Выбор проектной конструкции скважины

Под конструкцией скважины понимают характеристику буровой

скважины, определяющую изменение её диаметра с глубиной, а также

диаметры и длинны обсадных колонн. Исходными данными для постро-

ения конструкции скважины колонкового бурения являются физикоме-

ханические свойства горных пород, наличие пористых и неустойчи-

вых интервалов, и, главное(!), конечный диаметр бурения. Постро-

ение конструкции скважины по проектному геологическому разрезу

ведут снизу вверх. Бурение в интервале 0 - 15 м предполагается

вести с применением твердосплавных коронок, в интервале 15-780 м

алмазными и твердосплавными коронками. Конечный диаметр бурения

для обеспечения представительности керна (бурение по трещинова-

тому рудному телу) рекомендуется 59 мм. Принимаем этот диаметр.

Интервал скважины 0 - 15 м представлен глинистыми отложениями, и

поэтому его необходимо перекрывать обсадными трубами. Глубина

бурения под эту обсадную колонну должна превышать 15 метров с

таким расчетом, чтобы обсадные трубы были посажены в твердые мо-

нолитные породы. Принимаем ее равной 18 м. Низ обсадной трубы

должен быть затампонирован . Диаметр выбранных обсадных колонн

определяем снизу вверх. Для прохождения коронки диаметром 59 мм

минимальный диаметр обсадной трубы - 73/65,5 мм (соответственно

наружный и внутренний диаметры). Принимаем трубы этого размера.

Для гарантированного спуска этих труб в набухающих породах

проектируем бурение породоразрушающим инструментом диаметром 93

мм. Эта обсадная колонна будет являться и направляющей трубой.

В состав буровой установки для колонкового бурения входят:

буровой станок, буровой насос и их привод (электродвигатели или

двигатели внутреннего сгорания). Для выполнения спуско-подъемных

операций применяют буровые вышки или мачты.

Учитывая глубину и диаметр бурения, а также угол наклона

скважины, выбираем буровой станок УКБ-5п. Он предназначен для бу-

рения геологоразведочных скважин твердосплавными коронками диа-

метром 93 мм до 500 м и алмазными 59 мм - до 800 м. Станок

УКБ-5п обладает частотой вращения от 60 до 1200 об/мин, что осо-

бенно важно, так как скважина бурится твердосплавными и алмазны-

ми колонками. Длина бурильной свечи 14 м. В качестве привода

принимаем электродвигатель мощностью 30 кВт.

Комплектуем буровую установку плунжерным насосом НБ4-320/100.

Производительность насоса 320 л/мин, максимальный напор - 63

осуществляется посредством скорости движения плунжеров.

Интервал скважины 0 - 15 м, сложенный глинистыми отложения-

ми, будем бурить коронками типа М5, предназначенными для бурения

мягких пород с прослойками более твердых II-IY категории по бу-

римости. Диаметр коронки 93 мм, она комплектуется колонковыми

трубами на размер меньше.

Интервал 18-780 м сложен частично трещиноватыми пирок-

сен-биотитовыми породами средней категории твердости, поэтому

данный участок будем бурить твердосплавными коронками типа СА1

и частично алмазными коронками типа 01А. Внешний диаметр коронок

59 мм.

Кернователь - часть колонкового набора, предназначенная для

отрыва керна от горной породы и удержания его в колонковой трубе.

Колонковые трубы предназначены для приема и сохранения кер-

на. Принимаем колонковые трубы: для бурения диаметром 93 мм -

колонковые трубы 89/78 мм, длиной 6 м и массой одного метра трубы

- 8,4 кг.

Ориентировочный диаметр для твердосплавных коронок рассчи-

тывается как

и равен 55.8 мм для интервала скважины 0-15 м. диаметром 93 мм.

Так как осевая нагрузка на коронку превышает 1500 Н, а глу-

бина скважины с таким диаметром составляет 15 м., то выбираем

утяжеленные бурильные трубы внешним диаметром 73 мм, внутренний

диаметр 35 мм. масса одного метра трубы 25.5 кг.

Для диаметра 59 мм применяется алмазное и твердосплавное

бурение. колонной из легкосплавных труб типа ЛБТН-54 с наружным

диаметром 54 мм , длиной трубы 4,7 м и погонной массой трубы 4,4

кг/м.

ки, ключи для свинчивания и развинчивания бурильных, колонковых и

обсадных труб, труборазвороты, элеваторы.

Труборазворот РТ-1200М для труб диаметром 42, 50 и 63 мм, а

также УБТ диаметром 73, 89 и 108 мм.

жинах с бурильными колонковыми и обсадными трубами. Сюда входят

метчики, домкраты, ловушки секторов матриц и др.

Основными параметрами вышки (мачты), по которому определяют

пригодность ее для данных условий бурения, являются высота и

грузоподъемность. Высота вышки H определяется в зависимоси от

длины свечи:

H = k*l,

где l - длина свечи ;

k - коэффициент, учитывающий величину переподъема обычно

k=1,3 - 1,5).

Примем k = 1,5, тогда H = 36 м.

С условиями бурения принимаем буровую мачту типа БМТ-5,

грузоподъемностью 10 тон, высотой 18 м.

Необходимо сделать проверочный расчет мачты, т.е. правиль-

ность выбора буровой мачты. Нагрузка на крюке при подъеме буриль-

ных труб из скважины определяется как:

f - коэффициент трения бурильных труб о стенки скважины,

f = 0,3 - 0,5;

Нагрузку на кронблочную раму буровой мачты определяют как

m - число подвижных струн талевой системы

подвижных струн талевой системы m=2.

Нагрузка на кронблочную раму равна 8.3 т., что не превышает

номинальной нагрузки.

Для промывки скважины на интервале глубин от 0 до 15 м при-

меняется глинистый раствор, который закрепляет стенки скважины.

Для интервала от 15 м до 780 м применяется эмульсионный

раствор с добавкой клея КМЦ или жидкого стекла, которая уменьша-

ет водоотдачу и является связующим веществом для шлама попавшего

в трещины и тем самым тампонирует стены скважины.

Параметры режимов бурения.

Твердосплавное бурение. Осевая нагрузка на коронку равна

m - число основных резцов в коронке.

На интервале глубин от 0 до 15 м осевое давление 6400 Н; на

интервале до 780 м осевое давление на твердосплавные коронки

составляет 3600 Н; число оборотов на интервале глубин от 0 до

580 м для твердосплавных коронок равно 400 об/мин; на интервале

от 580 до 750 - 200 об/мин. Расход промывочной жидкости указан в

таблице .

Алмазное бурение.

Алмазное бурение применяется в породах с IX по XII катего-

рии буримости. Осевое давление на коронку равно на интервале от

115 до 230 м - 8000 Н и на интервале от 750 до 780 м - 6000 Н.

Осевое давление определялось по формуле:

C =C *F,

Затраты мощности на бурение без учета затрат мощности на

привод насоса:

Потеря мощности в станке определяется по формуле:

n частота вращения

Затраты мощности на разрушение пород:

b=1.2-1.3), m коэфф. трения m=0.25-0.35, n частота вращения бу-

рового инструмента об/мин, R и r наружный и внутренний радиусы

коронки, см; С осевое давление, Н;

Затраты мощности на холостое вращение бурильной колонны при

низких скоростях:

k = 1.5,

q масса одного метра бурильных труб кг/м,

d диаметр бурильных труб см,

L глубина скважины м,

Дополнительная мощность и мощность двигателя:

бами и стенкой скважины.

Мощность двигателя по полученным результатам равна 24 кВт,

что не превышает мощности двигателя бурового станка

Расчет производительности давления бурового насоса

превышает необходимое давление.

*Результаты получены по формулам, приведенным в [1].

Длину бурильной колонны при которой можно начинать подъем

бурового инструмента с определенной скоростью вращения барабана

лебедки с учетом полного использованием мощности можно опреде-

лить по формуле:

N номинальная мощность двигателя кВт.

График рационального режима спуско-подъемных операций при-

веден в приложении.

Расчет проектного профиля

Так как минимальный угол встречи должен быть более 30 гра-

дусов, то минимальный конечный зенитный угол должен быть более

10 градусов ( угол падения пласта равен 70 градусов)

Расчет проектного профиля скважины выполнялся по формулам

приведенным в [1], результаты вычислений приведены в таблице.

Расчетная схема профиля направленной скважины приведена в прило-

жении.

табл.

¦ +---------T---------+

¦ ¦ 0-230 ¦ 230-780 ¦

+----------+---------+---------+

¦ I ¦ 0.04 ¦ 0.05 ¦

¦ y ¦ 230 ¦ 550 ¦

¦ x ¦ 18.59 ¦ 253.24 ¦

¦ L ¦ 230 ¦ 557 ¦

L----------+---------+----------

ременно работающих буровых установок.

Число одновременно работающих буровых установок для выпол-

нения определенного объема работ определяется формулой:

Литература

1. И.А. Сергиенко, В.П. Зиненко. Практикум по разведочному

бурению. М 1984.

2. Б.И. Воздвиженский, О.Н. Голубинцев, А.А. Новожилов.

Разведочное бурение. М "Недра" 1979