Рекомендуемые режимы при бескерновом бурении

Вариант 1

Исторические сведения о развитии бурового дела

Первые сведения исходят из Египта, где бурились скважины при строительстве пирамид и извлечении из недр земли соляных растворов еще 6000 лет тому назад. Китайцы получали из буровых скважин рассолы и выпа­ривали из них соль 2000 лет тому назад.

В ХV-ХVII веках нашей эры на Пермских соляных промыслах бурили скважины глубиной до 100 м, диаметром до 1 м. Бурение производилось вручную, ударным способом с применением деревянных штанг и креплением стенок скважины деревянными обсадными трубами.

Впервые буровые скважины были использованы при разведке месторо­ждений угля в 1850 г. инженером Г.Я. Дорошенко.

В настоящее время преобладает вращательное бурение с твердосплав­ным и алмазным породоразрушающим инструментом.

Вращательное бурение

Наиболее распространенным является вращательное бурение, при кото­ром породоразрушающий инструмент получает вращение от ведущего меха­низма через колонну бурильных труб или шнеков. Вращательное бурение может производиться с разрушением породы по всей площади забоя или по кольцу, когда в центре скважины оставляется колонка неразрушенной породы. Такой способ бурения, называемый колонковым, является основным при поисках и разведке месторождений твердых полезных ископаемых. Колонка неразрушенной породы (керн) извлекается на поверхность и используется для изучения структуры и вещественного состава породы. Колонковое бурение производится породоразрушающими резцами из твердых сплавов или алмаз­ными зернами. Соответственно различают два основных вида колонкового бурения: твердосплавное и алмазное.

Пористость горных пород

Пористость обусловлена наличием в породе пространства, не заполнен­ного твердым веществом. Такую пористость называют абсолютной или физи­ческой. Различают также эффективную пористость, определяемую наличием пор, сообщающихся между собой. Чем выше пористость пород, тем меньше их прочность. В пористых породах часто теряется промывочная жидкость. Поэтому их бурят с промывкой глинистым раствором.

Рейсовая скорость

Рейсовая скорость (м/час) зависит от механической скорости, углубки за рейс, глубины скважины и организации работ в течение рейса. Определя­ется величиной углубки скважины за время, затраченное на все работы от спуска бурового снаряда в скважину до подъема его на поверхность.

                         ,                                     (1)

где h₁ – величина углубки за рейс, м;

  t – время чистого бурения за рейс, час;

  t₁ – время на спуск бурового снаряда в скважину в час;

 t₂ – время на подготовку к бурению, час;

   t₃ – время на перекрепление зажимных патронов и наращивание бурильной  колонны, час;

   t₄ – время на подготовку к подъему снаряда, час;

   t₅ – время на подъем снаряда из скважины, час;

   t₆ – время на смену колонкового снаряда или породоразрушающего      инструмента.

41 Количество промывочной жидкости, подаваемой на забой сква­жины

    Количество промывочной жидкости, которое нужно подавать в скважи­ну для ее очистки, определяется по формуле:

                                                     Q = V_n·F, л/с                                                    (2)

где V_n – скорость восходящего потока промывочной жидкости в коль­цевом зазоре   между стенками скважины и колонной бурильных труб, дм/с (обычно V_n = 2,5÷6 дм/с).

Практически необходимое количество закачиваемой в скважину промы­вочной жидкости чаще определяют из расчета на 1 мм диаметра коронки:

                                                          Q = q ·D,                                                      (3)

где q – удельный расход промывочной жидкости на 1 мм диаметра ко­ронки,      л/мин;

   D – диаметр коронки, мм.

Водоотдача промывочного раствора

Водоотдача характеризует способность глинистого раствора отдавать свободную воду пористым породам, в результате чего происходит глиниза­ция стенок скважины. Показателем водоотдачи является количество воды (см³), отфильтровывающейся в течение 30 мин из 120 см³ глинистого раство­ра через бумажный фильтр диаметром 75 мм под избыточным давлением в 1 кгс/см². Водоотдача глинистых растворов в нормальных условиях не должна превышать 20-25 см³ за 30 мин.

В осложненных условиях бурения по рыхлым, неустойчивым породам для предупреждения обвалов и прихватов снаряда водоотдачу глинистого раствора посредством химической обработки снижают до 5-6 и даже 2-3 см³ за 30 мин.

Рекомендуемые режимы при бескерновом бурении

Рекомендуемые режимы бурения шарошечными долотами,например, для диаметра бурения 112 мм составляют для категории буримости VШ-IХ в среднем:

1) осевая нагрузка на долото да Н – 2500-300;

2) частота вращения    – 150-250 об/мин;

3) расход промывочной жидкости – 150-180 л/мин.

Рекомендуемые режимы бурения лопастными долотами, например, для

диаметра 112 мм составляют для категории буримости I-Ш в среднем:

1) осевая нагрузка на забой да Н – 800-10000;

2) частота вращения   – 203-231 об/мин;

3) расход промывочной жидкости – 200-300 л/мин.

Для создания необходимой нагрузки на долото диаметром 76 мм и вы­ше, а также для обеспечения нормальных условий работы бурильных труб и предотвращения искривлений ствола скважины необходимо применять утя­желенные бурильные трубы (УБТ). Общий вес УБТ должен быть больше осе­вой нагрузки на 20-30%.

В качестве промывочных жидкостей при бескерновом бурении могут применяться как глинистые растворы, обработанные соответствующимиреа­гентами (КМЦ, УСУР и др.), так и техническая вода.