Политехнический Университет

Институт Геологии и Нефтегазового Дела

Геологоразведочный факультет

Кафедра техники

разведки

Расчётно-пояснительная записка

к курсовому проекту по разведочному бурению

Выполнил:

Студент группы

Принял:

Преподаватель

Содержание

Введение

1.Геолого-технические условия бурения

1.1.Геологический разрез и краткая характеристика пород

1.2.Геолого-технические условия отбора керна

2.Способ бурения и конструкция скважины

2.1.Обоснование и выбор способа бурения

2.2.Выбор и обоснование конструкции скважины

3.Разработка режимов бурения скважины

3.1.Выбор и обоснование породоразрушающего инструмента

3.2.Расчёт и обоснование принятых осевых нагрузок на породоразрушающий инструмент

3.3.Расчёт и обоснование принятых частот вращения породоразрушающего

инструмента

3.4.Выбор и обоснование параметров промывочной жидкости

3.5.Расчёт и обоснование принятых значений расхода промывочной жидкости по интервалам

4.Повышение качества отбора керна

4.1.Отбор керновых проб по вмещающим породам

4.2.Отбор керна по полезному ископаемому

4.2.1.Анализ факторов, снижающих выбор керна

4.2.2.Выбор, обоснование и описание снарядов для отбора керна полезного ископаемого

4.2.3.Разработка специального режима бурения при проходке по полезному ископаемому

5.Искривление скважин и инклинометрия

5.1.Предупреждение и борьба с искривлением скважин

5.2.Инклинометрия скважин

6.Буровое оборудование и инструмент

6.1.Выбор и описание буровой установки

6.2.Описание процесса монтажа и демонтажа буровой установки

6.3.Выбор и описание бурильных труб вспомогательного и аварийного

инструментов

7.Производственные процессы при сооружении скважин

7.1.Процесс забуривания скважины

7.2.Спуско-подъёмные операции

7.3.Крепление скважины обсадными трубами

7.4.Тампонажные работы

7.5.Предупреждение и ликвидация аварий

8.Организация водоснабжения, энергоснабжения, приготовления промывочной жидкости

9.Охрана природы

10.Специальный вопрос: Бурение снарядами ССК.

11.Расчёт потребного количества буровых установок

1.Геолого-технические условия бурения

1.1.Геологический разрез и краткая характеристика пород

Геологический разрез проектируемой скважины представлен следующими породами:

• Суглинки относятся ко II категории пород по буримости, породы малой твёрдости и абразивности.

• Туфы и туффиты относятся к VII категории пород по буримости, породы средней твёрдости и абразивности. Плотная вулканическая горная порода, образовавшаяся в результате цементации вулканического пепла, шлака, лапиллей и других выбросов вулкана в процессе его извержения. Состоят из обломков вулканического стекла, пемзы.

• Сланцы эпидот - гранатовые относятся к VII категории пород по буримости, породы средней твёрдости и абразивности. Это горные породы, подвергнутые метаморфизму в условиях так называемой зеленосланцевой фации на относительно малых глубинах; в их составе, кроме слюды, много зелено-цветных минералов (хлорита, эпидота и различных амфиболов). Образуются из осадочных и вулканических пород.

• Магнетитовая руда относится к VI категории пород по буримости, порода умеренной твёрдости и абразивности.

• Порфириты относятся к IX категории пород по буримости, породы твёрдые и абразивные.

• Кварц - эпидотовые сланцы относятся к VII категории по буримости, породы средней твердости и абразивности. Это горные породы, подвергнутые метаморфизму в условиях зеленосланцевой фации на относительно малых глубинах.

[Н.И.Любимов,,Принципы классификации и эффективного разрушения горных пород при разведочном бурении”]

1.2. Геолого-технические условия отбора керна

При поисках и разведке полезных ископаемых буровыми скважинами одной из главных задач является получение керна – основного фактического материала для выявления, изучения и оценки промышленного потенциала месторождения. При этом достоверность оценки месторождения тем выше, чем больше получено керна и чем полнее он отражает основные свойства и вещественный состав пробуренных пород и руд. Керн позволяет наиболее точно составить геологический разрез, определить условия залегания и запасы полезного ископаемого.

Отсюда видно, какую ценность для геологов и буровиков представляет керновый материал и геолого-технические условия его отбора.

Выход керна определяется в процентах к пробуренному метражу. 100%-ный выход керна позволяет с полной достоверностью изучать горные породы, пересечённые буровой скважиной, и определять запасы полезного ископаемого.

В нашем случае отбор керна будем осуществлять, начиная с глубины 7 метров. По всем интервалам бурения, кроме как по полезному ископаемому в интервале бурения 410-445 метров, плановый выход керна соответствует фактически возможному. В интервале бурения 410-445 метров по полезному ископаемому фактически возможный выход керна составляет 70%, что на 10% ниже планового. В связи с этим будем использовать оборудование для увеличения выхода керна – специальный снаряд со съёмным керноприёмником ССК.

2.Способ бурения и конструкция скважины

2.1.Выбор и обоснование способа бурения

Работы в области разведочного бурения направлены в основном на обеспечение сохранности керна, извлекаемого с большой глубины, а основным средством поисков и разведки полезных ископаемых и инженерно-геологических изысканий, дающим возможность извлекать из земных недр образцы горных пород в виде кернов, является колонковое бурение.

Колонковое бурение - вращательное бурение, при котором разрушение породы осуществляется не по всей площади забоя, а по кольцу с сохранением внутренней части породы в виде керна.

Проектом предусматривается бурение скважины с отбором керна, начиная с глубины 7 метров. В соответствии с заданием и геологическими условиями в нашем случае будет применено колонково - вращательное бурение шарошечным долотом и алмазными коронками.

В нашем случае выбор колонково - вращательного бурения имеет место потому, что при этом способе бурения:

• извлекают из скважины керны, по которым составляют геологический разрез и опробуют полезное ископаемое;

• бурят скважины под различными углами к горизонту (в нашем случае под углом 70^О к горизонту), различными породоразрушающими инструментами в породах любой твёрдости и абразивности;

• бурят скважины малых диаметров на большие глубины, применяя относительно лёгкое оборудование;

2.2.Выбор и обоснование конструкции скважины

Выбор и обоснование конструкции скважины является важнейшим исходным моментом при проектировании и играет решающую роль в успешном проведении скважины до проектной глубины с лучшими технико-экономическими показателями, в обеспечении оптимальных условий бурения и опробования.

Под конструкцией скважины понимают характеристику буровой скважины, определяющую изменение её диаметра  с глубиной,   также диаметры и длинны обсадных колонн. Исходными данными для построения конструкции скважины колонкового бурения являются физико-механические свойств  горных пород, наличие пористых и неустойчивых интервалов, и, главное, конечный диаметр бурения. Конструкция скважины влияет на все виды работ, составляющие процесс бурения, и определяет их стоимость и качественное выполнение геологического задания.

При бурении на различные виды полезных ископаемых применяются разные конструкции скважин в зависимости от допустимого диаметра керна. Конечный диаметр скважины определяется минимально допустимым диаметром керна конкретного полезного ископаемого (в нашем случае магнетитовой руды).

Исходя из общего представления о типе месторождения, определяем допустимый минимальный диаметр керна по полезному ископаемому и конечный диаметр скважины.

Минимально допустимый диаметр керна для месторождений магнетитовых руд, обеспечивающий представительность опробования - 32 мм.

При бурении обычным колонковым снарядом диаметр скважины при пересечении магнетитовых руд должен быть 46 мм

Построение конструкции скважины по проектному геологическому разрезу ведут снизу вверх. Бурение в интервале 0 - 7 м предполагается вести с применением шарошечного долота, в интервале 7-515 м алмазными коронками. Конечный диаметр бурения для обеспечения представительности керн  ( бурение по магнетитовым рудам) рекомендуется 59 мм. Принимаем этот диаметр.

Интервал скважины 0 - 7 м представлен суглинками – неустойчивыми породами, и поэтому его необходимо перекрывать обсадными трубами. Глубина бурения под эту обсадную колонну должен  превышать 7 метров с таким расчетом, чтобы обсадные трубы были посажены в твердые монолитные породы. Принимаем ее равной 8 м. Низ обсадной трубы должен быть затампонирован. Диаметр выбранных обсадных колонн определяем снизу вверх. Для прохождения коронки диаметром 59 мм минимальный наружный диаметр обсадной трубы – 73 мм. Принимаем трубы этого размера.

Для гарантированного спуска  этих труб в осыпающихся породах проектируем бурение породоразрушающим инструментом диаметром 93 мм. Эта  обсадная колонна  будет являться и направляющей трубой.[5, стр.8]

3.Разработка режимов бурения скважины

3.1.Выбор и обоснование породоразрушающего инструмента

На интервале скважины 0 - 7 м, сложенном суглинками, отбор керна не нужен, поэтому будем бурить шарошечным долотом типа М (рис.4), предназначенным для бурения в породах I-IV категории по буримости.

Для бурения пород VI-VIII категорий по буримости применяем алмазную однослойную зубчатую коронку типа К-02(рис.2).

Коронки К-02 является специальной алмазной коронкой для бурения скважин снарядами со съёмными керноприёмниками типа ССК.

При бурении снарядом со съёмным керноприёмником ССК-59 будем использовать алмазный расширитель РСА-1.

3.2.Расчёт и обоснование принятых осевых нагрузок

1.Осевая нагрузка на шарошечное долото рассчитывается исходя из удельной нагрузки на 1 см диаметра долота в пределах от 100 даН для пород I категории до 300 даН для пород IV категории по буримости.

Для расчёта принятой осевой нагрузки на шарошечное долото применяем следующую формулу: C = C₀ D (1)

Где C₀ - осевая нагрузка на 1 см диаметра долота (даН)

D - диаметр долота (см)

[Спиридонов Б.И. ,,Разведочное бурение’’ Методические указания, стр.19]

C = (150÷250)•9.3 = 1395÷2325(даH)

Принимаем осевую нагрузку величиной 2325 даН.

2.При бурении алмазными коронками с комплексом ССК-59 будем использовать стандартную осевую нагрузку для этого комплекса, она принимается равной 17 кН.

[11, часть 1, стр.360]

[1 ,,Колонковое бурение”, стр.209]

3.3.Расчёт и обоснование принятых частот вращения

1.Частота вращения шарошечного долота принимается в соответствии с диаметром долота (в нашем случае 93 мм) в пределах 100-300 об/мин.

[4. ,,Разведочное бурение’’, стр.286]