Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте
Разведочное бурение
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ АКАДЕМИЯ
Курсовой проект по разведочному бурению
студента группы РММ-93 Тимофвой О.В.
принял: Маковский П.А.
оценка:
.
_1.2. Выбор проектной конструкции скважины
Под конструкцией скважины понимаюта характеристикуа буровой
скважины, определяющую изменение её диаметра с глубиной, 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 проектномуа геологическомуа разрезу
ведута снизу вверх. Бурение в интервале 0 - 15 м предполагается
вести с применением твердосплавных коронок, в интервале 15-780а м
лмазными 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
поэтомуа его необходимо перекрывать обсадными трубами. Глубина
бурения под эту обсадную колонну должна превышать 15а метрова с
таким расчетом, чтобы обсадные трубы были посажены в твердые мо-
нолитные породы. Принимаем ее равной 18 м. Низ обсаднойа трубы
должена быть затампонирован. Диаметр выбранных обсадных колонн
определяем снизу вверх. Для прохождения коронки диаметром 59 мм
минимальныйа диаметр обсадной трубы - 73/65,5 мм (соответственно
наружный и внутренний диаметры). Принимаем трубы этого размера.
Для гарантированного спуска этих труб в набухающих породах
проектируем бурение породоразрушающим инструментом диаметрома 93
мм. Эт обсадная колонна будет являться и направляющей трубой.
Выбор бурового оборудования и инструмента
_2.1. Выбор бурового агрегата
В состава буровойа становки 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 глубинуа иа диаметра бурения, также гол наклона
скважины, выбираем буровой станок КБ-5п. Он предназначен для бу-
рения геологоразведочныха скважин твердосплавными коронками диа-
метром 93 мм до 500 м и алмазными 59а мма -а до 800а м. Станок
УКБ-5п обладает частотой вращения от 60 до 1200 об/мин, что осо-
бенно важно, так как скважина бурится твердосплавными и алмазны-
ми колонками. Длин бурильной свечи 14 м. В качестве привода
принимаем электродвигатель мощностью 30 кВт.
Комплектуем буровую становку плунжерным насосом НБ4-320/100.
Производительность насос 320а л/мин, максимальный напор - 63
кгс/см 52 0. Регулировка количества жидкости,подаваемойа ва скважину
осуществляется посредством скорости движения плунжеров.
_Буровой 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. Диаметра коронки 93 мм, она комплектуется колонковыми
трубами на размер меньше.
Интервал 18-780а ма сложена частично трещиноватымиа пирок-
сен-биотитовыми породами средней категории твердости, поэтому
данный частока будем бурить твердосплавными коронками типа СА1
и частично алмазными коронками типа 0А. Внешний диаметр коронок
59 мм.
Кернователь - часть колонкового набора, предназначенная для
отрыва керна от горной породы и держания его в колонковой трубе.
Колонковые трубы предназначены для приема и сохранения кер-
на. Принимаем колонковые трубы:а для бурения диаметрома 93а мма -
колонковые трубы 89/78 мм, длиной 6 м и массой одного метра трубы
- 8,4 кг.
_ Бурильные трубы
Ориентировочный диаметра для твердосплавных коронок рассчи-
тывается как
d 4тр 0 = 0.6*D 4скв 0,
и равен 55.8 мм для интервала скважины 0-15 м. диаметром 93 мм.
Так как осевая нагрузка на коронку превышает 1500 Н, глу-
бина скважины с таким диаметром составляет 15а м., то выбираем
утяжеленные бурильные трубы внешним диаметром 73 мм, внутренний
диаметр 35 мм. масса одного метра трубы 25.5 кг.
Для диаметр 59а мма применяется алмазное и твердосплавное
бурение. колонной из легкосплавных труб типа ЛБТН-54 c наружным
диаметром 54 мм, длиной трубы 4,7 м и погонной массой трубы 4,4
кг/м.
В состав 1вспомогательного инструмента 0входят: покладные вил-
ки, ключи для свинчивания и развинчивания бурильных, колонковых и
обсадных труб, труборазвороты, элеваторы.
Труборазворот РТ-120М для труб диаметром 42, 50 и 63 мм, а
также БТ диаметром 73, 89 и 108 мм.
Аварийный инструмент 0применяют для ликвидации аварий в сква-
жинах с бурильными колонковыми и обсадными трубами. Сюд входят
метчики, домкраты, ловушки секторов матриц и др.
_2.3. Выбор буровых вышек или мачт
Основными параметрами вышки (мачты), по которому определяют
пригодность ееа для данных словий бурения, являются высота и
грузоподъемность. Высота вышки H определяется ва зависимосиа от
длины свечи:
H = k*l,
где l - длина свечи ;
k - коэффициент, учитывающийа величину переподъема обычно
k=1,3 - 1,5).
Примем k = 1,5, тогда H = 36 м.
С словиями бурения принимаема 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:
1Q 4кр 0 1= 0 1K 4доп 1( 7a 1q 4бт 1l 4бт 1+q 4убт 1l 4убт 1)(1- 7r 4ж 1/ 7r 1) 0cos 7Q 4ср 1(1+f 0tgQ 4ср 1),
где 1q 4бт 0, 1q 4убт 0 - веса бурильных труб и УБТ;
7a 0 - коэффициент, учитывающий вес бурильных труб,
7a 0 = 1,06 - 1,1;
7r 0а - плотность материала труб;
7r 4ж 0 - плотность очистного агента;
7Q 4ср 0 - средний зенитный угола скважины;
f - коэффициент трения бурильных труб о стенки скважины,
f = 0,3 - 0,5;
1K 4доп 0 - коэффициент, учитывающий дополнительныеа сопротивления,
1K 4доп 0 = 1,3 - 1,4.
Примем 7a 0 = 1,09.
Нагрузка на крюке равна 5,3 т.
Нагрузку н кронблочнуюа раму буровой мачты определяют как
Q 4о 7 0= 7 0Q 4кр 0(1+1/m 7h 4т 0),
где Q 4кр 7 0- 7 0максимальная нагрузк н крюке;
m - число подвижных струн талевой системы
m = Q 4кр 0/(P 4л 7h 4т 0);
P 4л 0 - грузоподъёмность лебедки бурового станка;
7h 4т 0 1- 0 КПД талевой системы, 7h 4т 0 = 0,97 - 0,88;
Свободный конец талей будет закреплен н кронблоке. Число
подвижных струн талевой системы m=2.
Нагрузка на кронблочную раму равна 8.3 т., что не превышает
номинальной нагрузки.
Технология бурения 0 2геологоразведочных скважин
_3.1. 2 Выбор очистного агента
Для промывки скважины на интервале глубин от 0 до 15 м при-
меняется глинистый раствор, который закрепляет стенки скважины.
Для интервал ота 15а ма до 780 м применяется эмульсионный
раствор с добавкой клея КМЦ или жидкого стекла, которая меньша-
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
С 4ос 0=mp,
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 780а ма осевое давление на твердосплавные коронки
составляет 3600 Н;а число оборотов на интервале глубин ота 0а до
580 м для твердосплавных коронок равно 400 об/мин;а на интервале
от 580 до 750 - 200 об/мин. Расход промывочной жидкости казан 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 - 8 Н и на интервале от 750 до 780 м - 6 Н.
Осевое давление определялось по формуле:
Cа =C *F,
где c -а дельная нагрузк на 1 см 52 0 площади торца коронки,
Н/см 52 0; F - площадь торца, см 52
_Определение затрат мощности на бурение скважины
Затраты мощности н бурение без чета затрат мощности на
привод насоса:
N 4д 0=N 4ст 0+N 4рз 0+N 4хв 0+N 4доп
Потеря мощности в станке определяется по формуле:
N 4ст 0=N(4.35*10 5-2 0+1.7*10 5-4 0*n)+0.4*p,
где N номинальная мощность двигателя кВт;
n частота вращения
р давление в 5 0гидросистеме станка
Затраты мощности на разрушение пород:
N 4рз 0=(b*m*C 4ос 0*(R+r))/195,
где bа коэффициент учитывающий процесс разрушения (
b=1.2-1.3), m коэфф. трения m=0.25-0.35, n частота вращения бу-
рового инструмента об/мин, R и r наружный и внутреннийа радиусы
коронки, см;а c осевое давление, Н;
Затраты мощности на холостое вращение бурильной колонны при
низких скоростях:
N 4хв 0=1.8kc 42 0qd 52 0nL, где
k = 1.5,
qа масса одного метра бурильных труб кг/м,
dа диаметр бурильных труб см,
Lа глубина скважины м,
Дополнительная мощность и мощность двигателя:
N 4доп 0=3.4*10 5-7 0*snC 4ос 0, 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: Р=2 Па 5*
Выбранный насос НБ4-320/63 развивает давление 6,3 Па, что
превышает необходимое давление.
*Результаты получены по формулам, приведенным в [1].
_Рациональный режим спуско-подъемных операций
Длину бурильной колонны при которой можно начинать подъем
бурового инструмент с определенной скоростью вращения барабана
лебедки с четом полного использованием мощностиа можно опреде-
лить по формуле:
l=1020*N* 7h 0/ (K* 7a 0*q*(1- 7r/r 0)*cos 7Q 0*(1+f*tg 7Q 0)*v), где
7h 0 - к.п.д. передач от двигателя до крюка = 0.8-0.85,
N номинальная мощность двигателя кВт.
График рационального режима спуско-подъемных операцийа при-
веден в приложении.
Расчет проектного профиля
Так кака минимальный гол встречи должен быть более 30 гра-
дусов, то минимальный конечный зенитный гол должен быть более
10 градусов ( угол падения пласта равен 70 градусов)
Расчет проектного профиля скважины выполнялся по формулам
приведенныма ва [1], результаты вычислений приведены в таблице.
Расчетная схема профиля направленной скважины приведена в прило-
жении.
табл.
┌──────────┬───────────────────┐
│ параметр интервал м. │
│ ├─────────┬─────────┤
│ 0-230а │ 230-780 │
├──────────┼─────────┼─────────┤
│ I а 0.04а а 0.05а │
│ 7Q 4н 0 │ 0а 9.24а │
│ 7Q 4к 0 а 9.24а │ 40а │
│ y │ 230а │ 550а │
│ x 18.59а │ 253.24а │
│ L │ 230а │ 557а │
└──────────┴─────────┴─────────┘
Определение времени бурения типовой скважины и числа однов-
ременно работающих буровых становок.
Число одновременно работающих буровых установок для выпол-
нения определенного объема работ определяется формулой:
Z= L 4o 0/(L 4m 0t 7h 4u 0)а, где
L 4o 0 заданый объем работ, м;
L 4m 0 средняя скорость бурения, станко-месяц;
7h 4u 0а коэфф. использования буровых становок;
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