126035 (Буріння на воду і корисні копалини), страница 2

Відбір керна в обох інтервалах передбачається за допомогою керновідривача, оскільки застосування заклинювального матеріалу заборонено.

Щодо закріплення верхнього інтервалу слід зазначити, що без цього можна було б обійтися, якби не тріщинуватість. Тому заради уникнення випадіння уламків породи під час буріння другого інтервалу доцільно перший інтервал перекрити обсадною колоною діаметром 73 мм з ніпельним з'єднанням (Табл. 1).

Переходимо до проектування режиму буріння. Навантаження на коронку визначаємо виходячи з питомого навантаження на одиницю площі торця коронки, де є алмази. Для одношарових воно рекомендується в межах 600–1200 Н/см², для імпрегнованих – 700–1300 Н/см². В абразивних тріщинуватих породах рекомендовані значення помножуються на коефіцієнт . Окрім того, треба враховувати наявність прорізів для промивальної рідини. При наявності коронки рахують кількість прорізів і замірюють їх ширину. Знаючи зовнішній і внутрішній діаметри коронки (Табл. 15), визначають сумарну площу усіх прорізів і віднімають від теоретичної площі торця. При відсутності коронки задаються кількістю і шириною прорізів. В коронках зі звичайною системою промивки їх кількість коливається в межах 2–10, ширина прорізі до 6 мм. В коронках з розвинутою системою промивки кількість 18–36, ширина 8–12 мм.

Для першого інтервалу приймаємо кількість прорізів , ширину – . При внутрішньому діаметрі коронки (Табл. 15) сумарна площа прорізів складає:

(5)

Теоретична площа торця :

(6)

Площа торця, де є алмази :

(7)

Навантаження на коронку:

, (8)

де – коефіцієнт, що враховує тріщинуватість; приймаємо ;

– питоме навантаження, Н/см²;

Згідно з розрахунками (табл. 16) для наближених розрахунків коефіцієнт, що враховує наявність промивальних прорізів, можна прийняти рівним .

Аналогічно визначаємо навантаження на коронку для 2-го інтервалу.

Теоретична площа торця з формули (6):

Площу, де є алмази, визначимо через коефіцієнт, що враховує наявність промивальних прорізів.

(9)

Оскільки в умовах не згадується про тріщинуватість, приймаємо . Питоме навантаження приймаємо дещо вище, ніж в першому інтервалі (більш висока категорія буримості) – .

Тоді, з (8):

Для визначення швидкості обертання треба задатися лінійною швидкістю руху алмазів. Для одношарових коронок рекомендується швидкість 1..3 м/с, для імпрегнованих – 2..4 м/с.

(10)

Для інтервалу 0–35 м, враховуючи тріщинуватість порід, приймаємо . При діаметрі коронки швидкість обертання буде дорівнювати

або

Для інтервалу 35–300 м приймаємо лінійну швидкість . При діаметрі коронки швидкість обертання має дорівнювати

або

Витрати промивальної рідини визначаємо виходячи з рекомендованих питомих витрат на одиницю діаметра коронки. Рекомендується для порід VIII–IX категорій на 1 см, для порід X–XII – на 1 см.

(11)

Таким чином, для інтервалу 0–35 м (VIII категорія) приймаємо на 1 см. Тоді:

_/с

Для інтервалу 35–300 м приймаємо на 1 см.

_/с

Перевіримо витрати на швидкість висхідного потоку. При бурінні першого інтервалу зовнішній діаметр кільцевого простору приймаємо рівним 78 мм (2 мм на розробку свердловини по діаметру), внутрішній діаметр відповідає діаметру бурильних труб і складає 50 мм.

(12)

Під час буріння інтервалу 35–300 промивальна рідина буде рухатись у двох перерізах: у закріпленому і незакріпленому інтервалах. Внутрішні діаметри обох перерізів однакові (бурильні труби 50 мм), а зовнішні різні. В незакріпленому інтервалі приймаємо зовнішній діаметр 60 мм (один мм на розробку стінок свердловини), а в закріпленому це буде внутрішній діаметр обсадних труб. В трубах 73 мм внутрішній діаметр дорівнює 63 мм, тому в першу чергу перевіряємо саме цей переріз.

В незакріпленому інтервалі швидкість висхідного потоку буде відповідно

Як бачимо, в усіх випадках швидкість висхідного потоку достатня для виносу шламу. Вибрані технічні засоби і технологічні показники зведемо в таблицю 17

Таблиця 17 – Техніко-технологічні показники

Приклад 3. Розріз складається з двох інтервалів:

0–40 м – пухкі породи другої категорії;

40–400 м – абразивні породи десятої категорії.

Відмінність цього варіанту полягає в тому, що вказані категорії порід потребують застосування двох способів буріння: в першому інтервалі – твердосплавного, у другому – алмазного. Типи коронок: в першому інтервалі – ребристі, М (КР), а в другому – імпрегновані, И.

Вибір діаметрів ускладнюється тим, що в твердосплавному бурінні використовуються коронки відносно великого діаметру, а в алмазному навпаки – меншого. З цього виходить, що під час буріння нижнього інтервалу у верхньому інтервалі зазор між бурильною колоною і стінками свердловини буде великим, що не дозволить обертати бурильну колону з високою швидкістю. Так, наприклад, якщо пробурити верхній інтервал коронкою 112 мм і закріпити його обсадною колоною 108/95,5 мм, то при діаметрі бурильних труб 50 мм зазор по діаметру складе 45,5 мм. Така стріла прогину бурильних труб викличе високий рівень вібрацій. Менший зазор буде з колоною 89/78 мм – 28,8 мм. І найменший зазор – всього 12 мм – забезпечить обсадна колона 73/62 мм. Але зазор між обсадною колоною і стінкою свердловини буде досить великий (40–45 мм), внаслідок чого при обертанні бурильної колони в обсадній можуть виникати значні поперечні коливання. Тому обсадну колону доведеться зацементувати або забезпечити її фіксацію. Цього можна уникнути, якщо нижній інтервал бурити коронкою 76 мм з бурильними трубами 68, а верхній інтервал – коронкою 93 мм з наступним закріпленням трубами 89/78 мм. Остаточне рішення приймається після економічної оцінки варіантів.

За відсутності необхідної інформації зупинимось на останньому варіанті розуміючи, що він буде пов'язаний з більшою вартістю коронок і з певними незручностями роботи з бурильними трубами більшого діаметру.

Отже, конструкція колонкового снаряда для верхнього інтервалу включає: коронку ребристу діаметром 93 мм, колонкову трубу діаметром 73 мм (згадаємо, що з ребристими коронками колонкову трубу вибирають на один діаметр менше), фрезерний перевідник 73 мм.

Для нижнього інтервалу в конструкцію входять: коронка імпрегнована 76 мм, розширювач з керновідривачем також 76 мм, колонкова труба і перевідник 73 мм.

Бурильна колона для обох інтервалів ніпельно-замкового з'єднання діаметром 68 мм – СБТН-68.

Відбір керна: у верхньому інтервалі затиранням «всуху», в нижньому – за допомогою керновідривача.

Обсадна колона для верхнього інтервалу 89 мм.

Режим буріння. Для верхнього інтервалу навантаження на коронку визначаємо, як в першому прикладі за формулою (1) з використанням таблиці 6–9. Приймаємо . Кількість різців (табл. 7).

Для визначення швидкості обертання приймаємо

Витрати промивальної рідини визначаємо за умов: , коефіцієнт кавернозності

Для нижнього інтервалу навантаження на коронку визначаємо за умов, що ; ;

Для визначення швидкості обертання приймаємо . Тоді