Рассчитываем  объем тампонажной смеси требуемой для кольматации зоны осложнения по формуле

         V_P=K[πD²(N+h₀+h₁)/4] м³;

         Где: К- коэффициент, зависящий от радиуса  проникновения смеси(1-5) проектом предусматривается  К=2;

                 D- диаметр скважины, м;

                 N- мощность трещиноватой зоны N=7м;

                 h_0,h₁- мощность заполнения раствором выше и ниже мощности трещиноватости пласта h₀=h₁=3м.

         V_P=2[3,14*0,059²(7+3+3)/4]=0,087 м³;

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

         Количество  сухой смеси для приготовления  тампонажного раствора определяем по формуле:

         G_cc=V_P/[∑(a_i/p_i)+m∑(b_i/p_i)] т;

         Где: V_P-объем тампонажной смеси;

                   ∑(a_i/p_i)-отношение массовых долей к плотности компонентов в сухой                         смеси;                                   

                   ∑(b_i/p_i)-отношение массовых долей компонентов жидкости к их плотности;

                   m-водоцементное отношение;

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

         Исходя  из этого количество цемента равно:

         G_ц=0,06*20/100=0,012т;

         Количество  глины равно:

         G_г=0,6*0,06=0,036 т;

         Количество  опилок равно:

         G_о=0,06*0,1=0,06 т;

         Количество  воды равно:

         G_В=0,06*0,01=0,06 т.

         Плотность тампонажного раствора находим по формуле:

         p=(G_cc+G_B)/V_p т/м²;

         Для тампонирования трещиноватых зон залегающих на глубине 150-200м. С плохой проницаемостью поглощающих горизонтов при тампонировании однорастворочными  смесями, можно применять способ тампонирования с помощью пакеров. СКБ ВПО «Союзгеотехника» для тампонирования скважин диаметром 59мм.  разработало комплект тампонажного инструмента ТУ-7, состоящего из герметизатора, пакеров и смесителя. Для тампонирования данной зоны требуется только два пакера опускаемых на бурильных трубах. Два пакера на бурильных трубах устанавливают на заданной глубине выше и ниже трещиноватой зоны. Затем через бурильную колонну прокачивают тампонажную смесь под давлением, тампонажная смесь проникает в трещины. Для тампонирования зоны закачивают рассчитанный объем тампонажной смеси.

         Для проведения исследований в зоне осложнений требуется контрольно-измерительная  аппаратура. Для измерения диаметров скважин используют каверномер КМ-38, его опускают в скважину на каротажном кабеле. Глубину залегания, число и мощность проницаемых зон, интенсивность поглощения промывочной жидкости используют расходомер ДАУ-3М. Уровень воды в скважине  замеряется хлопушей. Для определения гранулометрического и минерального состава используют боковые пробоотборники БП. Для определения параметров тампонажной смеси предусмотрено использовать набор приборов: Конус «АзННИ», прибор ВИКА, имитатора для определения закупоривающей способности и прибор Микаэлиса. 

         6.Выбор  оборудования и  контрольно-измерительных  приборов «КИП».

         6.1. Обоснование выбора  бурового оборудования и КИП. 

         Площадь проектируемых работ располагается  в зоне экстремальных географических и климатических условий. Бурение производится в зимний период в течении двух лет.  Рельеф местности спокойный, проектом предусмотрено высокооборотное алмазное бурение, поэтому используем высокооборотные буровые установки типа УКБ-4П. Достоинства УКБ-4П: малые затраты времени на монтажно-установочные работы, более благоприятными условиями для рабочих.

         Техническая характеристика установки:

         Установка  представляет собой комплекс бурового и электрического оборудования, сведенный  в один технологический блок, перевозимый без разборки. Установка предназначена для бурения вертикальных и наклонных геологоразведочных скважин алмазными и твердосплавными коронками, с отбором керна колонковыми снарядами  и снарядами ССК.

         В качестве привода предусмотрено  использовать электродвигателя. Электроэнергия вырабатывается дизелем  Д37Е-С2 с воздушным охлаждением и запуском от пускового двигателя.

         В состав бурового оборудования установки  входят: грязевый насос        НБ3 120/40 ,труборазворот РЕ-1200, элеватор М3-50-80. В соответствии с уже выбранными размерами бурильных, колонковых и обсадных труб выбираем вспомогательный инструмент: ключи корончатые типа КК, ключи шарнирные трубчатые типа КШ служащие для свинчивания и развинчивания бурильных труб и забойных снарядов. Вспомогательный инструмент для осуществления спускоподъемных операций: подкладные вилки, разъемные хомуты, вертлюг-амортизатор.

         Выбор талевой системы.

         Выбор талевой системы начинают с выбора каната. Разрывное усилие каната определяют по формуле:

         P₁=m^I P_Л, Н;

         Где:m^I=3-3.5-запас прочности,

                Р_Л- грузоподъемность лебедки;

         P₁=3,5*32=112 кН.

         Таким образом, по ГОСТу3077-69 выбираем канат 15,0-Г-1-СС-Л-Н-170

         Где: 15,0- диаметр каната, Г - грузовой, 1- марка  проволоки; оцинкован по группе СС; Л - левой крестовой свивки; Н - нераскручивающийся с разрывным усилием маркировочной группы по временному сопротивлению разрыву 1700 мПа.

         Минимальное количество роликов в талевом  блоке определяют из выражения:

         k≥Q/2P_Л

         k≥20/2*32=0,3 принимаем к=1

         в кронблоке к₁=к+1=1+1=2.

         КИП для контроля параметров режимов бурения установки УКБ-4П применяют те приборы, которые установлены на станке и насосе (дрилометры, манометры, электроприборы). 
 
 
 
 

         6.2.Обоснование выбора  для приготовления промывочных  жидкостей. 

         В качестве промывочных жидкостей  используется эмульсионный раствор на основе сульфатных мыл. Приготавливают раствор в эмульгаторе, непосредственно на буровой. Воду получают путем таяния снега.

         Расход  промыворчной жидкости на буровую установку  в сутки расчитываемпо формуле:

         Q=[(Y₁+Y₂+Y₃)n_C]/m_C  m³/сут;

         Где: Y₁- объем скважины;

                 Y₂-объем резервуаров и отстойноков 2-5 м³

                     Y₃- потеря промывочной жидкости, зависит от трещиноватости горной породы, в среднем Y₃=(2-5)Y₁;

                 n_C- число одновременно бурящихся скважин.

                 m_C –время использования промывочной жидкости.

         Y₁=πD²L/4  m³;

         Где: D- диаметр скважины

                 L- глубина скважины;

         Y₁=3,14*0,059²*300/4=0,82 м³;

         Y₃=4*0,82=3,28

         Q=(0,82+3+3,28)2/2=7,1 м³/сут; 

         6.3. Обоснование выбора  средств очистки промывочной  жидкости от шлама. 

         Для очистки промывочной жидкости от шлама применяют гидроциклонные установки, состоящие из гидроциклона и насоса с электроприводом. Гидроциклонные установки принудительно очищают  структурированные промывочные  жидкости как эмульсионные растворы. 
 

         6.4. Выбор бурового здания. 

         Буровое здание установки УКБ-4П представляет собой объемную металлоконструкцию, обшитую алюминиевыми панелями с  теплоизоляционной прослойкой. Тип  здания ПБЗ-4, размеры 7500х3160х2500. В светлое  время суток освещение естественное, а в ночное искусственное электрическое. Система обогрева помещения – электрическая с помощью электротенов. В холодное время года температура в здании поддерживается не ниже +15⁰ С. Электроснабжение осуществляется от дизельной электростанции, напряжение в сети 380 В. 

         6.5. Выбор тампонажного  оборудования. 

         Для приготовления цементного раствора применяют цементосмесительные  машины СМ-4М. Она предназначена для  доставки сухого цемента и приготовления  раствора для тампонирования. Так  для тампонирования непосредственно применяется комплект для тампонирования ТУ7 состоящий из герметизатора устья скважины, пакера для герметизации ствола скважины и смесителя для тампонирования с непосредственным смешиванием жидкого ускорителя перед тампонированием в скважине. 

         6.6. Составление геолого-технического наряда.

         Установка УКБ-4П с приводом станка от электродвигателя АО2-71-4 мощностью 22кВт. Максимальное усилие подачи на забой 40 кН, вверх 60 кН. Максимальная производительность насоса 120 л/мин, с  давлением 0,2 кПа. Все эти данные соответствуют рассчитанным режимам для твердосплавного и алмазного породоразрушающего инструмента.

         Таким образом, установка УКБ-4П является наиболее рациональной для бурения  геологоразведочных скважин на участке "Канар-Серебрянка". 
 

7.Спец. Вопрос

 
 

Эмульсионные  промывочные жидкости. 

         При алмазном бурении широко применяются  специальные эмульсионные промывочные  жидкости, которые помимо выполнения основных функций промывки (охлаждение породоразрушающего инструмента и  удаление с забоя разрубленной породы), обладают повышенными смазочными и антивибрационными свойствами и активно воздействуют на весь процесс разрушения горных пород. Такими свойствами при различной степени активности в зависимости от характера горных пород и степени минерализации вод обладает ряд жидкостей.

       Наибольший  и практический интерес представляют жидкости, которые приготавливаются из товарных продуктов нефтеперабатывающей, химической, лесотехнической промышленности и апробированы в лабораторных и  производственных условиях. 

       Эмульсии  из кожевенной эмульгирующей пасты.

         Кожевенная  паста – товарный продукт, выпускаемый  отечественными нефтеперобатывающими заводами, представляет собой минеральное  масло средней вязкости, загущенное натровыми мылами синтетических  жирных кислот.

       Пасту вводят в воду в соотношении от 1:2000 до 1:50, т.е. в концентрации 0,5-2,0℅. Указанная концентрация является оптимальной для снижения коэффициента трения, повышения механической скорости бурения и стойкости алмазных коронок. 

       Эмульсия  на основе омыленной  смеси гудронов.

         Омыленную смесь гудронов применяют в качестве эмульгирующей добавки к промывочным  растворам при алмазном бурении. Для её приготовления могут быть использованы гудроны технических  или растительных жиров или их смесей.

       Техническая характеристика смеси  гудронов

       Кислотное число, мг КОН …………………………………….60 –70

       Число омыления, мг КОН ……………………………………..180 – 200

       Молярная  масса …………………………………………………475 – 522

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

Содержание  жирных кислот, высвобождаемых при  омы-                             лении.  ℅………………………………………………………52.4- 64

       Температура застывания,  ⁰С ……………………………………≈0

       Смесь гудронов нетоксична, а приготовленная на ее основе эмульсия безвредна; эмульсия ОСГ снижает поверхностное натяжение  воды на границе с воздухом; это  свойство смеси гудрона способствует увеличению механической скорости.