25083 (Проект разведочной скважины глубиной 540 метров)

Курсовой проект разведочной скважины глубиной 540 м

Москва

2007

Введение

В ходе проектирования разведочной скважины были проработаны следующие вопросы:

1. целевое задание и геологические условия бурения;

2. выбор и обоснование способа бурения;

3. выбор и обоснование конструкции скважины;

4. выбор бурового оборудования (станок, насос, мачта, двигатель);

5. выбор породоразрушающих наконечников;

6. выбор промывочной жидкости;

7. определение параметров режима бурения;

8. мероприятия по повышению выхода керна;

9. меры борьбы с искривлением скважин, замеры искривления;

10. проверочные расчеты выбранного оборудования, инструмента и технологии бурения;

11. мероприятия по технике безопасности;

Графическим приложением проекта является геолого-технический наряд на бурение скважины.

Целевое задание и геологические условия бурения

По данным задания проводится бурение разведочной скважины глубиной 540 м.

По категориям по буримости встречаются следующие породы – III (суглинок с примесью до 20% мелкой (до 3 см) гальки и щебня), VI (сланцы кварцево-хлорит-серицитовые трещиноватые), VIII (сланцы окремненные кварцево-хлоритовые), X (мелкозернистые граниты), VI (дуниты), VII (рудная зона), VI (дуниты).

Рудная зона представлена хромитами, находится на глубине 500 м., с мощностью 30 м.

Угол наклона скважины 85 °.

Выбор способа бурения

Учитывая характеристики пород (категория по буримости, абразивность, прочность, упругость, пластичность и т.д.) геологические особенности месторождения и опыт бурения в данном районе, предлагаются следующие способы бурения:

1. от 0 до 180 м – бескерновое бурение шарошечным способом;

2. от 180 до 380 м – алмазное бурение импрегнированными коронками;

3. от 380 до 540 м – твердосплавное бурение;

Бурение верхней части разреза будет производиться бескерновым способом, как более производительное, до глубины 180 м, далее для уточнения геологического разреза будет применяться твердосплавное и алмазное бурение с отбором керна.

Выбор и обоснование конструкции скважины

С целью предохранения устья скважины от размыва предполагается установка направляющей трубы до глубины 10 м. Диаметр скважины – 76 мм, диаметр направляющей трубы – 73 мм.

Слой трещиноватых кварцево-хлорит-серицитовых сланцев, осложненных поглощением требует установки обсадной трубы длиной 180 м диаметром – 57 мм, при диаметре скважины – 59 мм. По гранитам, дунитам и хромитовой руде производится бурение диаметром – 46 мм без установки обсадных труб с отбором керна диаметром 36 мм в интервале глубин от 180 м до 540 м.

При выборе параметров конструкции скважины учитывались конечный диаметр скважины, геолого-технические условия, цели и способы бурения.

Учитывая минимально допустимый диаметр керна хромитовой руды – 22 мм при диаметре скважины – 36 мм, бурение ввиду возможных осложнений в скважине предлагается осуществлять конечным диаметром – 46 мм.

В скважину предлагаемой конструкции проходят все геофизические приборы, необходимые для проведения исследований, в том числе и инклинометры.

Выбор бурового инструмента

Буровая установка была выбрана в соответствии с глубиной и конструкцией скважины, а также способом бурения.

Учитывая, глубину скважины целесообразно использовать:

- буровую установку УКБ – 5П;

- буровой станок СКБ – 5;

- буровой насос НБ 120/40

Техническая характеристика буровой установки с гидравлической подачей УКБ – 5П

Выбор породоразрушающих наконечников

А) Для бескернового бурения суглинка с примесью до 20% мелкой (до 3 см) гальки и щебня III категории до глубины 10 м предполагается применение шарошечного долота типа М – 76

Техническая характеристика долот типа М-76

Б) Для бескернового бурения сланцев кварцево-хлорит-серицитовых трещиноватых VI категории в интервале глубин от 10 до 180 м применим шарошечное долото типа Т – 59

Техническая характеристика долот типа Т-59

В) Для бурения с отбором керна с глубины 180 м до 380 м в породах VIII категории (сланцы окремненные кварцево-хлоритовые) и X категории (мелкозернистые граниты) целесообразно применять алмазное бурение импрегнированными коронками типа О2И.

Техническая характеристика коронок типа О2И

Г) Для бурения с отбором керна на интервале глубин от 380 до 540 м в породах VI категории (дуниты) и VII категории (рудная зона) применим твердосплавное бурение коронками типа СА4.

Техническая характеристика коронок типа СА4

Выбор промывочной жидкости

Для очистки скважины от шлама, охлаждения и закрепления неустойчивых стенок скважины будем применять промывку:

1. в интервале от 0 до 10 м – вода;

2. в интервале от 10 до 180 м из-за возможности поглощения по причине трещиноватости горных пород – глинистым раствором с добавлением карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) с целью понижения водоотдачи;

3. в интервале от 180 до 540 м после установки обсадной колонны до глубины 180 м – глинистым раствором, чтобы повысить процент выхода керна.

Выбор параметров режима бурения

Данные по удельной осевой нагрузке - С₀ берутся из таблицы №1

Данные по удельному расходу промывочной жидкости 1 см диаметра долота - K_к берутся из таблицы № 2

Бескерновое бурение. Ø 76 мм М-76; Ø 59 мм Т-59

А) При бурении лопастными и шарошечными долотами осевую нагрузку определяют исходя из удельной нагрузки на 1 см диаметра долота:

С=С₀•D кН

Где С₀ – удельная нагрузка на 1 см долота, кН/см;

D – диаметр долота, см;

М-76: С=2,0•7,6=15,2 кН

Т -59: С=2,0•5,9=11,8 кН

Б) Частота вращения бурового инструмента определяется по формуле:

об/мин

Где V – окружная скорость вращения долота, м/с;

D – диаметр бурового наконечника, м;

М-76: об/мин

Т -59: об/мин

В) Количество промывочной жидкости определяется по формуле:

Q=K_к•D_д л/мин

Где K_к – удельный расход промывочной жидкости, л/мин на 1 см диаметра долота;

D_д – наружный диаметр долота, см;

М-76: Q=12•7,6=91,2 л/мин

Т -59: Q=10•5,9=59 л/мин

Алмазное бурение. Ø 46 мм О2И

А) При бурении алмазными коронками осевую нагрузку определяют исходя из удельной нагрузки на 1 см² площади торца коронки:

С=С₀•F кН

Где С₀ – удельная нагрузка на 1 см² площади торца коронки, кН/см²;

F – площадь торца коронки, см²;

О2И: для VIII кат. С=0,6•8,2=4,92 кН

для X кат. С=0,9•8,2=7,38 кН

Б) Частота вращения бурового инструмента определяется по формуле:

об/мин