Проектирование буровых работ с целью предварительной разведки месторождения Родниковое

Необходимый процент выхода керна.

Конструкция скважины представлена в ГТН.

Определение категорий буримости пород разрезов и выбор породоразрушающего инструмента

Категории буримости пород определяются по величине объединенного показателя ρ м, которая в свою очередь рассчитываетя по формуле:

ρ м = 3 F d *Кабр, (6)

где F d –динамическая прочность породы;

Кабр- коэффициент абразивности.

Из таблицы следует, что породы относятся к V111-1Х категории по буримости. Коэффициент удельной коусковатости керна Ку колеблется от 15 до25 шт/м. С учетом вышеизложенного, проектом предусматривается применить следующие типы коронок.

Таблица 3 - Типы буровых коронок для пород разреза

4.3 Выбор конструкции скважины

На основании данных о предполагаемом геологическом разрезе, глубине скважины и необходимом конечном диаметре составляется конструкция скважины.

Конструкция скважины должна быть экономичной и рациональной, т.е. обеспечивать безаварийную проходку с высокими технико-экономическими показателями.

Глубина скважины зависит от глубины залегания полезного ископаемого (исследуемого слоя, горизонта). Скважина, как правило, должна углубляться на 10-30 м ниже целевого горизонта, что связано с необходимостью надежного его исследования геофизическими методами при каротаже.

Проектная глубина скважины 534 м.

С учетом вышеуказанных факторов и применяемой аппаратуры для геофизических, инклинометрических, гидрогеологических и других видов скважинных исследований рекомендованное ВИТР-ом минимально допустимый диаметр керна и скважины выбираем равной 42 мм (диаметр керна) и 59 мм (конечный диаметр скважины).

Геологическая колонка по буримости включает горные породы IV, VI, VIII и IX категории. При бурений пород IV, VI категории возможны возникновение следующих осложнении: сужение стенок скважин, прихват бурового снаряда.

В целях предупреждения таких осложнении мною предложена следующая схема конструкции скважины. Забуривание производится породоразрушающим инструментом диаметром 93 мм до глубины 5 м. Этот интервал закрепляем кондуктором диаметром 89 мм. Далее до глубины 25 м бурение производиться породоразрушающим инструментом диаметром 76 мм и этот интервал будет закреплен обсадной трубой диаметром 73 мм. С глубины 25 м до проектной глубины 490 м бурение производится породоразрушающим инструментом диаметром 59 мм. Конструкция скважины указана на рисунке 2.

4.4 Технология бурения скважин

Забуривание скважины и установка направляющей трубы.

Учитывая, что с поверхности залегают крепкие устойчивые породы, забуривание осуществляется алмазными коронками 04А3 диаметром 76 мм наглубину 2 метра.

Забуривание осуществляется на 1-ой скорости станка с частотой вращения 155 об/мин, при осевой нагрузке 400-500 Дан.

В качестве промывомной жидкости используется техническая вода. В скважину опускается направляющая труба длиной 2,5 метра с цементированием затрубного пространства. Затем переходят на рациональный режим бурения.

Расчет параметров технологического режима бурения

К параметрам технологического режима бурения относятся осевая нагрузка на коронку6 частота ее вращения и расход промывочной жидкости пр ее соответственном ее качестве. Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент

С=Р*S*К6 дан, (7)

где S- общая площадь торца коронки, см2;

К- 0,8-09 –коэффициент, учитывающий вырезы матрицы;

Р- допускаемое удельное давление рабочей площади торца

Частота вращения буровой коронки рассчитывается по следующей зависимости

N= 60*V/π*D, об/мин (8)

где V- средняя окружная частота вращения коронки, для алмазной коронки V- 165-3 v/c.

 Учитывая, что разрез представлен трещиноватыми породами 8-9 категории, принимаем окружную скорость V= 1,5 м/с в породах 8 категории и 1,1 м/с для пород 9 категории по буримости.

Расход промывочной чидкости определяется по формуле

Q= g*D, (9)

где g-удельный расход промывочной жидкостина мм диаметра коронки;

D- диаметр коронки, мм.

Для бурения алмазными коронками л/мин на 1 мм диаметра. По указанным формулам проведен расчет. Резултаты расчетов приведены в таблице.

Выбор качества промывочной жидкости

В качестве промываочной жидкости применяется водомасленная эмульсия и эмульгирующая паста (эмульсия В 1). Эмульсол вводится в воду в соотношении 1:100; концентрация эмульсола 1%. Эмульсионные промывочные жидкости оказывают комплексное воздействие на процесс бурения. Эмульгирующая добавка в прмывочной жидкости адсорбируясь на бурильном инструменте, на стенках скважины и керне значительно снижает продольные и поперечные колебания бурового инструмента бурильных труб, трение между ними и стенками скважины. Сниженное трение уменьшают потребную мощность привода станка. Эмульсиидействуют и как понизители твердости, что способствует повышению механической скорости, рейсовой проходки, проходки на коронку, снижение расхода алмазов.

Рациональная длина рейса

Рациональная длина рейса,учитывая опыт ранее проведенных работ на месторождении и составляет 1,5-2метра. В случае неудовлетворительного выхода керна, длина рейса снижается до 1 метра.

Технология бурения по полезному ископаемому

Контроль встречи полезного ископаемого определяется визуально осуществляется по изменению цвета промывочной жидкости,вытекающей из скважины %. Рудная зона представлена трещиноватыми крепкими породами.Основной причиной снижения выхода керна является его самозаклинивание. Для ликвидации этого явления, проектом предусматривается использование одинарного колонкового эжекторного снаряда. Изучение явления самозаклинивания и технологии бурения ОЗС посвящена специальная часть проекта.

Таблица 4 - Сводная таблица параметров режима бурения

Мероприятия по проводке скважин по заданной трассе

Проектом предусматривается бурение наклонных скважин. Для удержания бурового снаряда на проектной трассе используется жесткая компоновка колонкового набора (калибратор,переходник с компоновкой на бурильную трубу с наваренными на его боковой поверхности твердосплавными ребрами,Бурильные трубы диаметром 50 мм,приближенные по диаметру скважины).

Для контроля за поведением трассы проект скважин предусматриваются замеры зенитного угла и азимутальных углов с помощью инклинометров через каждые 50 метров проходки.

Рациональная длина рейса

Рациональная длина рейса не может быть произвольной. Как малая, так и большая величина проходки на рейс может быть нерациональной. В первом случае увеличивается непроизводительное время на спускоподъемные операции, во втором случае снижается количество и качество керна. Величина длины рейса должна быть увязана как с механическими свойствами горных пород, так и со свойствами колонкового снаряда, применяемого для опробования. Обычно рациональная длина рейса уточняется практическим путем.

При бурении в месторождении Артемовское рациональные длины рейса составляют:

1. В породах IV категорий по буримости длина рейса 2,0 м при механической скорости бурения 2,55 м/час.

2. В породах VI категорий по буримости длина рейса 1,7 м при механической скорости бурения 1,3 м/час.

4. 3. В породах VIII категорий по буримости длина рейса составит 1,5 м при механической скорости бурения 1,03 м/час.

5. В породах IX категорий по буримости длина рейса составит 1,2 м при механической скорости бурения 0,48 м/час.

Технология бурения по полезному ископаемому

Определение контакта вмещающей породы с полезным ископаемым позволяет своевременно принять необходимые меры, обеспечивающие получение заданного выхода керна. Встреча полезного ископаемого – особенно ответственное мероприятие, так как мы используем одинарный эжекторный снаряд и общепринятой технологии бурения.

При бурении на месторождении Родниковое чаще всего контакт породы с полезными ископаемыми определяет по изменению механической скорости бурению а так же по изменению цвета струи промывочной жидкости, выходящей из скважины. В этх случаях необходимо учитывать возможные соотношения свойств породы и полезного ископаемого: 1) порода значительно тверже полезного ископаемого; 2) порода и полезное ископаемое не отличаются по твердости (буримости); 3) порода мягче полезного ископаемого; 4) порода и полезное ископаемое отличаются по цвету; 5) порода и полезное ископаемое практически не отличаются по цвету следовательно, изменение механической скорости следует учитывать в первом и третьем случаях.

Изменение механической скорости бурения фиксируем на регистрирующей аппаратуре с учетом вероятных изменений крутящего момента, мощности, давления промывочной жидкости.

Встретив кровлю полезного ископаемого, бурение прекращаем, скважину тщательно промываем, надежно заклиниваем керн, буровой снаряд поднимаем на поверхность. В процессе подъема проводим контрольный замер глубины скважины. Нельзя допускать оставление на забое кусков керна. При необходимости промывочную жидкость заменить.

В зависимости от физико-механических свойств полезного ископаемого выбираем наиболее подходящий тип колонкового снаряда. Колонковый снаряд тщательно собираем, регулируем. Технологический режим бурения устанавливаем в зависимости от свойств полезного ископаемого и типа колонкового набора.

При бурении месторождения Артемовское для повышения выхода керна полезного ископаемого проводим следующие мероприятия по повышению выхода керна:

1. Сокращать время работы коронки на забое, т. е. бурить укороченными рейсами при максимальной скорости углубки.

2. Ограничивать расход промывочной жидкости, снижая скорость потока между керном и коронкой.

3. Не применять затупившихся коронок и тех, у которых изношены внутренние подрезные резцы.

4. Не использовать искривление и деформированные колонковые трубы, а так же несоосные колонковые снаряды.

5. Тщательно заклинивать керн и предохранять его от ударов при подъеме снаряда и давления столба промывочной жидкости, находящейся в бурильной колонке.

6. Применять бурение «всухую» в маломощных сыпучих и рыхлых отложениях.

7. При неглубоком бурении в мягких породах применять безнасосное бурение с внутренней циркуляцией промывочной жидкости, бурение комплексами с гидротранспортом керна.

8. Использовать двойные колонковые снаряды (ВКС) различной конструкций и комплексы ССК и КССК, работающие при прямой схеме циркуляций.

9. Использовать одинарные эжекторные (ОЭС), двойные эжекторные (ДЭС) и другие колонковые снаряды, создающие обратную циркуляцию промывочной жидкости в призабойной зоне.

10. Применять бурение с обратной циркуляцией по всему стволу скважины.

11. Перебуривать отложения минеральных солей с промывкой насыщенными растворами этих же солей.

12. Разрабатывать организационно-технические и технологические мероприятия по встрече и перебуриванию пласта (залежи) полезного ископаемого.

На повышение выхода керна и качества работ большое влияние оказывает квалификация бурового персонала, изучение передового опыта в аналогичных условиях.

Мероприятия по проводке скважин по заданной трассе

При проводке скважины может произойти искривление ствола скважины от заданного направления. Чтобы предупредить искривление ствола скважины необходимо проводить мероприятия по предупреждению искривления скважины, а также проводить мероприятие по борьбе с искривлением скважины.

Изменение направления оси скважины в пространстве называется искривлением. Искривление бывает естественное и искусственное.

Непреднамеренное искривление скважины, вызванное геолого-техническими принципами, называется естественным, преднамеренное искривление скважины с помощью технических средств или технологических приемов называется искусственным.

При искривлений скважин увеличивается расход бурильных труб в результате более интенсивного их трения о стенке скважины; нарушается рациональная технология бурения; растет потребляемая мощность; возникает осложнения в процессе бурения; увеличивается число аварий; затрудняется их ликвидация; становится невозможным спуск обсадных труб, преждевременно изнашивается буровое оборудование. Иногда такие скважины не удается пробурить до проектной глубины.

В нашем случае для уменьшения интенсивности искривления скважин необходимо следующее:

1. Бурение скважин вести по типовым трассам, построенным на основании закономерностей естественного искривления.

2. Скважину крепить обсадными трубами при пересечении сильнотрещиноватых зон, больших трещин, каверн и т.п.

3. Буровой станок устанавливать по уровню, шпиндель и направляющую трубу по угломеру, а азимут задавать по провешенному с помощью всех направлении.

4. Использовать буровые снаряды повышенной жесткости, увеличенной длины и диаметра.

5. Применять буровой инструмент, соответствующий условиям бурения, существующим стандартам и допускам. Составные части бурового снаряда должны иметь положенные допуски, концентрическую нарезку резьбы с выдержанными ее параметрами, не превышать норм изгиба, износа и т.д.

6. Бурение вести при оптимальных режимных параметрах, добиваясь высокой механической скорости.

Так же необходимо производить замеры по определению зенитных и азимутальных углов, т.е. инклинометрию. Инклинометрию выполняем ежесменно с помощью инклинометра И-6 (через каждый 50м).

Скважинный прибор состоит из четырех основных узлов: чувствительного элемента зенитных и азимутальных углов, передающего механизма, реле времени, свечного моста.

Все узлы смонтированы в металлической гильзе, заполненной смесью трансформаторного масла с керосином.

Техническая характеристика И-6

Диапазон измерения зенитных углов, градус…………….0,45

Погрешность измерения, градус:

зенитных углов…………………………………………….± 0,5

азимутов (при зенитных углах не менее30)………………. ± 4

Число измерений за спуск в скважину………………………1

Максимально допустимое внешнее гидростатическое давление, кг с/см2.350

Максимально допустимая температура окружающей среды, 0С….100

Время срабатывания реле времени, мин:

максимальное…………………………………….55

минимальное……………………………………….12

Габаритные размеры скважинного прибора, мм:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10