Разведочное бурение
| Загрузить архив: | |
| Файл: razbur.zip (8kb [zip], Скачиваний: 103) скачать |
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 понимаютхарактеристикубуровой
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 геологическомуразрезу
ведутснизу вверх. Бурение в интервале 0 - 15 м предполагается
вести с применением твердосплавных коронок, в интервале 15-780м
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
поэтомуего необходимо перекрывать обсадными трубами.Глубина
бурения под эту обсадную колонну должна превышать 15метровс
таким расчетом, чтобы обсадные трубы были посажены в твердые мо-
нолитные породы.Принимаем ее равной 18 м.Низ обсадной трубы
долженбыть затампонирован .Диаметр выбранных обсадных колонн
определяем снизу вверх.Для прохождения коронки диаметром 59 мм
минимальныйдиаметр обсадной трубы - 73/65,5 мм (соответственно
наружный и внутренний диаметры).Принимаем трубы этого размера.
Для гарантированногоспуска этих труб в набухающих породах
проектируем бурение породоразрушающим инструментом диаметром93
мм.Эта обсадная колонна будет являться и направляющей трубой.
2Выбор бурового оборудования и инструмента
_2.1. Выбор бурового агрегата
В состав буровойустановки для колонкового бурения входят:
буровой станок,буровой насос и их привод (электродвигателиили
двигатели внутреннего сгорания).Для выполнения спуско-подъемных
операций применяют буровые вышки или мачты.
Учитывая глубинуи диаметрбурения,а также угол наклона
скважины,выбираем буровой станок УКБ-5п. Он предназначен для бу-
рениягеологоразведочныхскважин твердосплавными коронками диа-
метром 93 мм до 500 м и алмазными 59мм- до800м. Станок
УКБ-5п обладает частотой вращения от 60 до 1200 об/мин, что осо-
бенно важно, так как скважина бурится твердосплавными и алмазны-
миколонками. Длинабурильной свечи 14 м.В качестве привода
принимаем электродвигатель мощностью 30 кВт.
Комплектуем буровую установку плунжерным насосом НБ4-320/100.
Производительностьнасоса 320л/мин,максимальный напор - 63
кгс/см520.Регулировка количества жидкости,подаваемойвскважину
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 18-780м сложенчастичнотрещиноватыми пирок-
сен-биотитовыми породами средней категориитвердости,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 сохранениякер-
на. Принимаем колонковые трубы:для бурения диаметром93мм-
колонковые трубы 89/78 мм, длиной 6 м и массой одного метра трубы
- 8,4 кг.
_2Бурильные трубы
Ориентировочный диаметрдля твердосплавных коронок рассчи-
тывается как
d4тр0 = 0.6*D4скв0,
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 15м.,то выбираем
утяжеленные бурильные трубы внешним диаметром 73 мм, внутренний
диаметр 35 мм. масса одного метра трубы 25.5 кг.
Для диаметра59 ммприменяется 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 1вспомогательного инструмента 0входят: 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.
1Аварийный инструмент 0применяют для ликвидации аварий в сква-
жинах с бурильными колонковыми и обсадными трубами. Сюдавходят
метчики, домкраты, ловушки секторов матриц и др.
_2.3. Выбор буровых вышек или мачт
Основными параметрами вышки (мачты), по которому определяют
пригодностьее дляданных условий бурения,являются высота и
грузоподъемность.Высота вышки H определяется взависимоси от
длины свечи:
H = k*l,
где l - длина свечи ;
k - коэффициент, учитывающийвеличину переподъема обычно
k=1,3 - 1,5).
Примем k = 1,5, тогда H = 36 м.
С условиямибурения принимаембуровуюмачту 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:
1Q4кр0 1=0 1K4доп1(7a1q4бт1l4бт1+q4убт1l4убт1)(1-7r4ж1/7r1)0cos7Q4ср1(1+f0tgQ4ср1),
где 1q4бт0, 1q4убт0 - веса бурильных труб и УБТ;
7a0 - коэффициент,учитывающий вес бурильных труб,
7a0 = 1,06 - 1,1;
7r0- плотность материала труб;
7r4ж0 - плотность очистного агента;
7Q4ср0 - средний зенитный уголскважины;
f - коэффициент трения бурильных труб о стенки скважины,
f = 0,3 - 0,5;
1K4доп0 - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления,
1K4доп0 = 1,3 - 1,4.
Примем 7a0 = 1,09.
Нагрузка на крюке равна 5,3 т.
Нагрузку накронблочную раму буровой мачты определяют как
Q4о7 0=7 0Q4кр0(1+1/m7h4т0),
где Q4кр7 0-7 0максимальная нагрузкана крюке;
m - число подвижных струн талевой системы
m = Q4кр0/(P4л7h4т0);
P4л0 - грузоподъёмность лебедки бурового станка;
7h4т0 1-0 КПД талевой системы, 7h4т0 = 0,97 - 0,88;
Свободный конец талей будет закреплен накронблоке.Число
подвижных струн талевой системы m=2.
Нагрузка на кронблочную раму равна 8.3 т., что не превышает
номинальной нагрузки.
2Технологиябурения0 2геологоразведочных скважин
_3.1.2 0Выбор очистногоагента
Для промывки скважины на интервале глубин от 0 до 15 м при-
меняется глинистый раствор, который закрепляет стенки скважины.
Для интервалаот 15мдо 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
С4ос0=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
интерваледо 780мосевое давление на твердосплавные коронки
составляет 3600 Н;число оборотов на интервале глубин от0 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 бурениеприменяется 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 -удельнаянагрузка на 1 см520 площади торца коронки,
Н/см520; F - площадь торца, см52
_Определение затрат мощности на бурение скважины
Затраты мощностина бурениебез учета затрат мощности на
привод насоса:
N4д0=N4ст0+N4рз0+N4хв0+N4доп
Потеря мощности в станке определяется по формуле:
N4ст0=N(4.35*105-20+1.7*105-40*n)+0.4*p,
где N номинальная мощность двигателя кВт;
n частота вращения
р давление в5 0гидросистеме станка
Затраты мощности на разрушение пород:
N4рз0=(b*m*C4ос0*(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 внутреннийрадиусы
коронки, см;С осевое давление, Н;
Затраты мощности на холостое вращение бурильной колонны при
низких скоростях:
N4хв0=1.8kc420qd520nL, 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:
N4доп0=3.4*105-70*snC4ос0, гдеs радиальный зазор между тру-
бами и стенкой скважины.
Мощность двигателяпо полученным результатам равна 24 кВт,
что не превышает мощности двигателя бурового станка
Расчет производительности давления бурового насоса
Давление: Р=2 МПа5*
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 колонныпри которой можно начинать подъем
бурового инструментас определенной скоростью вращения барабана
лебедки с учетом полного использованием мощности можноопреде-
лить по формуле:
l=1020*N*7h0/ (K*7a0*q*(1-7r/r0)*cos7Q0*(1+f*tg7Q0)*v), где
7h0 - к.п.д. передач от двигателя до крюка = 0.8-0.85,
N номинальная мощность двигателя кВт.
График рационального режима спуско-подъемных операцийпри-
веден в приложении.
Расчет проектного профиля
Так как минимальный угол встречи должен быть более 30 гра-
дусов,то минимальный конечный зенитный угол должен бытьболее
10 градусов ( угол падения пласта равен 70 градусов)
Расчет проектного профиля скважины выполнялсяпоформулам
приведеннымв [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│
│ 7Q4н0 │ 0│ 9.24 │
│ 7Q4к0 │ 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 длявыпол-
нения определенного объема работ определяется формулой:
Z= L4o0/(L4m0t7h4u0), где
L4o0 заданый объем работ, м;
L4m0 средняя скорость бурения, станко-месяц;
7h4u0коэфф. 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