4 3 6 5-4 4-3 7 6-5 4 3 7 6-5 4 3-2 2-1 4-3 3-2 4-3 3-2 3 3-4 5 4 4-3 4 1 5-4 3 3 4-3 9-11 1 1-6 1-6	2130 1250 750 570 2500 1500 1000 750 1000 3000 1500 1000 750 3500 2000 1000 720 3000 1500 1000 750 1250 2500 1500 750 380 1750 1000 560 2500 1500 750 380 2500 1500 750 2500 1500 750 380 1750 1000 560 2500 1500 750 380 2500 1500 750 280 130 560 280 560 280 380 560 1250 750 560 750 80 1000 380 380 560 5500 75 - -	3 3 2,5 2,5 3,5 3 2,5 2 2 8 7 6 6 3,5 3 2,5 2 3,5 3 2,5 2 2,5 11 10 10 9 9 8 7 9 8 7 7 9 8 7 10 9 9 8 7 6 5 7 7 6 6 8 7 6 1,5 1 5 4 2 1,5 3 3 6 2 2 4 1 2 1 1 2 11 5 1-4 1-4

Необходимо отметить, что для выбора типа бурового долота важное значение имеет абразивность пород, определяемая по таблицам 5 и 6. В целом к числу малоабразивных пород следует отнести глины, глины карбонатные, известняки доломитизированные, глиносодержащие, доломиты известковые, глиносодержащие. Аргиллиты карбонатные, мергели, мел, ангидриты, гипс, соли, соли с примесями. Породы абразивные включают все типы песчаников, алевролитов, известняк кремнистый, пески, глины алевритовые, кремень.

3.2. Выбор класса бурового долота по характеру воздействия на горную породу.

Выбор производится по разработанной в ВНИИБТ диаграмме парных соответствий категорий твёрдости и абразивности классам буровых долот (диаграмма КТС), приведённой в таблице 7 [4,5]. Видно, что в левом нижнем углу диаграммы находится вероятная область применения долот режуще-скалывающего действия (лопастных). В правом нижнем углу размещена вероятная область применения долот истирающе-режущего действия (алмазных, алмазно-твёрдосплавных). Центральная часть диаграммы относится к долотам дробящее- скалывающего действия (шарошечным).


Классификационная таблица соответствия типов долот свойствам горных пород

Таблица 7



Примечание: А – соответствует средневзвешенным значениям категорий твёрдости и абразивности пород для интервала их одинаковой буримости: Г₄ меньше, чем Г₁, Г₂,Г₃, поэтому рекомендуется долото ТК.

Порядок выбора шарошечных долот для каждого интервала (пачки) рассматриваемого геологического разреза следующий. Для каждого характерного интервала (пачки) вычисляются средневзвешенные по толщине интервала категории К_Т и абразивности К_А. Например, пачка состоит на 16% из известняков 3-й категории, на 46% из известняков и доломитов 4-й категории, на 26% из доломитов 5-й категории и на 10% из доломитов 6-й категории твёрдости.

Абразивность пачки в цифровом выражении выглядит так: породы 4-й категории абразивности по толщине пачки составляют 20%, породы 5-й категории 40% и 6-й категории на 40%.

Средневзвешенные по толщине пачки категории твёрдости и абразивности составляют К_Т=4,32 и К_А=5,2. Считаем эти значения координатами КТС. Наносим значения на диаграмму, получая точку А. Выбор типа долота производится из условия минимальности расстояния от нанесённой точки А до эталонных (табличных) точек, нанесённых заранее на поле диаграммы. В нашем примере наименьшее расстояние от точки А до эталонной точки Т_К, поэтому выбирается шарошечное долото типа Т_К. В случае, если точка А равноудалена от двух эталонных точек, они объединяются конкурирующими вариантами типов долот. Выбор класса типа долот по диаграмме КТС носит предварительный характер.

3.3. Уточнение выбора типа долот с использованием классификации шарошечных долот по назначению.

Для окончательного выбора необходимо уточнить механические свойства горных пород геологического разреза по интервалам. Для этого уточняется группа пород интервала, категория по твёрдости и твёрдость в МПа (таблица 8. Классификация осадочных горных пород по твёрдости [3] ). Далее по таблице 9 определяется группа долот и средние значения твёрдости, отвечающие категориям пород по твёрдости при вдавливании по штампу [1].

Окончательный выбор долота делаем по таблице 10. Для проверки правильности выбора долот необходимо собрать в процессе их отработки необходимый статический материал и сравнить показатели на одно долото по проходке, стойкости и механической скорости бурения. Таким же образом делается окончательный выбор долот.


Таблица 8 Классификация осадочных горных пород по твёрдости.

Порода

Группа

I Мягкие

II Средней твёрдости

III Твёрдые

Категория

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Твёрдость, МПа

≤ 100

100-250

250-500

500-1000

1000-1500

1500-2000

2000-3000

3000-4000

4000-5000

5000-6000

6000-7000

> 7000

Глинистая

глина

С.П

СЛ.П

сланцевая глина

СЛ.П

глинистый мергель

С.П

СП

глинистый мергель и аргиллит

СЛ.П

СЛ.П

СЛ.П

опаловый глинистый сланец

СЛ.П

СЛ.П

СЛ.П

Алевролит кварцевый

с глинистым базальным цементом

СЛ.П

СЛ.П

с глинистым поровым цементом

П

П

СЛ.П

СЛ.П

с карбонатным базальным цементом

СЛ.П

СЛ.П

с контактным цементом

П

СЛ.П

СЛ.П

Песчаник кварцевый

с глинистым базальным цементом

СЛ.П

с карбонатным или сульфатным

СЛ.П

СЛ.П

с контактным цементом

С.П

С.П

П

СЛ.П

СЛ.П

с регенерацион-ным цементом

П

СЛ.П

СЛ.П

Известняк

органогенный в органогенно-

С.П.

С.П

С.П

П

СЛ.П

СЛ.П

пелитоморфвый

С.П

С.П

П

СЛ.П

СЛ.П

мелкозер-нистый

С.П

С.П

П

СЛ.П

СЛ.П

Доломит

пелитоморфвый

С.П

С.П

П

П

СЛ.П

мелкозер-нистый

С.П

С.П

С.П

П

П

СЛ.П

среднезер-нистый

СЛ.П

Сульфатная

гипс

СЛ.П

СЛ.П

ангидрит

СЛ.П

СЛ.П

Окремнелая и кремнистая

СЛ.П

СЛ.П

СЛ.П

Таблица 9 Таблица соответствия значений твёрдости в МПа

Группа горных пород	Мягкие				Средней твёрдости				Твёрдые
Категория твёрдости горных пород по Л.А.Шрейнеру	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Классификационная шкала значений твёрдости горных пород по ГОСТ 122-88-66 рш , МПа	0 - 100	100 - 250	250 - 500	500 - 1000	1000-1500	1500-2000	2000-3000	3000-4000	4000-5000	5000-6000	6000-7000	>7000
Средние значения твёрдости, отвечающие категориям рш , МПа	50	175	375	750	1250	1750	2500	3500	4500	5500	6500	7000

Таблица 10 Классификация шарошечных долот по назначению

Малоабра- зивные породы	Твёрдость пород	категория	1- 3	3 - 5	4 - 6	5,6	6 - 8	7 - 6
		РШ, МПа	500	250-1000	500-1500	500-1500	1500-3000	2000-5000
	Рекомендуемый тип долота		М	МС	С	СТ	Т	ТК

Абра-зивные породы	Твёрдость пород	категория	1-3	3,4	4,5	6,7	7,8	8 - 10	10 - 2
		РШ, МПа	250	100-500	250-1000	1000-2000	2000-3000	3000-6000	6000-7000
	Рекомендуемый тип долота		МЗ	МСЗ	СЗ	ТЗ	ТКЗ	К	ОК