|
| |
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ АКАДЕМИЯ
Курсовой проект по разведочному бурению
студента группы РММ-93 Тимофееевой О.В.
принял: Маковский П.А.
оценка:
.
1.2. Выбор проектной конструкции скважины
Под конструкцией скважины понимают характеристику буровой
скважины, определяющую изменение её диаметра с глубиной, а 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 проектному геологическому разрезу
ведут снизу вверх. Бурение в интервале 0 - 15 м предполагается
вести с применением твердосплавных коронок, в интервале 15-780 м
алмазными 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
поэтому его необходимо перекрывать обсадными трубами. Глубина
бурения под эту обсадную колонну должна превышать 15 метров с
таким расчетом, чтобы обсадные трубы были посажены в твердые мо-
нолитные породы. Принимаем ее равной 18 м. Низ обсадной трубы
должен быть затампонирован . Диаметр выбранных обсадных колонн
определяем снизу вверх. Для прохождения коронки диаметром 59 мм
минимальный 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 диаметром 93
мм. Эта обсадная колонна будет являться и направляющей трубой.
Выбор бурового оборудования и инструмента
2.1. Выбор бурового агрегата
В состав буровой установки 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 глубину и диаметр бурения, а также угол наклона
скважины, выбираем буровой станок УКБ-5п. Он предназначен для бу-
рения геологоразведочных скважин твердосплавными коронками диа-
метром 93 мм до 500 м и алмазными 59 мм - до 800 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. Длина бурильной свечи 14 м. В качестве привода
принимаем электродвигатель мощностью 30 кВт.
Комплектуем буровую установку плунжерным насосом НБ4-320/100.
Производительность насоса 320 л/мин, максимальный напор - 63
кгс/см2. Регулировка количества жидкости,подаваемой в 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. Диаметр коронки 93 мм, она комплектуется колонковыми
трубами на размер меньше.
Интервал 18-780 м сложен частично трещиноватыми пирок-
сен-биотитовыми породами средней категории твердости, поэтому
данный участок будем бурить твердосплавными коронками типа СА1
и частично алмазными коронками типа 01А. Внешний диаметр коронок
59 мм.
Кернователь - часть колонкового набора, предназначенная для
отрыва керна от горной породы и удержания его в колонковой трубе.
Колонковые трубы предназначены для приема и сохранения кер-
на. Принимаем колонковые трубы: для бурения диаметром 93 мм -
колонковые трубы 89/78 мм, длиной 6 м и массой одного метра трубы
- 8,4 кг.
Бурильные трубы
Ориентировочный диаметр для твердосплавных коронок рассчи-
тывается как
dтр = 0.6*Dскв,
и равен 55.8 мм для интервала скважины 0-15 м. диаметром 93 мм.
Так как осевая нагрузка на коронку превышает 1500 Н, а глу-
бина скважины с таким диаметром составляет 15 м., то выбираем
утяжеленные бурильные трубы внешним диаметром 73 мм, внутренний
диаметр 35 мм. масса одного метра трубы 25.5 кг.
Для диаметра 59 мм применяется алмазное и твердосплавное
бурение. колонной из легкосплавных труб типа ЛБТН-54 с наружным
диаметром 54 мм , длиной трубы 4,7 м и погонной массой трубы 4,4
кг/м.
В состав вспомогательного инструмента входят: покладные вил-
ки, ключи для свинчивания и развинчивания бурильных, колонковых и
обсадных труб, труборазвороты, элеваторы.
Труборазворот РТ-1200М для труб диаметром 42, 50 и 63 мм, а
также УБТ диаметром 73, 89 и 108 мм.
Аварийный инструмент применяют для ликвидации аварий в сква-
жинах с бурильными колонковыми и обсадными трубами. Сюда входят
метчики, домкраты, ловушки секторов матриц и др.
2.3. Выбор буровых вышек или мачт
Основными параметрами вышки (мачты), по которому определяют
пригодность ее для данных условий бурения, являются высота и
грузоподъемность. Высота вышки H определяется в зависимоси от
длины свечи:
H = k*l,
где l - длина свечи ;
k - коэффициент, учитывающий величину переподъема обычно
k=1,3 - 1,5).
Примем k = 1,5, тогда H = 36 м.
С условиями бурения принимаем 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:
Qкр = Kдоп(aqбтlбт+qубтlубт)(1-rж/r)cosQср(1+ftgQср),
где qбт, qубт - веса бурильных труб и УБТ;
a - коэффициент, учитывающий вес бурильных труб,
a = 1,06 - 1,1;
r - плотность материала труб;
rж - плотность очистного агента;
Qср - средний зенитный угол скважины;
f - коэффициент трения бурильных труб о стенки скважины,
f = 0,3 - 0,5;
Kдоп - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления,
Kдоп = 1,3 - 1,4.
Примем a = 1,09.
Нагрузка на крюке равна 5,3 т.
Нагрузку на кронблочную раму буровой мачты определяют как
Qо = Qкр(1+1/mhт),
где Qкр - максимальная нагрузка на крюке;
m - число подвижных струн талевой системы
m = Qкр/(Pлhт);
Pл - грузоподъёмность лебедки бурового станка;
hт - КПД талевой системы, hт = 0,97 - 0,88;
Свободный конец талей будет закреплен на кронблоке. Число
подвижных струн талевой системы m=2.
Нагрузка на кронблочную раму равна 8.3 т., что не превышает
номинальной нагрузки.
Технология бурения геологоразведочных скважин
3.1. Выбор очистного агента
Для промывки скважины на интервале глубин от 0 до 15 м при-
меняется глинистый раствор, который закрепляет стенки скважины.
Для интервала от 15 м до 780 м применяется эмульсионный
раствор с добавкой клея КМЦ или жидкого стекла, которая уменьша-
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
Сос=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 780 м осевое давление на твердосплавные коронки
составляет 3600 Н; число оборотов на интервале глубин от 0 до
580 м для твердосплавных коронок равно 400 об/мин; на интервале
от 580 до 750 - 200 об/мин. Расход промывочной жидкости указан 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 - 8000 Н и на интервале от 750 до 780 м - 6000 Н.
Осевое давление определялось по формуле:
C =C *F,
где С - удельная нагрузка на 1 см2 площади торца коронки,
Н/см2; F - площадь торца, см2
Определение затрат мощности на бурение скважины
Затраты мощности на бурение без учета затрат мощности на
привод насоса:
Nд=Nст+Nрз+Nхв+Nдоп
Потеря мощности в станке определяется по формуле:
Nст=N(4.35*10-2+1.7*10-4*n)+0.4*p,
где N номинальная мощность двигателя кВт;
n частота вращения
р давление в гидросистеме станка
Затраты мощности на разрушение пород:
Nрз=(b*m*Cос*(R+r))/1950000,
где b 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 внутренний радиусы
коронки, см; С осевое давление, Н;
Затраты мощности на холостое вращение бурильной колонны при
низких скоростях:
Nхв=1.8kc2qd2nL, где
k = 1.5,
q масса одного метра бурильных труб кг/м,
d диаметр бурильных труб см,
L глубина скважины м,
Дополнительная мощность и мощность двигателя:
Nдоп=3.4*10-7*snCос, 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 МПа*
Выбранный насос НБ4-320/63 развивает давление 6,3 МПа, 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 инструмента с определенной скоростью вращения барабана
лебедки с учетом полного использованием мощности можно опреде-
лить по формуле:
l=1020*N*h/ (K*a*q*(1-r/r)*cosQ*(1+f*tgQ)*v), где
h - к.п.д. передач от двигателя до крюка = 0.8-0.85,
N номинальная мощность двигателя кВт.
График рационального режима спуско-подъемных операций при-
веден в приложении.
Расчет проектного профиля
Так как минимальный угол встречи должен быть более 30 гра-
дусов, то минимальный конечный зенитный угол должен быть более
10 градусов ( угол падения пласта равен 70 градусов)
Расчет проектного профиля скважины выполнялся по формулам
приведенным в [1], результаты вычислений приведены в таблице.
Расчетная схема профиля направленной скважины приведена в прило-
жении.
табл.
————————————————————————————————
| параметр | интервал м. |
| ————————————————————|
| | 0-230 | 230-780 |
———————————————————————————————|
| I | 0.04 | 0.05 |
| Qн | 0 | 9.24 |
| Qк | 9.24 | 40 |
| y | 230 | 550 |
| x | 18.59 | 253.24 |
| L | 230 | 557 |
————————————————————————————————
Определение времени бурения типовой скважины и числа однов-
ременно работающих буровых установок.
Число одновременно работающих буровых установок для выпол-
нения определенного объема работ определяется формулой:
Z= Lo/(Lmthu) , где
Lo заданый объем работ, м;
Lm средняя скорость бурения, станко-месяц;
hu коэфф. использования буровых установок;
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
| |
|
