Контрольная работа № 1. Буровые станки, бурение скважин

Буровые станки, бурение скважин

Рабочая программа, методические указания и контрольные задания

учебной дисциплины для студентов направления 130300 "Прикладная геология" специальностей: 130301 “Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых" и 130302 "Поиски и разведка подземных вод и инженерно геологические изыскания".

Заочная форма обучения

 

Институт геологии и нефтегазового дела

Обеспечивающая кафедра – Бурение скважин

Курс 4

Семестры 8,9

Распределение учебного времени

Лекции 12 часов

Лабораторные занятия 8 часов

Курсовая работа в 9семестре

Самостоятельная работа 58 часов

Объем по учебному плану 102 часа

Экзамен 8 семестр

Диф. зачёт 9 семестр

 

Томск 2009

1. Рабочая программа составлена на основе ГОС ВПО по направлению 130300 "Прикладная геология"для специальностей: 130301 “Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых" и 130302 "Поиски и разведка подземных вод и инженерно геологические изыскания", утвержденного 03.03.2000 г. и ОС ТПУ, утвержденного "_15_" марта 2001 г.

 

2. Разработчик

Доцент кафедры бурения скважин ______________Брылин В.И.

 

3. Зав. обеспечивающей кафедры бурения скважин

______________ Евсеев В.Д.

 

4. Рабочая программа согласована с выпускающими кафедрами специальности; соответствует действующему учебному плану

 

Зав. выпускающей кафедрой геологии, минералогии и разведки МПИ ________________ Мазуров А.К.

 

Зав. выпускающей кафедрой гидрогеологии, инженерной геологии и гидроэкологии ________________ Шварцев С.Л.

 

 

АННОТАЦИЯ

Бурение скважин является основным техническим средством при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, позволяющим с минимальными затратами и в сжатые сроки получить достоверные сведения о строении месторождения и распределении полезных ископаемых. Для специалистов геологов и гидрогеологов курс «Буровые станки, бурение скважин» – одна из важнейших дисциплин.

В рабочей программе курса представлены: цели и задачи изучения дисциплины; содержание теоретического раздела дисциплины, охватывающего основные вопросы, связанные с сооружением геологоразведочных и водозаборных скважин; перечень лабораторных работ с их краткой аннотацией; содержание контрольных работ; список литературы.

 

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью изучения дисциплины «Буровые станки, бурение скважин» является приобретение студентами знаний, позволяющих самостоятельно и творчески решать целый комплекс вопросов, связанных с сооружением скважин.

Студент должен знать:

· основные термины и определения;

· историю развития, проблемы и перспективы бурения геологоразведочных и гидрогеологических скважин;

· свойства горных пород и методику определения их категории по буримости;

· виды, свойства и области применения промывочных жидкостей;

· устройство и работу буровых станков, насосов, специальных технических средств;

· методику построения конструкций скважин, их трасс и расчета технико-экономических показателей;

· основные мероприятия по охране окружающей среды.

Студент, изучивший дисциплину, должен уметь:

· определять категории горных пород и свойства промывочных жидкостей;

· обосновывать выбор породоразрушающего, основного и вспомогательного инструмента; бурового оборудования и специальных технических средств;

· разрабатывать технологию бурения скважин;

· разрабатывать технологию применения специальных технических средств;

· вести необходимую геологическую документацию;

· анализировать результаты производственной деятельности.

Цель преподаваемой дисциплины достигается за счет:

· теоретического изучения комплекса вопросов по сооружению скважин;

· практического освоения на лабораторных занятиях приборов и методики определения категории горных пород, свойств промывочных жидкостей;

· изучения устройства и принципа действия специальных технических средств (двойные колонковые трубы, отклонители, тампонажные устройства) с их сборкой, разборкой и регулировкой);

· изучения устройства действующего бурового оборудования, технологического и вспомогательного инструмента;

· выполнения курсовой работы, включающей в себя: обоснование конструкции и трассы скважин, выбор технологического и вспомогательного инструмента, бурового оборудования и специальных технических средств; разработку технологии бурения и выполнения необходимых расчетов, эскизов, графических построений;

· самостоятельной работы с научно-технической, патентной и учебной литературой.

 

СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

 

Раздел 1. Общие сведения о буровых работах

 

Роль, назначение и объемы буровых работ в геологоразведочной службе и народном хозяйстве. Задачи, решаемые буровыми скважинами. Основные термины и определения.

Общая схема буровой установки. Основные процессы и операции, выполняемые при бурении скважин. Краткие исторические сведения. Роль отечественных ученых в развитии техники и технологии бурения скважин.

 

Методические указания

При изучении указанных вопросов необходимо уяснить важнейшую роль буровых работ при разведке месторождений полезных ископаемых, иметь представление о применении бурения при эксплуатации месторождений, бурении вспомогательных и специальных скважин различного назначения. Необходимо уметь дать определения основных элементов скважины. Важным является знание факторов, определяющих конструкцию скважины. Нужно уметь по заданным геолого-техническим условиям составить оптимальные варианты конструкции скважины.

Необходимо иметь четкое представление об общей схеме буровой установки, основном оборудовании, применяемом при бурении, знать основные операции и процессы, связанные с полным циклом сооружения скважин.

При изучении истории развития науки о бурении необходимо особенное внимание обратить на роль русских ученых и инженеров.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Значение буровых работ на различных стадиях поисков и разведки месторождений.

2. Роль бурения в гидрогеологических и инженерно-геологических исследованиях, а также при сейсморазведочных работах.

3. Что такое буровая скважина и ее основные элементы.

4. Глубины и стандартные номинальные диаметры разведочных и эксплуатационных скважин.

5. Перечислить основные факторы, влияющие на конструкцию скважины.

6. Зарисуйте общую схему буровой установки. Поясните назначение каждого элемента, узла.

7. Назовите основные процессы и операции при сооружении скважины.

8. Назовите имена крупнейших русских ученых и инженеров, их работы в области бурения скважины.

 

Раздел 2. Механические свойства горных пород, способы их разрушения. Удаление продуктов разрушения при бурении скважин.

 

Свойства горных пород и их влияние на процессы бурения (минералогический состав и структурно-текстурные особенности, твердость и прочность, абразивность, плотность, вязкость и хрупкость, трещиноватость, кливаж, пористость, водообильность). Анизотропия механических свойств горных пород и классификация пород по буримости. Способы определения буримости горных пород.

Способы разрушения горных пород при бурении и их классификация. Способы бурения скважин и их классификация.

Основные способы очистки забоя скважины от продуктов разрушения: механический, гидравлический, пневматический. Схемы промывки скважин и основные виды промывочных жидкостей. Условия их применения.

Глинистые растворы, их функции. Природные глины и определение их пригодности для приготовления глинистых растворов. Основные свойства глинистых растворов и способы их определения. Реагенты для обработки глинистых растворов. Приготовление и очистка глинистых растворов от шлама.

 

Методические указания

При изучении свойств горных пород необходимо усвоить влияние каждое из свойств на процесс бурения. Необходимо обратить внимание на понятие об анизотропии механических свойств горных пород и ее влияние на скорость бурения и искривление скважин. Буримость горных пород является их важнейшей характеристикой, поэтому необходимо знать способы определения буримости и применяемые в настоящее время классификации горных пород по буримости.

Изучая способы разрушения горных пород необходимо обратить особое внимание на те способы, которые применяются при бурении разведочных скважин. При этом нужно иметь представление об особенностях процесса разрушения пород, знать условия применения каждого способа, его особенности.

Рассматривая вопросы удаления продуктов разрушения с забоя скважины, нужно обратить внимание на глинистые растворы. При этом необходимо знать, какие природные глина используются для приготовления растворов, как в полевых условиях определить их свойства. При изучении свойств глинистых растворов нужно не только знать как они определяются, но иметь четкое представление о влиянии каждого свойства на процесс бурения. Нужно знать основные химические реагенты для обработки глинистых растворов и способы их введения в растворы.

 

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные свойства горных пород и поясните их влияние на процессы бурения.

2. Дайте определение буримости горных пород.

3. Классификации горных пород при вращательном, ударно – канатном бурении.

4. Какие существуют способы для определения категории горных пород по буримости?

5. В каких случаях необходим хронометраж для определения категории пород по буримости?

6. Что такое анизотропия механических свойств горных пород и ее влияние на процессы бурения?

7. Как влияют геолого-технические условия на выбор способа бурения?

8. Как происходит процесс разрушения породы забоя при вращательном (алмазным, твердосплавным и шарошечным инструментом) и ударном способах бурения?

9. Особенности процесса разрушения при бурении шарошечными долотами.

10. Условия применения различных способов разрушения горных пород при бурении разведочных скважин.

11. Назвать способы и виды агентов для удаления продуктов разрушения с забоя скважины и условия их применения.

12. Влияние минералогического состава глин на показатели глинистых растворов. Что такое бентонитовая глина?

13. Как в полевых условиях определить пригодность природной глины для приготовления буровых растворов?

14. Поясните строение частиц глинистого раствора.

15. Назовите основные химические реагенты для обработки глинистых растворов.

16. Какими свойствами должны обладать глинистые растворы при, бурении в условиях поглощения промывочной жидкости, в условиях обвалов, в условиях набухания стенок скважину?

17. Какими реагентами нужно обработать глинистый раствор для бурения в интервалах обвалов и поглощений промывочной жидкости?

18. Как определить необходимое количество глины и воды для приготовления глинистого раствора определенного веса?

19. Как приготовить глинистый раствор для борьбы с возможным фонтанированием скважины?

20. Назвать и пояснить примеры использования солевых растворов, эмульсионных растворов, аэрированных жидкостей.

21. Как приготавливается глинистый раствор?

22. Способы очистки глинистых растворов от шлама.

23. Схема работы гидроциклона.

24. Преимущества и недостатки сжатого воздуха как агента для выноса частиц с забоя.

25. Привести примеры комбинированных способов удаления продуктов разрушения с забоя.

26. Изобразить и пояснить схемы прямой, обратной и комбинированной промывок.

 

Раздел 3. Техника и технология бурения колонковых скважин.

 

Введение

Области применения колонкового бурения скважин, основные особенности. Области применения основных разновидностей колонкового бурения. Общая схема колонкового снаряда.

 

Тема 1. Буровой инструмент

 

Общая характеристика бурового инструмента по его назначению: Технологический (основной), вспомогательный, аварийный, специальный инструмент.

Технологический буровой инструмент. Твердосплавный породо-разрушающий инструмент. Армирование коронок резцами из твердых сплавов. Твердые сплавы, формы резцов, схемы расположения в коронке. Коронки крупно-, мелко- и микрорезцовые. Ребристые и самозатачивающиеся коронки. Типоразмеры коронок и области их применения. Коронки для ударно-вращательного бурения.

Алмазный породоразрушающий инструмент. Общая характеристика алмазов, применяемых в бурении. Основные конструкции коронок: однослойные и импрегнированные. Типы матриц и способы изготовления коронок. Типоразмеры коронок, их маркировка и область применения. Алмазные расширители – калибраторы.

Шарошечный породоразрушающий инструмент. Конструкции шарошечных долот, коронок, калибраторов и расширителей. Типоразмеры, области их применения.

Колонковые и шламовые трубы. Назначение, размеры. Кернорватели. Назначение, конструкции и область их применения.

Стальные бурильные и утяжеленные трубы. Легкосплавные бурильные трубы. Способы соединения бурильных труб. Условия работы бурильных труб и нагрузки, действующие на бурильную колонну в процессе бурения и спуско-подъемных операций. Выбор бурильных труб. Типоразмеры бурильных труб.

Вспомогательный буровой инструмент. Обсадные трубы. Назначение и условия их применения. Виды обсадных колонн. Способы их соединения. Типоразмеры обсадных труб.

Аварийный инструмент. Ловильный инструмент: колокол, метчик, ерш. Вспомогательный инструмент, печать, отклоняющий крюк, выбивной снаряд, труборезы, труболовки.

 

Методические указания

Вращательное колонковое бурение является основным разделом курса, поэтому разделу техники и технологии колонкового бурения должно быть уделено соответствующее внимание. При этом, прежде всего, нужно получить полное представление об условиях применения колонкового бурения вообще и его разновидностей, в частности. Изучение раздела начинается со знакомства с буровым инструментом. Здесь нужно уметь выделить группы инструмента по его назначению. Особенно обратить внимание на породоразрушающий инструмент. По каждой группе коронок и долот нужно знать:

1. Общую схему и процесс разрушения породы.

2. Конструктивные особенности.

3. Основные типы и марки. Условия их применения.

В результате изучения первой темы нужно уметь правильно выбрать породоразрушающий инструмент для бурения по данной породе, составить полную компоновку колонкового снаряда и бурильной колонны с указанием необходимых деталей и их размеров. При этом иметь понятие о вспомогательном инструменте, который необходим в процессе бурения скважины.

 

Вопросы для самопроверки

1. Перечислить основные положительные стороны колонкового бурения и недостатки способа.

2. Перечислить разновидности колонкового бурения и указать области их применения.

3. Какие типы твердосплавных коронок применяются в мягких породах, в породах средней твердости, в абразивных и трещиноватых породах?

4. В чем состоит процесс самозатачивания коронки?

5. Каковы отличительные особенности коронок для ударно-вращательного бурения.

6. Что такое овализованные и гранулированные алмазы?

7. Что такое одногослойная и импрегнированная коронки, и в каких породах от применяются?

8. Как маркируются алмазные коронки?

9. При каких условиях алмазная коронка выбраковывается?

10. В чем заключается рациональная отработка алмазных коронок?

11. Для чего применяются утолщенные алмазные коронки?

12. В каких условиях применяются долота (для бурения сплошным забоем)?

13. Типы породоразрушающих элементов шарошек в долотах?

14. Вычертите схемы пикобуров.

15. Что такое лопастные долота и условия их применения?

16. Назвать ряд стандартных размеров колонковых и шламовых труб (по диаметрам).

17. Почему при алмазном бурении необходим кернорватель?

18. В чем преимущества и недостатки муфтово-замкового соединения бурильных труб по сравнению с ниппельным?

19. С какой целью применяются утяжеленные (УБТ) и легкосплавные бурильные трубы?

20. От чего зависит общая длина колонны УБТ?

21. Какие виды напряжений имеют место в верхнем и нижнем сечении бурильных труб?

22. Что такое нулевое сечение бурильных труб?

23. Какие факторы влияют на допустимый диаметр керна?

24. При каких условиях бурильные трубы выбраковываются?

25. Как колонковый снаряд присоединяется к бурильным трубам?

26. Что такое фрезерный и тройной переходники?

27. Начертите простейшую схему промывочного сальника.

28. Как соединяются обсадные трубы?

29. Что такое «потайная» обсадная колонна?

30. Чем оснащается нижняя часть обсадной колонны?

31. Какой минимальный набор инструмента необходимо иметь для выполнения спуска и подъема бурильных труб?

32. Назначение колокола, метчика.

 

Тема 2. Конструкции колонковых скважин для разведки твердых полезных ископаемых и их проектирование.

 

Конструкции скважин. Порядок проектирования. Исходные данные для проектирования.

 

Тема 3.Технологические режимы бурения скважин

 

Определение понятия «режим бурения». Оптимальные, рациональные и специальные режимы бурения. Параметры режимов бурения. Факторы, влияющие на выбор параметров режима бурения. Влияние свойств горных пород на режимы бурения. Общая методика расчета режимов бурения.

Бурение скважин твердосплавным породоразрушающим инструментом (ПРИ). Компоновка снаряда для бурения с отбором керна.

Режимы и технология бурения коронками с резцами из твердых сплавов. Область применения, выбор типа коронки. Компоновка снаряда для бескернового бурения. Режимы и технология бурения. Выбор типа долота.

Бурение скважин алмазным породоразрушающим инструментом.

Общие сведения об условиях работы алмазного ПРИ. Компоновка снаряда при бурении алмазными коронками и долотами. Влияние параметров режима бурения на эффективность разрушения горных пород алмазным ПРИ.

Рациональные способы отработки алмазных коронок и долот. Выбор алмазного ПРИ.

Бурение скважин шарошечными долотами. Компоновка снаряда при бурении шарошечными долотами. Влияние параметров режима бурения на механическую скорость. Принципы отработки шарошечного ПРИ. Выбор типа шарошечного долота.

Ударно-вращательное бурение скважин. Общие сведения об условиях ударно-вращательного бурения. Компоновка бурового снаряда. Параметры режима бурения. Выбор типа породоразрушающего инструмента. Технология ударно-вращательного бурения скважин с применением гидро- и пневмоударников.

Ударно-канатное бурение (УКБ), преимущества и недостатки. Принципиальная схема УКБ. Принципиальная схема станка УКБ. Основные современные технические средства УКБ и их технические характеристики. Технологический инструмент: долота, ударные и раздвижные штанги, канатные замки, желонки и пробоотборники. Технология бурения разведочных и водозаборных скважин. Классификация горных пород по буримости ударно-канатным способом на россыпях. Классификация пород по устойчивости стенок скважин. Технологические схемы УКБ. Технология бурения и параметры УКБ. Производство работ при сооружении разведочных и эксплуатационных скважин.

 

Методические указания

 

При изучении технологических режимов бурения применительно к каждому типу породоразрушающего наконечника необходимо обратить внимание на следующие вопросы:

а) компоновка колонкового снаряда;

б) область применения;

в) особенности технологических режимов бурения;

г) влияние буримости горних пород и их других природных особенностей (абразивность, трещиноватость и т.д.) на технологические режимы бурения.

д) способ и технология заклинки керна.

е) влияние способа бурения и технологии на качество геологических результатов.

ж) технико-экономические показатели.

 

Вопросы для самопроверки

1. Начертите схемы колонковых снарядов для бурения с применением твердосплавных и алмазных коронок.

2. С какой целью при бурении долотами (бурение без отбора керна) применяются УБТ?

3. Вспомните еще раз, какие типы твердосплавных коронок применяются в мягких породах, в породе средней твердости, в абразивных и трещиноватых породах?

4. Что такое оптимальный, рациональный и специальный технологический режим бурения?

5. Напишите выражения для расчета осевой нагрузки, частоты вращения снаряда и количества промывочной жидкости.

6. Выберите коронку и назначьте технологический режим бурения по алевролиту, окварцованному песчанику, глине при диаметре коронки 76 мм.

7. Почему при алмазном бурении рекомендуется применение кернорвателя?

8. Выберите коронку и назначьте технологический режим бурения по крупнозернистому граниту и кварцитам при диаметре коронки 59 мм.

9. В чем заключаются рациональные способы отработки алмазных коронок?

10. Приведите состав антивибрационной смазки.

11. Выберите шарошечное долото и назначьте технологические режимы бурения по окварцованным песчаникам и роговикам при диаметре долота 93 мм (то же для бурения с применением гидроударника).

12. Как проводится заклинка керна при бурении различными способами?

13. Что такое «затирка всухую»?

 

Тема 4. Буровые установки

 

Буровые станки и установки. Нормальный ряд буровых станков для вращательного бурения разведочных скважин на твердые полезные ископаемые и их технические характеристики. Основные узлы буровых станков, их назначение, устройство и характеристики. Типы механизмов подачи буровых станков. Общая принципиальная схема гидравлической системы подачи. Основные марки станков и их характеристики. Самоходные буровые установки. Привод буровых станков. Выбор типа бурового станка.

Буровые насосы и компрессоры. Насосы. Принципиальная схема работы поршневых и плунжерных насосов. Основные марки насосов и их технические характеристики. Выбор типа насоса. Дополнительное оборудование к насосу (шланги, сальники). Способы регулирования производительности насоса и количества жидкости, подаваемой в скважину. Компрессоры в разведочном бурении. Принципы действия и типы. Дополнительное оборудование для бурения с продувкой воздухом. Схемы обвязки устья скважины.

Буровые вышки и мачты. Типы вышек и мачт. Основные узлы. Выбор типа вышки или мачты. Строительство и подъем буровых вышек. Способы транспортировки. Буровые здания, назначение, схемы обвязки устья скважины, расположения оборудования.

Технические средства для производства спуско-подъемных операций (СПО). Полуавтоматические элеваторы. Труборазвороты. Кронблоки, талевые блоки, талевые системы, талевые канаты. Инструмент для производства СПО. Трубодержатели, хомуты, ключи для бурильных обсадных и колонковых труб.

 

Методические указания

При изучении темы необходимо обратить внимание на методику выбора буровых станков, насосов и других механизмов для решения поставленных задач разведочного бурения в данных условиях.

Четко представлять, из каких основных узлов состоит буровой станок и назначение какого узла. Уметь вычертить и объяснить схему гидравлической системы подачи. Уметь выбрать наиболее рациональный тип буровой установки или станка и проверить расчетом возможность его применения. Изучая забойные машины, хорошо представить принципы их работы и условия их применения.

При изучении насосов важно знать принципиальное отличие поршневых и плунжерных насосов. Необходимо уметь составить схемы обвязки устья скважины и схемы циркуляции при бурении с промывкой и продувкой сжатым воздухом.

Изучение вышек и мачт должно начинаться с изучения их типов и основных узлов. Нужно уметь сделать проверку грузоподъемности вышки или мачты.

 

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите основные узлы бурового станка, дайте их характеристику.

2. Условия применения станков с вращателем шпиндельного и роторного типа.

3. Вычертить принципиальные схемы типов подач буровых станков.

4. Для чего при гидравлической подаче применяется дроссель?

5. Основные данные технических характеристик станков нормального ряда.

6. Назвать основные марки самоходных буровых установок и основные их особенности.

7. Из каких составляющих складываются затраты мощности на бурение?

8. В чем заключается преимущество использования забойных двигателей при бурении?

9. Вычертить принципиальную схему гидроударника.

10. Какое дополнительное оборудование используется при гидроударном бурении?

11. В чем состоит сложность создания турбо- и электробуров для разведочного бурения?

12. Вычертите принципиальную схему поршневого и плунжерного насосов.

13. Марки наиболее распространенных насосов и их технические данные.

14. Из каких составляющих складываются потери давления бурового насоса?

15. Основные типы компрессоров, применяемых в разведочном бурении.

16. Перечислите дополнительное оборудование для бурения с продувкой сжатым воздухом, его назначение.

17. Чем отличается буровая вышка от мачты?

18. Перечислить элементы бурового копра.

19. Как определяется рациональная высота вышки?

20. Приведите пример плана расположения оборудования в буровой вышке со схемами заземления и освещения.

21. Какие способы подъема буровых вышек применяются?

22. Назовите марки полуавтоматических элеваторов и труборазворотов и дайте их характеристику.

Раздел 4. Получение качественных проб горных пород и полезных ископаемых

 

Общие сведения. Классификация пород по трудности отбора керна. Понятие о необходимом минимальном выходе керна. Факторы (геологические, технические и технологические), влияющие на формирование и сохранность керновых проб. Причины снижения выхода керна. Способы определения выхода керна и условия их применения. Основные мероприятия по повышению качества и процента выхода керна по различным группам пород и полезных ископаемых. Влияние факторов организационного характера на выход керна.

Технические средства для повышения качества и выхода керна, их классификация. Двойные колонковые снаряды, принцип их работы. Определение момента встречи полезного ископаемого. Перебурка пропущенных пластов. Отбор проб из стенок пробуренной скважины.

Безнасосное бурение, как один из способов повышения процента выхода керна. Конструкции снарядов, технологический режим бурения.

Снаряды со съемными керноприемниками (ССК, КССК). Условия применения, основные преимущества. Принципиальная схема снарядов, дополнительное оборудование.

Комплекс технических средств с гидротранспортом керна (КГК). Схема снаряда для бурения с гидротранспортом керна. Установки КГК–100, КГК–300. Отбор и первичная обработка керна.

Отбор проб шлама и мути.

 

Методические указания

Целью проходки разведочных скважин является отбор образцов пород с ненарушенной структурой. Следовательно вопросам повышения процента выхода и качества керна следует уделить особое внимание. Необходимо четко уяснить группировку пород и полезных ископаемых по трудности отбора керновых пород, знать факторы, которые влияют на процесс кернообразования, иметь четкое представление о причинах пропуска пластов и снижения выхода керна. По каждой группе пород рекомендуются вполне определенные мероприятия по повышению процента выхода керна, и эти мероприятия необходимо уяснить. Большое значение имеют и организационные мероприятия, которые должен знать каждый геолог и проводить их в жизнь. Необходимо знать конструкции и марки двойных колонковых снарядов всех трех типов и марки эжекторных двойных и одинарных колонковых снарядов. Обратить внимание на снаряды малых диаметров. Необходимо знать, как определяется момент встречи с пластом полезного ископаемого и методику перехода на бурение специальными колонковыми снарядами. Уяснить, что нужно делать при пропуске пласта, технику и технологию перебурки, конструкции боковых грунтоносов и скребков.

Техническим средством повышения процента выхода керна являются снаряды со съемными керноприемниками. Необходимо четко уяснить, что применение этих снарядов не только способствует повышению качества отбора керновых проб, но и резкому повышению производительности буровых работ за счет увеличения рейсовой скорости.

При изучении установок тина КГС следует обратить внимание на особенности схемы промывки скважины, обеспечиваютщей не только высокие скорости бурения, но и 100 % выход керна.

Необходимо иметь представление, в каких случаях следует отбирать шламовые пробы, методику, технику и организацию этого процесса, а также знать, как документируется керн на буровой вышке.

Отбор образцов в инженерно-геологических скважинах: нарушенного сложения инструментом, которым производится углубление скважины. Отбор образцов ненарушенного сложения (монолитов) с помощью специальных устройств – грунтоносов. Классификация грунтоносов для отбора монолитов из буровых скважин: отбуривающего действия, вдавливаемый, забивной, вибрационный, вращательный.

 

Вопросы для самопроверки

1. К какой группе пород по трудности отбора керна относятся калийные соли, пески, мерзлые породы, монолитные граниты, трещиноватые алевролиты, кварцевые жилы с прослоями молибденита, каменные угли?

2. Какие факторы влияют на процесс разрушения керна?

3. Как влияет длина рейса и скорость бурения на процент выхода керна?

4. Какие мероприятия необходимы для сохранения керна минеральных солей?

5. Основные мероприятия по сохранению выхода керна при бурении рыхлых пород.

6. В каких условиях применяются двойные колонковые снаряды типа ТДВ и ТДН?

7. Какие технические средства применяются для повышения процента выхода керна при алмазном бурении?

8. Конструкции боковых грунтоносов.

9. Условия применения безнасосного бурения.

10. Что такое закрытая шламовая труба и ее устройство при безнасосном бурении?

11. Как обрабатывается керн после извлечения из колонковой трубы при безнасосном бурении?

12. Что такое выборочное истиранив керна?

13. Чем отличаются снаряды ССК от КССК?

14. Вычертите принципиальную схему снаряда со съемным керноприемником.

15. Какое дополнительное оборудование необходимо при бурении снарядами со съемными керноприемниками?

16. Особенности коронок при бурении с гидротранспортом керна.

17. Вычертите принципиальную схему установок КГК.

18. Начертите схему циркуляционной системы, применяемой для отбора шламовых проб.

19. Как укладывается керн в керновые ящики и его первичная документация?

20. Какой инструмент используется при отбор образцов ненарушенного сложения (монолитов) при бурении инженерно-геологических скважин.

 

Раздел 5. Направленное бурение скважин

 

Общие сведения об искривлении скважин. Элементы, определяющие пространственное положение и искривление скважины. Термины и определения. Причины и факторы, влияющие на искривление скважин. Анизотропия механических свойств горных пород. Закономерности искривления скважин (общие и по видам бурения), способы выявления закономерностей искривления и профилирование скважин.

Методика, техника и технология направленного бурения. Применение направленного бурения для решения различных геолого-методических и технико-экономических задач. Многоствольные скважины. Способы зарезки дополнительных стволов.

Измерение искривления скважин. Виды контроля за искривлением скважин. Инклинометры.

Отклонители для выполаживания, выкручивания и пространственного искривления скважин (шарнирные отклонители, съемные и стационарные клинья, отклонители периодического и непрерывного действия). Снаряды и компоновки для бурения прямолинейных участков скважин. Специальный породоразрушающий инструмент для направленного бурения. Ориентация отклонителей. Расчет угла поворота отклонителя. Принципы ориентации отклонителей. Ориентаторы типа ШОК, ДГО – ТПИ и др.

 

Методические указания

 

Для работников геологической службы вопросы направленного бурения являются важнейшими, так как определяют качество геологоразведочных работ. Этот раздел необходимо изучить более внимательно и тщательно, привлекая дополнительную техническую литературу и периодические издания. При изучении вопросов инклинометрии скважин необходимо уяснить основные принципы приборов и их технические данные. Обратить внимание на приборы оперативного контроля, приборы малых диаметров, а также приборы для измерения искривления в аномальных средах и принципы их работы. Уясняя причины искривления скважины, нужно усвоить, как влияют геологические, технические и технологические факторы на возможность и степень проявления этих причин. Иметь четкое представление об анизотропии механических свойств горных юрод, причинах ее возникновения и влияние на искривление скважин. Необходимо знать приемы методики статистической обработки данных инклинометрии для выявления закономерностей искривления скважин. При изучении вопросов профилирования скважин нужно твердо усвоить, как определить точку забуриввания скважины на поверхности, начальный, зенитный и азимутальный углы, место зарезки дополнительного ствола.

Возможности направленного бурения не исчерпываются борьбой с искривлением и отбуркой многоствольных скважин, поэтому нужно знать весь круг задач геолого-методического и технико-экономического характера, которые могут быть решены с использованием искусственного искривления при определениях условиях. Многоствольное бурение может осуществляться по двум схемам, нужно знать геолого-методические условия их применения, а также технику и технологию клинового и бесклинового способа зарезки дополнительных стволов.

При изучении отклонителей следует обратить внимание на принципы их работы и условия их применения. Необходимо знать конструкции отклоните-лей малых диаметров.

Ориентация отклонителей осуществляется различными способами и техническими средствами, при изучении раздела нужно познакомиться с ними. Усвоить, как влияет зенитный угол скважины и угол поворота отклонителя на величину изменения азимутального направления.

Экономический эффект при направленном бурении достигается за счет сокращения определенных затрат, перечень этих затрат необходимо знать. Также нужно знать характер дополнительных затрат, снижающих эффективность направленного бурения и пути их сокращения.

 

Вопросы самопроверки

1. Что такое зенитный угол и угол наклона скважины?

2. Как определить интенсивность зенитного и азимутального искривления?

3. Для каких способов бурения характерно искривление скважин влево?

4. Назовите основные причины искривления скважин.

5. Природа анизотропии горных пород.

6. Какие способы бурения и почему характеризуются минимальным искривлением скважин, а какие – максимальными?

7. Особенности искривления скважин, пробуренных алмазными коронками.

8. Как определить проектную интенсивность искривления скважин?

9. Напишите выражение для аналитического определения начального угла и места забурки скважины.

10. В результате каких причин может ставиться вопрос о борьбе с искривлением?

11. Как направленное бурени