Глава 3. Выбор бурового оборудования

Российский Государственный Геологоразведочный Университет имени Серго Орджоникидзе

 

 

Курсовой проект.

По курсу «Бурение скважин»

 

Выполнил: студентка группы РМ-10-3

Точилина Екатерина

Проверил: доцент кафедры бурения

Назаров А.П.

 

 

Москва 2012

Содержание.

 

 

1. Введение……………………………………………………………………4

2. Глава 1. Выбор способа бурения………………………………………...5

3. Глава 2. Построение проектной конструкции скважины………………5

4. Глава 3. Выбор бурового оборудования……………………………….8

5. Глава 4. Выбор бурового инструмента………………………………….10

6. Глава 5. Технология бурения геологоразведочных скважин…….……13

7. Глава 6. Расчет профиля скважины………………………………………15

8. Глава 7. Составление геолого-технического наряда…………………….17

9. Глава 8. Ликвидация скважины…………………………………………...19

11. Список используемой литературы……………………………………….20

 

Вариант 2.

 

Геологический разрез

номер слоя	Мощность слоя, м	Описание пород (вид полезного ископаемого)	Категория пород по буримости
от	до	Всего
				Грунтовый слой	II
				Глинистые сланцы	VII
				Гнейс трещиноватый	VIII
				Кварц сливной	XII
				Гнейс	VIII
				Пегматит редкоземельный	IX-XI
				Гнейс	VIII
Особые условия: Кернометрия скважины

 

Введение.

По целевому назначению скважины подразделяются на добычные, геологоразведочные и технические. Бурение геологоразведочных скважин является основным способом поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. В данной курсовой работе необходимо составить проект бурения скважины для детальной разведки твердого полезного ископаемого.

При изучении курса студенты должны приобрести теоретические сведения и практические навыки решения задач, связанных с составлением проекта на бурение разведочных скважин, научиться ориентироваться в различных способах бурения скважин, самостоятельно строить проектные конструкции скважин, выбирать буровое оборудование и инструмент, определять рациональную технологию бурения.

Каждому из нас был выдан преподавателем индивидуальный вариант, в котором есть все необходимые начальные сведения, для построения проектной конструкции скважины.

 

 

Глава 1. Выбор способа бурения

Выбор способа бурения скважин зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются: целевое назначение скважины, тип полезного ископаемого, физико-химические свойства горных пород.

В данном курсовом проекте необходимо составить проект бурения скважины для детальной разведки твердого полезного ископаемого. Тип полезного ископаемого моего варианта – пегматит редкоземельный.

Бурение геологоразведочных скважин осуществляется механическим способом, при котором горная порода на забое разрушается под воздействием породоразрушающего инструмента. Основным способом бурения разведочных скважин является механическое вращательное бурение. По всей длине скважины производится отбор керна, поэтому применяется механическое колонковое бурение. При колонковом бурении горная порода разрушается по кольцевому забою, а в центре скважины остается ненарушенный столбик породы – керн. Керн извлекается на поверхность и используется для изучения структуры и вещественного состава горных пород. Колонковое бурение является основным способом разведки месторождений твердых полезных ископаемых. В зависимости от типа применяемого породоразрушающего инструмента различают два вида колонкового бурения: твердосплавное и алмазное.

Твердосплавное бурение целесообразно применять при бурении мягких и средней твердости пород до VIII категории по буримости. Алмазное бурение применяют при бурении твердых и крепких пород от VI до XII категории по буримости. Исходя из выше приведенного материала, бурение скважины данного проекта будет таким:

1-2 слои – твердосплавное бурение,

3-7 слои – алмазное бурение.

 

 

Глава 2. Построение проектной конструкции скважины.

 

Конструкция – характеристика буровой скважины, определяющая ее глубину и направление, диаметр на различных интервалах глубины, количество, диаметр и глубину спуска обсадных колонн.

Исходными данными для построения проектной конструкции разведочной скважины являются: глубина и угол залегания полезного ископаемого, физико-механические свойства и горно-геологические условия залегания пород, выбранный способ бурения.

Глубина скважины данного проекта – 300 метров, угол наклона - 90^о

Определение диаметров скважины на различных интервалах глубины производится снизу вверх, начиная с определения диаметра последнего интервала скважины (конечный диаметр бурения). При бурении разведочных скважин на твердые полезные ископаемые конечный диаметр бурения определяется предварительностью керновой пробы и размерами скважинного геофизического оборудования.

Минимально допустимый диаметр керна, который удовлетворяет требованиям качественного опробования продуктивного пласта, зависит от степени изменчивости залегания пласта полезного ископаемого. Минимально допустимый диаметр керна редкометалльного пегматита – 42-60 мм. Значит конечный диаметр скважины – 76 мм (запасной 59 мм).

После определения конечного диаметра бурения необходимо: наметить участки, требующие закрепления стенок скважины обсадными трубами: выбрать размеры и наметить глубины спуска обсадных колонн.

Обсадные трубы применяют для закрепления устья скважины, предохранения его от размыва, отвода промывочной жидкости в желоба (первая обсадная колонна называется направляющей), для разобщения водоносных горизонтов, закрепления неустойчивых пород и изоляции интервалов, где возможна утечка промывочной жидкости (вторая обсадная колонна называется кондуктором, все следующие – техническими колоннами). Нижний конец (башмак) обсадной колонны должен на 5-10 м находится ниже интервала пород, требующих крепления.

Интервал от 0 до 4м (грунтовый слой) необходимо закрепить – установить направляющую. Пространство между направляющей и стенками скважины необходимо зацементировать.

На интервале от 3 до 90 м залегают глинистые сланцы, которые не нуждаются в закреплении, поэтому этот слой не закрепляем обсадными трубами.

На интервале от 90 до 110 м залегает гнейс трещиноватый, поэтому целесообразно закрепить этот слой обсадными трубами (кондуктором). Башмак должен быть зацементирован.

Глубина бурения под кондуктор должна превышать 110 м с тем расчетом, что бы обсадные трубы были посажены в твердые монолитные породы. Принимаем глубину 115 м.

Остальные интервалы не нуждаются в закреплении обсадными трубами.

 

Номер слоя	Интервал, м	Наименование пород	Категория пород по буримости	Конструкция скважины
от	До	всего
				Грунтовый слой	II	Ø 151   Ø 127 4м     Ø 112     Ø 89     115м     Ø 76     300м
				Глинистые сланцы	VII
				Гнейс трещиноватый	VIII
				Кварц сливной	XII
				Гнейс	VIII
				Пегматит редкоземельный	IX - XI
				Гнейс	VIII

 

Глава 3. Выбор бурового оборудования.

 

Бурение разведочных скважин производится установками, в состав которых входят: буровой станок, насос и их привод (электродвигатели или двигатели внутреннего сгорания), буровая вышка или мачта, транспортная база, буровое здание, система очистки промывочной жидкости, КИП.

Выбор бурового оборудования определяется проектной конструкцией скважины, способом бурения, параметрами бурового инструмента, а также требованиями к транспортабельности буровой установки.

Для вращательного бурения колонковым способом применяются станки со шпиндельными или подвижными вращателями, оборудованные гидравлическим механизмом подачи, что позволяет создавать необходимую осевую нагрузку на забой при любой глубине и направлении скважины.

На основании проектной глубины скважины, выбранного конечного диаметра и способа бурения производится выбор буровой установки и оборудования, входящего в её состав.

Учитывая глубину и диаметр бурения, а также угол наклона скважины, выбираю буровой станок УКБ-4. Он предназначен для бурения геологоразведочных скважин алмазными коронками диаметром 59 мм на глубину 500 м. Буровой станок УКБ-4 имеет высокие скорости вращения шпинделя, что особенно важно при бурении алмазными коронками.

В качестве привода может быть использован электродвигатель мощностью 22 кВт. В комплект буровой установки входит мачта БМТ-4А, буровой насос НБ-3.

Передвижная буровая установка УКБ-4П представляет собой комплекс бурового и энергетического оборудования, сведенный в один технологический блок, перевозимый без разборки железнодорожным транс­портом и по автомобильным дорогам.

Буровой станок СКБ-4 с вращателем шпиндельного типа имеет моноблочную конструкцию с продольным расположением лебедки и единым приводом на вращатель и лебедку.

К особенностям станка относятся, высокая частота вращения шпинделя и рациональное распределение диапазона скоростей, плавность подачи буро­вого инструмента с помощью новой гидросистемы с напорным золотником и дросселем на сливе, возможность бурения снарядами со съемным керно-приемником, для чего увеличен диаметр проходного отверстия шпинделя; ос­нащение усовершенствованной системой автоматического перехвата ведущей трубы в процессе бурения без остановки вращения; установка указателя давления на забой, вольтметра и киловаттметра, которые обеспечивают до­статочную информацию о технологическом процессе. В станке применены автомобильная коробка скоростей и муфта сцепления автомашины ЗИЛ-131, имеющие высокую надежность.

Нагнетательный и всасывающий шланги бурового насоса НБЗ-120/40 подсоединены к трубопроводам, проложенным в буровом здании. Трубопро­воды соединены гибкими шлангами с вертлюгом-сальником и емкостью для промывочной жидкости.

Мачта оснащена кронблоком, рассчитанным на работу с одно- и двухструнной талевой оснасткой, площадкой для вер­хового рабочего, штангоприемником с отбойной дугой, лестницей для подъе­ма на площадку. Спуско-подъемные операции ведутся с помощью полуав­томатического элеватора МЗ-50/80, который при наклонном бурении пере­мещается по направляющему тросу.

Буровое здание представляет собой объемную металлоконструкцию, об­шитую алюминиевыми панелями с теплоизоляционной прослойкой. Полезная площадь здания 21 м². Здание имеет специальный выд­вижной тамбур для увеличения рабочей площади при ведении буровых ра­бот. При переводе буровой установки в транспортное положение выдвижной тамбур убирается внутрь здания. В потолке бурового здания расположен люк для пропуска талевой системы и бурильных труб при спуско-подъемных операциях.

Транспортная база установки состоит из двух подкатных тележек с пневматическими шинами. Подкатные тележки снабжены колодочными тор­мозами с пневматическим приводом от тяговой машины, а также сигналь­ными и габаритными осветительными приборами. Для соединения с транспортной базой установка поднимает­ся с помощью гидравлических дом­кратов и крепится специальными устройствами. Транспортная база обеспечивает передвижение установ­ки с помощью тягача со скоростью до 40 км/ч. На близкие расстояния установка может передвигаться во­локом на полозьях основания буро­вой мачты.

 

Техническая характеристика УКБ-4:

Начальный диаметр, мм……………………..151

Угол бурения, градус…………………………70-90

Тип вращателя………………………………….шпиндельный

Частота вращения, об/мин……………………120;260;340;410;540;720;1130;1500

Диаметр проходного отверстия шпинделя, мм…….75

Диаметр бурильных труб,мм……………………….68;54;50;42

Механизм подачи………………………………..поршневой гидравлический с автоперехватом

Длина хода подачи, мм………………………….500

Максимальное усилие подачи, кН……………. вниз…….65, вверх……..85

Грузоподъемность лебедки, кН…………………35

Скорость навивки каната на барабан, м/c………0,8; 1,75; 2,7; 3,6

Состав буровой установки

Тип установки………..УКБ-4

Буровой станок……....СКБ-4

Буровая мачта трубчатая……БМТ-4А

Насосная установка……НБ3-120/40

Передвижное буровое здание….ПБЗ-4

Труборазворот………………РТ-1200