Курсовая работа по бурению

метки: Бурение, Курсовой, Коронка, Работа, Скважина, Инструмент, Контроль, Частота

Выбор способа бурения……………………………………………………….3

1. Составление проектной конструкции скважины…………..3

2. Искривление скважины……………………………………………….4

Выбор бурового оборудования…………………………………………….5

Выбор бурового инструмента……………………………………………..7

1. Выбор технологического инструмента…………………………7

2. Выбор вспомогательного инструмента…………………………7

3. Выбор аварийного инструмента…………………………………..7

Технология бурения геологоразведочных скважин……………….8

1. Выбор очистного агента………………………………………………8

2. Выбор параметров режима бурения……………………………..8

Разработка мероприятий по повышению выхода керна…………9

Ликвидация скважины…………………………………………………………9

Составление геолого-технического наряда………………………….10

1. ^

При проведении разведочных скважин основным способом бурения является колонковый способ с его разновидностями: твердосплавным и алмазным. Я, в данном случае, выбираю твердосплавное и алмазное, так как в моей скважине встречаются породы до VIII и XI категорий.

Бурение разведочных скважин

... съемки сопровождались бурением мелких картировочных и гидрогеологических скважин В результате этих работ была выявлена Южно-Тургайская впадина, разделенная по подошве мела Мынбулакской седловиной на Арыскумский и ... Промывка скважины 48 2.4.1 Выбор вида промывочной жидкости и установление ее параметров по интервалам глубин 48 2.4.2 Определение расхода всех видов промывочных жидкостей, глин, воды, ...

Бурение в интервале 0-110 м предполагается вести с применением твердосплавных коронок, а в интервале 110-300 м с применением алмазных коронок, что предопределено буримостью горных пород на этих интервалах.

^

+текст

Номер Слоя	Интервал, м			Наименование пород	Категория пород по буримости	Конструкция скважины
	от	до	всего
1	0	3	3	Грунтовый слой	II
2	3	90	87	Глинистые сланцы	VII
3	90	110	20	Гнейс трещиноватый	VII
4	110	120	10	Кварц сливной	XII
5	120	260	140	Гнейс	VIII
6	260	280	20	Пегматит редкоземельный	IX-XI
7	280	300	20	Гнейс	VIII

^

Значение интенсивности естественного искривления ствола скважины: J ₁ =0,02 φ/м.

Начальный зенитный угол Q _н =0.

Длина ствола 300 м.

Порядок расчета:

1. Значение Q _1н первого участка скважины = 0⁰ , Q_1к первого участка = 0⁰ .

L ₁ = 120 м

2. Значение Q _2н второго участка скважины = 0⁰ ,

Q _2к второго участка = L₂ * J₁ , град,

где L ₂ — длина второго участка, м = 140,

Q _2к = 140* 0.02= 2.8⁰ ,

3. Расчет длины проходки по слоям после искривления

H ₁ = L₁ + L₂ + L₃ + L₄ = 120м

Н ₂ = (57.3/J₁ ) * (sin Q_2к – sin Q_2н ) = 137.52м

H ₃ = L₃ *cos Q_2к = 20*0.998 = 19.9761м

H ₄ = L_{4 *} cos Q_2к = 20* 0.998 = 19.961 м

H = H ₁ + H₂ + H₃ + H₄ = 120 + 137.52 + 19.9761 + 19.961 = 297.47м

4. Расчет отхода скважины

А ₁ = 0м

А ₂ = (57.3/J₁ ) * ( cos Q_2н – cos Q_2к ) = 5.73м

А ₃ = L₃ * sin Q_2к = 0.9769м

А ₄ = L₄ * sin Q_2к = 0,9769

А = А ₁ + А₂ + А₃ +А₄ = 7.68м

Отход забоя скважины от устья составляет 7.68м

^

Для буровой скважины данной проектной конструкции необходим буровой станок УКБ-3 (твердосплавное бурение диаметром 93 мм до глубины 87 м., алмазными коронками 59 мм до 300м.).

Техническая характеристика УКБ -3

Номинальная глубина бурения, м:
твердосплавными коронками	200
алмазными коронками	300
Диаметр скважины, мм:
начальный	132
конечный твердосплавными коронками	93
Конечный алмазными коронками	59
Диаметр бурильных труб, мм	50, 54, 55, 70
Угол наклона вращателя, градус	70-90
Габариты, мм:
в рабочем положении	7600Х3000Х11320
в транспортном положении	10375Х3000Х3824
Масса, кг	19000
^
Частота вращения шпинделя, об/мин	177; 329; 590; 918; 1350
Длина хода шпинделя, мм	500
Способ подачи шпинделя	Гидравлический
Максимальное усилие подачи, кН:
вниз	30
вверх	40
Максимальная скорость подачи, м/мин:
вниз	2,5
вверх	1,2
быстро вверх	4,5
^
Проходное отверстие	53
Минимальный диаметр зажимаемой трубы, мм	46
Набольшее передаваемое осевое усилие, кН	40
Наибольший передаваемый крутящийся момент, Н м	1600
Способ зажима	Пружинный
Способ разжима	Гидравлический
^
Максимальное усилие в канате на 1 скорости, кН	32
Номинальное усилие в канате на 1 скорости, кН	20
Скорость подъема бурового снаряда, м/с	0,69; 1,25; 2,25; 3,50; 5,15
Диметр, мм:
каната	13
барабана	210
Рабочая канатоемкость при трехслойной навивке, м	25
Гидросистема
Давление в системе, МПа:
рабочее	5
максимальное	6
Подача, л/мин:
основного насоса	14,5
дополнительного насоса	41
аварийного (ручного) насоса	2
Управление	Ручное
Вместимость маслобака, л	54
Способ освобождения устья скважины	Отодвигание станка
Привод установки	Дизель — электрический
Мачта	МР-6
Грузоподъемность на кронблоке, кН
номинальная	40
максимальная	64
Длина свечи, м	6,2
Высота мачты от пола до оси кронблока, мм	9900
Привод станка	Электродвигатель 4А-160-443 Исполнение М201, N=15 кВт n = 1450 об/мин
Привод бурового насоса	Электродвигатель 4А-135-443 Исполнение М101, N=7,5 кВт n = 1500 об/мин
Буровой насос	НБ-120/140С
Транспорнтая база	Трелевочный трактор ТТ-4

^

Для контроля параметров режима бурения может использоваться аппаратура комплексного контроля и контроля отдельных параметров. Технические средства комплексного контроля: контрольно-измерительная аппаратура КУРС-613, предназначена для регистрации нагрузки на породоразрушающий инструмент, контроля механической скорости бурения, частоты вращения бурового снаряда, расхода и давления промывочной жидкости, крутящего момента на вращателе. Технические средства контроля отдельных параметров режима бурения:

измеритель осевой нагрузки МКН-2

измеритель скорости бурения ИСБ

расходомер промывочной жидкости ЭМР-2

измеритель промывочной жидкости МИД-1

измеритель частоты ударов (гидроударника) И4

ограничитель крутящего момента ОМ-40

самопишущий ваттметр Н-395

3. ^

Буровой инструмент для бурения скважин подразделяется на технологический, вспомогательный и аварийный.

Технологический инструмент – это инструмент, при помощи которого производится бурение скважин. К нему относятся буровой снаряд и буровой сальник. В состав бурового снаряда для колонкового бурения входят: колонковый набор, колонна бурильных труб и ведущая труба. Колонковый набор состоит из породоразрушающего инструмента (коронка), кернорвателя, колонковой трубы, переходника.

Коронки. Для моей скважины понадобятся следующие коронки: М1, СМ4, 14А3 (для бурения трещиноватых гнейсов), 02И4, 04А3. +текст

^ Значение диаметра бурильных труб определяется соотношением:

При твердосплавном

D _бт =0,6* D_скв

D _бт =0,6*93 = 55 мм

D _бт =0,6*76 = 45 мм

При алмазном:

D _бт =0,9 D_скв

D _бт =0,9*76 = 68 мм

D _бт = 0.9*56 = 50 мм

Глубина скважины 300 метров, следовательно, выбираем для бурения набор бурильных труб СБТМ-50 с замками 42 (57мм) + УБТ-76?

^

Для сборки и разборки технологического инструмента применяются следующие разновидности вспомогательного инструмента:

1. Ключи шарнирные для обсадных и колонковых труб

2. Ключи короночные типа КК для твердосплавных и алмазных коронок

3. Ключи гладкозахватные типа КГ для колонковых труб

4. Ключи типа КБ для алмазных коронок и расширителей

5. Вилки подкладные, отбойные

6. Хомуты шарнирные

7. Специальные опоры для сборки колонковых труб

8. Труборазворот РТ-1200 для свинчивания-развинчивания бурильных свечей

Для обеспечения спуско-подъемных операций применяются следующие виды вспомогательного инструмента:

1. Элеваторы с кольцевым фиксатором для осуществления спускоподъемных операций при небольшой глубине и работе «на вынос»

2. полуавтоматические элеваторы типа МЗ 50-80

3.3 Выбор аварийный инструмента

Аварийный инструмент, предназначенный для ликвидации аварий в процессе бурения, подразделяется на ловильный, режущий и силовой.

Для извлечения из скважины элементов бурильной колонны применяютя следующие виды ловильного инструмента: метчики, колокола, труболовки, ловушки секторов матриц, магнитные ловители. Для обработки места обрыва бурильных труб и разрушения оставленных в скважине элементов колонкового набора применяютя режущие инструменты: фрезы и труборезы. Для извлечения из скважины прихваченного или заваленного инструмента применяется силовой инструмент: домкраты и вибраторы.

3. ^

Для очистки забоя скважины от частиц выбуренной породы и выноса их на поверхность, охлаждения породоразрушающего инструмента и закрепления неустойчивых стенок скважины применяют различные очистные агенты. В качестве очистного агента для наших условий выберем следующий агент — глинистый раствор (плотность = 1,08-1,25 г/см ³ , условная вязкость = 20-25 сек, водоотдача = 15-25 см³ за 30 мин, статическое напряжение сдвига = 1,5-4 Мпа, содержание песка = <4%), так как мы имеем дело с неустойчивыми стенками скважины, которые надо крепить и глинистого раствора для этого вполне хватит. Однако в некоторых участках скважины, там где бурение производится с помощью алмазных коронок, глинистый раствор не подходит, и поэтому следует применять эмульсию.

Под параметрами режима вращательного бурения с промывкой подразумевают осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент, частоту его вращения и расход очистного агента. Изменяя указанные параметры, можно добиться повышения технико-экономических показателей бурения.

^ . Механическая скорость твердосплавного бурения в зависимости от осевой нагрузки на коронку меняется. Для каждой породы максимальная механическая скорость соответствует различным значениям осевой нагрузки.

Осевая нагрузка для твердосплавных коронок определяется по формуле:

Р _ос = р*D

p — удельная нагрузка (кН/м)

D- диаметр породоразрушающего инструмента, (м)

Частота вращения. Частота вращения бурового снаряда определяется по формуле:

n = 60*V/π*D, мин ^-1 ,

V — окружаемая скорость крайнего резца (м/с)

D — диаметр скважины (м)

n ₁ = 205; 308 мин^-1 ,

n ₂ = 202; 403 мин^-1 ,

n ₃ = 252; 504 мин^-1

n ₄ = 852; 1704 мин^-1

n ₅ = 340; 681 мин^-1 ,

n ₆ = 681; 1022 мин^-1 ,

n ₇ = 340; 681 мин^-1 ,

Для трещиноватых и абразивных пород значения скоростей уменьшать на 30%, для мягких пород (II-IV категорий) частота вращения может быть немного повышена.

^

Расход промывочной жидкости определяется по формуле:

Q = k*D, л/мин,

k = удельный расход промывочной жидкости ( л/мин*м)

D = диаметр скважины (м)

Q ₁ = k*D = 93; 139.5

Q ₂ = k*D = 60.8; 76

Q ₃ = k*D = 45.6; 68.4

Q ₄ = k*D = 22.4; 28

Q ₅ = k*D =33.6; 50.4

Q ₆ = k*D = 22.4; 28

Q ₇ = k*D = 33.6; 50.4

5. Разработка мероприятия по повышению выхода керна.

При бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые керн и шлам являются основными фактическими материалами. На выход керна оказывают отрицательное воздействие разные факторы, для снижения воздействия этих факторов рекомендуются следующие мероприятия:

Снижение частоты вращения бурового снаряда по полезному ископаемому, снижение расхода промывочной жидкости, бурение укороченными рейсами (технологические мероприятия), для бурения по монолитным и слаботрещиноватым породам VII-XI категорий использовать двойные колонковые наборы ТНД-46-У

^

В нашем случае по всей длине скважины мы ни где не встречаем водоносных горизонтов, или участков требующих тампонирование, следовательно, по окончании работ, нам необходимо будет затампонировать цементной смесью горизонт полезного ископаемого, а остальную часть скважины достаточно будет залить глинистым раствором.

^

Проектная глубина скважины, м 300 Буровая установка УКБ-3

Угол наклона к горизонту, град 90 Буровой насос НБ-120

Вышка (мачта) МР-6

Труборазворот РТ-1200

Элеватор (тип) с кольцевым

фиксатором

Длина свечи, м 6.2

^

Скважина №2

Геологическая часть

Техническая часть

примечание

Номер слоя

Геологическая колонка

Мощность слоя

Характеристика горных пород

Категория пород по буримости

Конструкция скважина

Тип и диаметр породоразрушающего инструмента

Тип и диметр колонковой трубы

параметры

в слое №3 уменьшить частоту вращения для повышения выхода керна

от

до

всего

Осевая нагрузка

Частота вращения

Расход промывочной жидкости

1

0

3

3

Грунтовый слой

II

Твердосплавная коронка М1, d=93мм

СБТН-54

5.7; 9.3

205; 308

93; 139.5

2

3

90

87

Глинистые сланцы

VII

Твердосплавная коронка СМ4 d=76

СБТН- 42

4.56; 7.6

202; 403

60.8; 76

3

90

110

20

Гнейс трещиноватый

VIII

Алмазная однослойная коронка 14А3 d=76мм

ЛБТН-68

6.08; 12.16

252; 504

45.6; 68.4

4

110

120

10

Кварц сливной

XII

Алмазная импрегнированная коронка 02И4 d=56мм

ЛБТН-42

8.4; 14

852; 1704

22.4; 28

5

120

260

140

Гнейс

VIII

Алмазная однослойная 04А3 d=56мм

ЛБТН-42

4.48; 8.96

340; 681

33.6; 50.4

6

260

280

20

Пегматит редкоземельный

IX-XI

Алмазная импрегнированная 02И4 d=56мм

ЛБТН-42

14; 16.8

681; 1022

22.4; 28

7

280

300

20

гнейс

VIII

Алмазная однослойная коронка 04А3 d=56мм

ЛБТН-42

4.48; 8.96

340; 680

33.6; 50.4