МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ АКАДЕМИЯ Курсовой проект по разведочному бурению студента группы РММ-93 Тимофееевой О. В. принял: Маковский П. А. оценка: . я_1. 2. 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. я2Выбор бурового оборудования и инструмента я_2. 1. Выбор бурового агрегата 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 кгс/смя52я0. Регулировка количества жидкости, подаваемой в скважину осуществляется посредством скорости движения плунжеров. я_Буровой инструмент 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. я_я2Бурильные трубы Ориентировочный диаметр для твердосплавных коронок рассчи тывается как dя4тря0 = 0. 6*Dя4сквя0, 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. В состав я1вспомогательного инструмента я0входят: покладные вил- 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. я1Аварийный инструмент я0применяют для ликвидации аварий в сква- жинах с бурильными колонковыми и обсадными трубами. Сюда входят метчики, домкраты, ловушки секторов матриц и др. я_2. 3. Выбор буровых вышек или мачт 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: я1Qя4кря0 я1=я0 я1Kя4допя1(я7aя1qя4бтя1lя4бтя1+qя4убтя1lя4убтя1)(1-я7rя4жя1/я7rя1)я0cosя7Qя4сря1(1+fя0tgQя4сря1), где я1qя4бтя0, я1qя4убтя0 - веса бурильных труб и УБТ; я7aя0 - коэффициент, учитывающий вес бурильных труб, я7aя0 = 1, 06 - 1, 1; я7rя0 - плотность материала труб; я7rя4жя0 - плотность очистного агента; я7Qя4сря0 - средний зенитный угол скважины; f - коэффициент трения бурильных труб о стенки скважины, f = 0, 3 0, 5; я1Kя4допя0 - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления, я1Kя4допя0 = 1, 3 - 1, 4. Примем я7aя0 = 1, 09. Нагрузка на крюке равна 5, 3 т. Нагрузку на кронблочную раму буровой мачты определяют как Qя4оя7 я0=я7 я0Qя4кря0(1+1/mя7hя4тя0), где Qя4кря7 я0-я7 я0максимальная нагрузка на крюке; m - число подвижных струн талевой системы m = Qя4кря0/(Pя4ля7hя4тя0); Pя4ля0 грузоподъёмность лебедки бурового станка; я7hя4тя0 я1-я0 КПД талевой системы, я7hя4тя0 = 0, 97 - 0, 88; Свободный конец талей будет закреплен на кронблоке. Число подвижных струн талевой системы m=2. Нагрузка на кронблочную раму равна 8. 3 т. , что не превышает номинальной нагрузки. я2Технология буренияя0 я2геологоразведочных скважин я_3. 1. я2 я0Выбор очистного агента 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 Ся4ося0=mp, где p - рекомендуемая нагрузка на один резец, Н; 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, где С - удельная нагрузка на 1 смя52я0 площади торца коронки, Н/смя52я0; F - площадь торца, смя52 я_Определение затрат мощности на бурение скважины Затраты мощности на бурение без учета затрат мощности на привод насоса: Nя4дя0=Nя4стя0+Nя4рзя0+Nя4хвя0+Nя4доп Потеря мощности в станке определяется по формуле: Nя4стя0=N(4. 35*10я5-2я0+1. 7*10я5-4я0*n)+0. 4*p, где N номинальная мощность двигателя кВт; n частота вращения р давление вя5 я0гидросистеме станка Затраты мощности на разрушение пород: Nя4рзя0=(b*m*Cя4ося0*(R+r))/1950000, где b коэффициент учитывающий процесс разрушения ( 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: Nя4хвя0=1. 8kcя42я0qdя52я0nL, где 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: Nя4допя0=3. 4*10я5-7я0*snCя4ося0, где s радиальный зазор между тру- бами и стенкой скважины. Мощность двигателя по полученным результатам равна 24 кВт, что не превышает мощности двигателя бурового станка Расчет производительности давления бурового насоса Давление: Р=2 МПая5* Выбранный насос НБ4-320/63 развивает давление 6, 3 МПа, что превышает необходимое давление. *Результаты получены по формулам, приведенным в [1]. я_Рациональный режим спуско-подъемных операций 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: l=1020*N*я7hя0/ (K*я7aя0*q*(1-я7r/rя0)*cosя7Qя0*(1+f*tgя7Qя0)*v), где я7hя0 - к. п. д. передач от двигателя до крюка = 0. 8-0. 85, 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. ЪДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДї і параметр і интервал м. і і ГДДДДДДДДДВДДДДДДДДДґ і і 0-230 і 230-780 і ГДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДґ і I і 0. 04 і 0. 05 і і я7Qя4ня0 і 0 і 9. 24 і і я7Qя4кя0 і 9. 24 і 40 і і y і 230 і 550 і і x і 18. 59 і 253. 24 і і L і 230 і 557 і АДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДБДДДДДДДДДЩ Определение времени бурения типовой скважины и числа однов- ременно работающих буровых установок. Число одновременно работающих буровых установок для выпол нения определенного объема работ определяется формулой: Z= Lя4oя0/(Lя4mя0tя7hя4uя0) , где Lя4oя0 заданый объем работ, м; Lя4mя0 средняя скорость бурения, станко-месяц; я7hя4uя0 коэфф. использования буровых установок; 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