Проект по бурению

         Так как данная сеть скважин предполагает поиск и предварительную разведку, то требуется взять керн по всей глубине скважины, поэтому следует применять колонковый способ бурения. Достоинствами колонкового способа являются возможность извлекать образцы горных пород, бурить скважины с относительно небольшим искривлением, бурить скважины на значительную глубину с относительно не высоким расходом энергии.

         Вследствие  того, что мы имеем сложный геологический  разрез, применяем комбинированный  способ бурения (твердосплавный и алмазный). Твердосплавный способ следует применять  на интервале 0-30 м. Этот интервал представлен мягкими, рыхлыми породами, для бурения которых более эффективно использовать твердосплавные коронки, так как алмазные коронки имеют малый выход режущей кромки алмаза, что резко уменьшает механическую скорость бурения в рыхлых и мягких породах. В отличие от алмазных коронок, твердосплавные коронки имеют больший выход резца, что позволяет ему более глубже внедрятся в породу.  Наиболее целесообразнее использовать твердосплавные коронки типа СМ4 и СМ5, как наиболее подходящие для бурения в данных условиях. Диаметры коронок выбираем 93мм. для первой ступени и 76мм. для второй ступени.

         На  интервале 30-300м следует использовать алмазные коронки, как более производительные для бурения вмещающих пород  этого участка. Алмазные коронки, за счет высокой износостойкости,  позволят существенно повысить параметры технологических режимов бурения; повысить механическую скорость бурения и длину рейса. Для представленных пород наиболее подходят алмазные коронки типа А4ДП предназначенные для  бурения абразивных, среднезернистых пород VIII-IX категории по буримости. 
 
 
 

         3. Выбор бурового  снаряда, оборудования  и инструментов  для ликвидации  аварий. 

         3.1. обоснование выбора бурового  снаряда. 

         Породы, слагающие разрез в основном устойчивые, однородные, поэтому бурение скважин будем осуществлять с помощью одинарного колонкового снаряда высокооборотного алмазного бурения. Эти снаряды отличаются простотой конструкции и использование любых промывочных жидкостей. Они позволяют повышать механическую скорость бурения при высоком качестве опробования.

         Верхний интервал представлен дробленными  и трещиноватыми породами, их следует  перебуривать одинарным колонковым снарядом твердосплавного бурения, при невысоких скоростях вращения снаряда.

         Забойный  снаряд алмазного бурения состоит из, расширителя секторного типа РСА-59 с кернорвательным кольцом, колонковой трубы диаметром 57 мм, переходника-центратора П-1, отсоединительного переходника с бронзовым кольцом и забойного амортизатора ЗА-7.

         Бурильная колонна должна соответствовать  выбранной конструкции скважины диаметром 59 мм. для высокооборотного бурения скважин диаметром 59 мм рекомендуется использовать легкосплавную бурильную колонну ниппельного соединения ЛБТН-54, длиной бурильных труб 4400 мм. достоинствами легкосплавных труб ниппельного соединения являются: малы коэффициент трения при вращении, малая вибрация снаряда, малая энергоёмкость.

         Для подачи промывочной жидкости в бурильную  колонну выбираем сальник типа СА.

         Предусматривается следующая контрольно-измерительная  аппаратура для предупреждения аварий: детектор износа труб ДИТ, толщномер Т-1, дефектоскоп, прибор ОМ-40. Прибор предупредительной сигнализации. Для измерения расхода промывочной жидкости в процессе бурения электромагнитный расходомер ЭМР-2 

         3.2. Выбор оборудования и инструментов для ликвидации аварий. 

         Наиболее  характерными и часто встречающимися авариями при бурении являются: обрыв  и прихват снаряда, прижег коронки.

         Выбор  аварийного инструмента производится исходя из опыта выполнения подобных ликвидационных работ.

1. Метчики ловильные Д-57;
2. Колокола ловильные А-76;
3. Гидравлический труборез труболовка ТТ-59;
4. Метчик коронка МК-59;
5. Магнитная ловушка МЛ-59;
6. Вибратор забойный ВЗ-2;
7. Домкрат гидравлическийДГ-40;
8. Ударные бабы весом 150 и 160 кг.

       Большую роль в успешной ликвидации аварии играет быстрота при проведении ликвидационных работ. 
 
 

       4.Технология  бурения.  

       4.1.Выбор  очистных агентов. 

       В верхнем интервале от 0 до30 м. Неустойчивая горная порода IV-VI категории по буримости. В следствии того, что бурение происходит в условиях вечной мерзлоты, для предотвращения растепления, и как следствие этого, обрушения стенок скважины бурение производим в сухую.

       В интервале от 30 до 300 метров разрез представлен  крепкими породами VII-IX категории по буримости. Так как в этом интервале мы используем, по проекту, высокооборотное алмазное бурение то целесообразней использовать эмульсионные растворы. Эмульсионные снижают вибрацию бурового снаряда, трение, износ бурильных труб и обладают высокой несущей способностью.

       В качестве контрольно-измерительных приборов, для определения качества эмульсионных растворов, применяются специальные колбы для определения содержания масла в эмульсии и для определения концентрации эмульсии.

       Количество  промывочной жидкости при колонковом бурении рассчитывают по формуле:

       V_P=K_CV_PL     м³;

       Где :

               V_P=(7.4-6.3)Д² – расход бурового раствора на 1 метр скважины, диаметром Д;

               L  общий метраж скважины с применением данного раствора;

               К_С  коэффициент сложности по группам, принимаем К_С=2. 

       V_P=2*5*59²*300= 10443000 м³. 
 
 
 

         4.2. Выбор породоразрушающих  инструментов и технологических  режимов бурения. 

         Забурку скважины на интервале 0- 30 м. следует  осуществлять шарошечным долотом. Далее, на интервале 3-30м. бурение производят коронкой СМ5 диаметром 76 мм. Осевую нагрузку на  коронку определяют по формуле:

         C=mP, Н

         Где:

         m- число резцов в коронке, для коронки СМ5 диаметра 76 мм. m=16,

         Р-удельная нагрузка на резец, принимаем 1.0 кН. 

         С=6*1.0=6.0  кН

         Частота вращения коронки рассчитывается по формуле:

          

         n=38.2υ₀/(D₁-D₂)  об/мин.

         Где:

         υ₀ – окружная скорость коронки, принимаем 0,8 м/с.

         D₁ и D₂ -  наружный и внутренний диаметры коронки по резцам, для коронки СМ5 – 76 мм D₁= 76мм, D₂=59мм=0.059м.

         n=38.2*0,8/(0,076+0,059)=226 об/мин.

         Расход  промывочной жидкости определяется по формуле: 

         Q=gD₁  л/мин;

         Где: g – удельный расход жидкости на один сантиметр диаметра коронки, принимаем 12 л/мин по таблице 3[8] для VI категории по буримости.

         Q=12*7.6= 91,2 л/мин. 

         В интервале от 30 до 300 метров породы абразивные, монолитные VII-IX категории по буримости. По таким породам эффективна алмазная коронка   А4ДП диаметром 59 мм. 

         Осевую  нагрузку на коронку рассчитывают по формуле:

         С=pS,  H;

         Где:

         р- удельная нагрузка на 1 см² торца коронки;

         S- площадь торца коронки

         Удельную  нагрузку, по монолитным породам, рекомендуется принимать    1 кН/см².

         Площадь торца коронки составит:

         S=πD²_H/4- πD²_B/4  см²;

         D₁=5.9cm, D₂=4.2cm.

         S=3.14(5.9²-4.2²)/4=13 cm²

         C=1.0*13=13kH.

         Частота вращения коронки рассчитывается по формуле:

          

         n=38.2υ₀/(D₁-D₂)  об/мин.

         Где:

         υ₀ – окружная скорость коронки,  м/с.

         D₁ и D₂ -  наружный и внутренний диаметры коронки по резцам, для коронки СМ5 – 76 мм D₁= 59мм, D₂=42мм=0.042м.

         Окружную  скорость по этим породам следует  принимать согласно рекомендациям  ВИТР 4-4.5 м/с. Для высокоскоростного бурения принимаем максимальное значение 4.5 м/с.

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

         Расход  промывочной жидкости можно рассчитать по формуле:

         Q=π(D²-d²)υ_л/4,  об/мин;

         Где: D,d – диаметр коронки и бурильных труб, м.

                  υ_л- скорость восходящего потока промывочной жидкости м/с. рекомендуется 0,35-0,6. При бурении абразивных пород с промывкой скважины промывочной жидкостью малой вязкости скорость восходящего потока принимают по максимуму  0,6 м/с. Тогда

         Q=3,14(0,059²-0,054²)0,6/4=26 л/мин.

         Для бурения скважин диаметром 59 мм по абразивным породам ВИТР рекомендует  принимать 25-35 л/мин.

         На  интервале 80-87 м разрез представлен  породами повышенной трещиноватости IX категории по буримости. На этом интервале идет интенсивное поглощение промывочной жидкости. Для бурения используем одинарный колонковый снаряд с алмазной коронкой А4ДП диаметром 59 мм

         Осевую  нагрузку рассчитываем по формуле:

         С=pS,  H;

         р=0,9 кН/см²,  S=13см²

         С=0,9*13=11,7  кН;

         Частоту вращения по абразивным трещиноватым породам понижают в зависимости от степени трещиноватости(  для сильно трещиноватых до 180-           200 об/мин). Вследствие того, что породы устойчивые принимаем  на этом интервале частоту вращения принимаем 600 об/мин. 

         Расход  промывочной жидкости можно рассчитать по формуле:

         Q=π(D²-d²)υ_л/4,  об/мин;

         Где: D,d – диаметр коронки и бурильных труб, м.

                 υ_л- скорость восходящего потока промывочной жидкости.

         Q=3.14(0.059²-0.054²)*0.75/4=33 л/мин.

         По  рекомендации ВИТР принимаем Q=40 л/мин. 
 

         5.Тампонирование  скважин.

          

         В геологическом разрезе имеется  зона осложнений, в интервале 80-87м. В  этой зоне залегают трещиноватые Кварцево-жильные  образования. На этом интервале возможно поглощение промывочной жидкости. Величина раскрытия трещин δ=3мм., интенсивность  поглощения частичное, подземные воды отсутствуют. При тампонировании данного интервала можно использовать цементные растворы и их разновидности: глинистые и полимерные пасты, синтетические смолы. Задачей тампонирования является кольматация трещин на данном интервале разреза. Связи с величиной раскрытия трещин δ=3мм. и с экономической точки зрения целесообразней всего использовать глинисто-цементную смесь, в качестве используем опилки как наиболее доступные и дешёвые.