Курсовой по бурению

Содержание.

1. Введение……………………………………………………………2

1.1. Задачи, объемы и сроки проведения буровых работ……….2.

2. Физико-географические условия участка…………………..2

3. Геолого-технические условия бурения……………………..4

1. Выбор конструкции скважины и способа бурения……………...6

2.1. Обоснование выбора конструкции скважины……………...6

2. Обоснование выбора способа бурения……………………..7

1. Выбор бурового снаряда, оборудования и инструмента для ликвидации аварий……………………………………………..….8

1. Обоснование выбора бурового снаряда…………………...8

2. Выбор оборудования и инструмента для ликвидации аварий………………………………………………………...9..

4. Технология бурения………………………………………………...10

1. Выбор очисных агентов………………………………….…10

2. выбор породоразрушающего инструмента и технологических режимов бурения………………………...11

5. Тампонирование скважин…………………………………………..14

6. Выбор оборудования и КИП……………………………………….16

6.1. Обоснование выбора буровоо оборудования и КИП………..16

6.2. Обоснование выбора оборудования для приготовления

очистных агентов………………………………………….…18

6.3. Обоснование выбора средств очистки промывочной

жидкости от шлама………………………………………….18

4. Выбор бурового здания…………………………………….18

5. Выбор тампонажного оборудования………………………19

6. Состовление геолого-технического наряда……………….19

7. Спец вопрос………………………………………………………….20

8. Список использованной литературы…………………… ………...22

1.Введение.

1. Задачи, объемы и сроки проведения буровых работ.

Разведка производится бурением геологоразведочных скважин в количестве двенадцать штук, средней глубиной 300 метров. Объем буровых работ составляет 3505 погонных метров.

Буровые работы планируется Геологической задачей буровых работ является предварительная разведка участка «Йоа- Березитовый»; находящегося в северо-восточной части Таймырского полуострова. Бурение производится по отдельным линиям на россыпепроявлениях золота с целью оценки запасов.

производить в зимний период (сентябрь-май) в течение двух лет.

Начало работ – октябрь 2000г.

Окончание работ – декабрь 2002г.

1.2.Географо-экономическая характеристика района работ.

Территория проектируемых работ расположена в северо-восточной части Таймырского полуострова в Ленивенско-Челюскинской структурной фациальной зоне. Рельеф площади характеризуется грядово-увалистыми поверхностями на выходах коренных пород палеозойско-протерозойских пород и прилегающих к ним плоской морской аккумулятивной равнины, изрезанной речной и ложковой сетью. Абсолютные высотные отметки варьируют от 335м (г.Аструна) до 10м, относительные превышения над

днищами долин 100-170м.

Климат района – морской арктический, с 10 ноября по 30 января – стоит полярная ночь, а с 13 мая по 6 августа солнце не заходит – длится полярный день. Средняя температура самого холодного месяца января -34С, хотя в некоторые дни морозы могут достигать –55С. Снежные пурги случаются редко, не чаще двух раз в месяц. Летний период не большой, он длится со второй половины июня до середины августа. Средняя температура лета +8С, но в отдельные дни может доходить до +30С.

Растительный мир не богат и представлен в основном мхами и лишайниками, важнейшим представителем полярной фауны является дикий северный олень, полярные волки.

Гидрогеологическая сеть территории принадлежит бассейнам рек Серебрянки и Кунар. Все реки вскрываются в середине июня, ледостав происходит в конце сентября. Зимой реки полностью промерзают.

Гидрогеологические условия площади рудопроявления практически не изучены. В процессе поисковых работ проводились лишь простые гидрогеологические работы, включающие ежемесячные замеры уровня грунтовых вод, в скважинах положение которого относительно дневной поверхности варьируют от 15 до 30 м.

Единственным жилым населённым пунктом района является поселок Челюскин с пограничной заставой и аэродромной службой. Аэродром способен принимать самолеты АН-26, АН-2, летом вертолеты. Материально техническое обеспечение поселка осуществляется, в основном, летней навигацией по Севморпути.

Экономически район практически не освоен (населенные пункты и дороги отсутствуют, для транспортировки груза и персонала используется авиация), но в последние годы перспективы его развития в связи с обнаружением месторождений золота, редких металлов, редких камней на архипелаге северная земля в первую очередь связана с коренной и россыпной золото и платиностностью.

1.3. Геолого-технические условия бурения.

Площадь участка составляет 195 кв.км (прил. 3). В его геологическом строении принимают участие метаморфизованные вулканогенные породы основного состава (модинская толща, нижняя подтолща – PRmd₁), метаморфизиванные вулканогенные породы кислого состава (модинская толща. Верхняя подтолща – PRmd₂), согласные со структурами отдельные интрузивные тела метагаббро (северобыррангский комплекс – vPRsb) и четвертичные отложения.

В структурном отношении участок представляет собой сложную складчатую систему. Породы испытали интенсивное смятие с образованием много порядковых линейных и изоклинальных складок, северо-восточного простирания, нарушенных разрывными нарушениями различных направления, часто осложняющих геологические границы. Падение слоистости пород на северо-запад и юго-восток под углом 40-70^о. На участке развиты многочисленные со складчатые кварцево-жильные зоны общего северо-восточного простирания, представляющие собой серию сближенных, часто будинированных жил, местами соединяющихся между собой многочисленными прожилками с образованием так называемых линейных штокверков. Преобладающая мощность жил в таких штокверках 0,2-0,8м. Кроме того, часто прослеживаются отдельные кварцевые жилы, либо скопления отдельных жил без признаков соединения между собой зонами прожилкования. Мощность таких жил колеблется от 0,5м до 4 м. Кварц обычно брекчирован, редко с тонкой вкрапленностью пирита.

Ближе к западной части участка, в междуречье правых притоков р.Серебрянки и левых притоков р. Кунар, наряду с кварцево-жильными зонами и жилами кварца широко развиты линейные поля и зоны лиственитов, сформировавшихся в результате гидротермально-метасоматической проработки метаморфизованных вулканогенных пород основного состава. Аналогичное линейное поле лиственитов, прослеживается на востоке участка вдоль разрывного нарушения северо-северо-восточного простирания. Ширина его от 250 м до 900 м.

Листвениты представляют собой зернисто-сланцевую породу карбонат кварцевого состава, желто-зеленоватого цвета, часто с сульфидной минерализацией (пирит, халькопирит, борнит). Среди лиственитов часто наблюдаются реликты измененных в различной степени, метабазитов субстрата, в которых также отчетливо следится сульфидная минерализация.

При проведении ГГС-50 с общими поисками на Челюскинской площади по основному проекту в поисково-съемочных маршрутах было проведено точечное и штуфное опробование ряда объектов потенциально перспективных на рудное золото. По результатам спектрозолотохимического анализа из лиственитов, линейных кварцевожильно-прожилковых штокверков и жил кварца содержание рудного золота в них составляет от 0,2 г/т до 50 г/т (граф. П.1.3).

В результате поисков россыпного золота на Челюскинской площади Северного Таймыра в 1985-1988 гг. были выявлены погребенные палеороссыпи юрского возраста (Кунарская, Серебрянская), оконтуривающие выделенный поисковый участок "Кунар-Серебрянка" с севера и запад юго-запада, а с востока выявлена четвертичная аллювиальная россыпь р.Ханневича

При проведении комплексной аэрогеофизической съемки геофизической службой ГГП ЦАГРЭ в пределах поискового участка "Кунар-Серебрянка" выделены две крупные комплексные аномалии, интерпретируемые как высокоперспективные в отношении золотого оруденения.

Местоположение участка "Канар-Серебрянка" на водоразделе верхних течений рр.Кунар, Ханневича и правых притоков р.Серебрянка, оконтуривание его золотоносными россыпями, широкое развитие линейных полей и зон лиственитов, кварцевожильно-прожилковых линейных штокверков и кварцевых жил, наличие пунктов золоторудной минерализации, результаты комплексной аэрогеофизической съемки (Комплексная аэрогеофизическая съемка …, 1997) позволяют утверждать о высокой степени перспективности участка на выявление в его границах значимого золоторудного объекта.

2.Выбор конструкции скважин и способа бурения.

2.1. обоснование выбора конструкции скважин.

Геологический разрез представлен осадочными, метаморфическими породами. В данном разрезе имеются два участка с осложненными зонами. Первый участок находиться на интервале от 0 до 30 метров, на данном участке происходит растепление, обрушение стенок скважины. На интервале от 80 до 90 метров находятся кварцево-жильные образования и березиты с повышенной трещиноватостью, на этом участке происходит поглощение промывочной жидкости.

Общую глубину скважины берём равной 300 метов, вследствие того, что полезное ископаемое (кварцево-жильные образования и листвениты) залегает на глубине 260-285 метров. К этой глубине добавляем еще 15 метров, для достоверности подсечения подошвы и возможности исследования пласта геофизическими приборами.

Для конструкции данной скважины наиболее рационально выбрать 3 ступени, как минимально возможное число для исследуемого геологического разреза. Конечная ступень скважины будет в интервале 30-300 метров, диаметром 59 мм, так как на этом интервале находится осложненная зона. Вторая ступень будет находиться в интервале от 3 до 30 метров, диаметр второй ступени возьмем, на размер больше чем диаметр предыдущей ступени, равный 76 мм. На глубине от 0 до 3 м будет находиться первая ступень, диаметром 93мм.

В соответствии с данной конструкцией скважины потребуется две колонны обсадных труб. Использовать будем обсадные трубы ниппельного соединения. Первая колонна (направляющая) на глубине от 0 до 3м, диаметром 89 мм. Вторая колонна предназначена для закрепления неустойчивых стенок скважины на интервале от 3 до 30 м. Диаметр второй обсадной колонны 73мм. Башмаки обсадных колон, с целью герметизации зазора между стенкам скважин и обсадными трубами, следует зотампонировать цементным раствором, а сверху на трубы установить пеньковые сальники.

2.2. обоснование выбора способа бурения.

В данном геологическом разрезе целесообразнее использовать вращательный способ бурения. Это обусловлено тем, что этот способ наиболее эффективен при бурении неклинящихся хрупких пород I- XII категорию по буримости при горизонтальном залегании рудных тел, что соответствует данному разрезу. Так же вращательный способ применяют и при бурении разрезов с небольшими по мощности слоями трещиноватых пород, в которых использовать ударно-вращательный способ вследствие вывалов кусков пород под воздействием ударных импульсов невозможно.

Так как данная сеть скважин предполагает поиск и предварительную разведку, то требуется взять керн по всей глубине скважины, поэтому следует применять колонковый способ бурения. Достоинствами колонкового способа являются возможность извлекать образцы горных пород, бурить скважины с относительно небольшим искривлением, бурить скважины на значительную глубину с относительно не высоким расходом энергии.

Вследствие того, что мы имеем сложный геологический разрез, применяем комбинированный способ бурения (твердосплавный и алмазный). Твердосплавный способ следует применять на интервале 0-30 м. Этот интервал представлен мягкими, рыхлыми породами, для бурения которых более эффективно использовать твердосплавные коронки, так как алмазные коронки имеют малый выход режущей кромки алмаза, что резко уменьшает механическую скорость бурения в рыхлых и мягких породах. В отличие от алмазных коронок, твердосплавные коронки имеют больший выход резца, что позволяет ему более глубже внедрятся в породу. Наиболее целесообразнее использовать твердосплавные коронки типа СМ4 и СМ5, как наиболее подходящие для бурения в данных условиях. Диаметры коронок выбираем 93мм. для первой ступени и 76мм. для второй ступени.

На интервале 30-300м следует использовать алмазные коронки, как более производительные для бурения вмещающих пород этого участка. Алмазные коронки, за счет высокой износостойкости, позволят существенно повысить параметры технологических режимов бурения; повысить механическую скорость бурения и длину рейса. Для представленных пород наиболее подходят алмазные коронки типа А4ДП предназначенные для бурения абразивных, среднезернистых пород VIII-IX категории по буримости.

3. Выбор бурового снаряда, оборудования и инструментов для ликвидации аварий.

3.1. обоснование выбора бурового снаряда.

Породы, слагающие разрез в основном устойчивые, однородные, поэтому бурение скважин будем осуществлять с помощью одинарного колонкового снаряда высокооборотного алмазного бурения. Эти снаряды отличаются простотой конструкции и использование любых промывочных жидкостей. Они позволяют повышать механическую скорость бурения при высоком качестве опробования.

Верхний интервал представлен дробленными и трещиноватыми породами, их следует перебуривать одинарным колонковым снарядом твердосплавного бурения, при невысоких скоростях вращения снаряда.

Забойный снаряд алмазного бурения состоит из, расширителя секторного типа РСА-59 с кернорвательным кольцом, колонковой трубы диаметром 57 мм, переходника-центратора П-1, отсоединительного переходника с бронзовым кольцом и забойного амортизатора ЗА-7.

Бурильная колонна должна соответствовать выбранной конструкции скважины диаметром 59 мм. для высокооборотного бурения скважин диаметром 59 мм рекомендуется использовать легкосплавную бурильную колонну ниппельного соединения ЛБТН-54, длиной бурильных труб 4400 мм. достоинствами легкосплавных труб ниппельного соединения являются: малы коэффициент трения при вращении, малая вибрация снаряда, малая энергоёмкость.

Для подачи промывочной жидкости в бурильную колонну выбираем сальник типа СА.

Предусматривается следующая контрольно-измерительная аппаратура для предупреждения аварий: детектор износа труб ДИТ, толщномер Т-1, дефектоскоп, прибор ОМ-40. Прибор предупредительной сигнализации. Для измерения расхода промывочной жидкости в процессе бурения электромагнитный расходомер ЭМР-2

3.2. Выбор оборудования и инструментов для ликвидации аварий.

Наиболее характерными и часто встречающимися авариями при бурении являются: обрыв и прихват снаряда, прижег коронки.

Выбор аварийного инструмента производится исходя из опыта выполнения подобных ликвидационных работ.

1. Метчики ловильные Д-57;

2. Колокола ловильные А-76;

3. Гидравлический труборез труболовка ТТ-59;

4. Метчик коронка МК-59;

5. Магнитная ловушка МЛ-59;

6. Вибратор забойный ВЗ-2;

7. Домкрат гидравлическийДГ-40;

8. Ударные бабы весом 150 и 160 кг.

Большую роль в успешной ликвидации аварии играет быстрота при проведении ликвидационных работ.

4.Технология бурения.

4.1.Выбор очистных агентов.

В верхнем интервале от 0 до30 м. Неустойчивая горная порода IV-VI категории по буримости. В следствии того, что бурение происходит в условиях вечной мерзлоты, для предотвращения растепления, и как следствие этого, обрушения стенок скважины бурение производим в сухую.

В интервале от 30 до 300 метров разрез представлен крепкими породами VII-IX категории по буримости. Так как в этом интервале мы используем, по проекту, высокооборотное алмазное бурение то целесообразней использовать эмульсионные растворы. Эмульсионные снижают вибрацию бурового снаряда, трение, износ бурильных труб и обладают высокой несущей способностью.

В качестве контрольно-измерительных приборов, для определения качества эмульсионных растворов, применяются специальные колбы для определения содержания масла в эмульсии и для определения концентрации эмульсии.

Количество промывочной жидкости при колонковом бурении рассчитывают по формуле:

V_P=K_CV_PL м³;

Где :

V_P=(7.4-6.3)Д² – расход бурового раствора на 1 метр скважины, диаметром Д;

L  общий метраж скважины с применением данного раствора;

К_С  коэффициент сложности по группам, принимаем К_С=2.

V_P=2*5*59²*300= 10443000 м³.

4.2. Выбор породоразрушающих инструментов и технологических режимов бурения.

Забурку скважины на интервале 0- 30 м. следует осуществлять шарошечным долотом. Далее, на интервале 3-30м. бурение производят коронкой СМ5 диаметром 76 мм. Осевую нагрузку на коронку определяют по формуле:

C=mP, Н

Где:

m- число резцов в коронке, для коронки СМ5 диаметра 76 мм. m=16,

Р-удельная нагрузка на резец, принимаем 1.0 кН.

С=6*1.0=6.0 кН

Частота вращения коронки рассчитывается по формуле:

n=38.2υ₀/(D₁-D₂) об/мин.

Где:

υ₀ – окружная скорость коронки, принимаем 0,8 м/с.

D₁ и D₂ - наружный и внутренний диаметры коронки по резцам, для коронки СМ5 – 76 мм D₁= 76мм, D₂=59мм=0.059м.

n=38.2*0,8/(0,076+0,059)=226 об/мин.

Расход промывочной жидкости определяется по формуле:

Q=gD₁ л/мин;

Где: g – удельный расход жидкости на один сантиметр диаметра коронки, принимаем 12 л/мин по таблице 3[8] для VI категории по буримости.

Q=12*7.6= 91,2 л/мин.

В интервале от 30 до 300 метров породы абразивные, монолитные VII-IX категории по буримости. По таким породам эффективна алмазная коронка А4ДП диаметром 59 мм.

Осевую нагрузку на коронку рассчитывают по формуле:

С=pS, H;

Где:

р- удельная нагрузка на 1 см² торца коронки;

S- площадь торца коронки

Удельную нагрузку, по монолитным породам, рекомендуется принимать 1 кН/см².

Площадь торца коронки составит:

S=πD²_H/4- πD²_B/4 см²;

D₁=5.9cm, D₂=4.2cm.

S=3.14(5.9²-4.2²)/4=13 cm²

C=1.0*13=13kH.

Частота вращения коронки рассчитывается по формуле:

n=38.2υ₀/(D₁-D₂) об/мин.

Где:

υ₀ – окружная скорость коронки, м/с.

D₁ и D₂ - наружный и внутренний диаметры коронки по резцам, для коронки СМ5 – 76 мм D₁= 59мм, D₂=42мм=0.042м.

Окружную скорость по этим породам следует принимать согласно рекомендациям ВИТР 4-4.5 м/с. Для высокоскоростного бурения принимаем максимальное значение 4.5 м/с.

n=38.2*4,5/(0,059+0,042)=1562,7 об/мин.

Расход промывочной жидкости можно рассчитать по формуле:

Q=π(D²-d²)υ_л/4, об/мин;

Где: D,d – диаметр коронки и бурильных труб, м.

υ_л- скорость восходящего потока промывочной жидкости м/с. рекомендуется 0,35-0,6. При бурении абразивных пород с промывкой скважины промывочной жидкостью малой вязкости скорость восходящего потока принимают по максимуму 0,6 м/с. Тогда

Q=3,14(0,059²-0,054²)0,6/4=26 л/мин.

Для бурения скважин диаметром 59 мм по абразивным породам ВИТР рекомендует принимать 25-35 л/мин.

На интервале 80-87 м разрез представлен породами повышенной трещиноватости IX категории по буримости. На этом интервале идет интенсивное поглощение промывочной жидкости. Для бурения используем одинарный колонковый снаряд с алмазной коронкой А4ДП диаметром 59 мм

Осевую нагрузку рассчитываем по формуле:

С=pS, H;

р=0,9 кН/см², S=13см²

С=0,9*13=11,7 кН;

Частоту вращения по абразивным трещиноватым породам понижают в зависимости от степени трещиноватости( для сильно трещиноватых до 180- 200 об/мин). Вследствие того, что породы устойчивые принимаем на этом интервале частоту вращения принимаем 600 об/мин.

Расход промывочной жидкости можно рассчитать по формуле:

Q=π(D²-d²)υ_л/4, об/мин;

Где: D,d – диаметр коронки и бурильных труб, м.

υ_л- скорость восходящего потока промывочной жидкости.

Q=3.14(0.059²-0.054²)*0.75/4=33 л/мин.

По рекомендации ВИТР принимаем Q=40 л/мин.

5.Тампонирование скважин.

В геологическом разрезе имеется зона осложнений, в интервале 80-87м. В этой зоне залегают трещиноватые Кварцево-жильные образования. На этом интервале возможно поглощение промывочной жидкости. Величина раскрытия трещин δ=3мм., интенсивность поглощения частичное, подземные воды отсутствуют. При тампонировании данного интервала можно использовать цементные растворы и их разновидности: глинистые и полимерные пасты, синтетические смолы. Задачей тампонирования является кольматация трещин на данном интервале разреза. Связи с величиной раскрытия трещин δ=3мм. и с экономической точки зрения целесообразней всего использовать глинисто-цементную смесь, в качестве используем опилки как наиболее доступные и дешёвые.

Рассчитываем объем тампонажной смеси требуемой для кольматации зоны осложнения по формуле

V_P=K[πD²(N+h₀+h₁)/4] м³;

Где: К- коэффициент, зависящий от радиуса проникновения смеси(1-5) проектом предусматривается К=2;

D- диаметр скважины, м;

N- мощность трещиноватой зоны N=7м;

h_0,h₁- мощность заполнения раствором выше и ниже мощности трещиноватости пласта h₀=h₁=3м.

V_P=2[3,14*0,059²(7+3+3)/4]=0,087 м³;

Состав сухой смеси: глины-60%, цемента-20%, опилок-10%, воды-10%.

Количество сухой смеси для приготовления тампонажного раствора определяем по формуле:

G_cc=V_P/[∑(a_i/p_i)+m∑(b_i/p_i)] т;

Где: V_P-объем тампонажной смеси;

∑(a_i/p_i)-отношение массовых долей к плотности компонентов в сухой смеси;

∑(b_i/p_i)-отношение массовых долей компонентов жидкости к их плотности;

m-водоцементное отношение;

G_cc=0,174/[(0,6/3,15)+(0,2/1,6)+(0,1/0,04)+0,6(0,1/1)]=0,06 т.

Исходя из этого количество цемента равно:

G_ц=0,06*20/100=0,012т;

Количество глины равно:

G_г=0,6*0,06=0,036 т;

Количество опилок равно:

G_о=0,06*0,1=0,06 т;

Количество воды равно:

G_В=0,06*0,01=0,06 т.

Плотность тампонажного раствора находим по формуле:

p=(G_cc+G_B)/V_p т/м²;

Для тампонирования трещиноватых зон залегающих на глубине 150-200м. С плохой проницаемостью поглощающих горизонтов при тампонировании однорастворочными смесями, можно применять способ тампонирования с помощью пакеров. СКБ ВПО «Союзгеотехника» для тампонирования скважин диаметром 59мм. разработало комплект тампонажного инструмента ТУ-7, состоящего из герметизатора, пакеров и смесителя. Для тампонирования данной зоны требуется только два пакера опускаемых на бурильных трубах. Два пакера на бурильных трубах устанавливают на заданной глубине выше и ниже трещиноватой зоны. Затем через бурильную колонну прокачивают тампонажную смесь под давлением, тампонажная смесь проникает в трещины. Для тампонирования зоны закачивают рассчитанный объем тампонажной смеси.

Для проведения исследований в зоне осложнений требуется контрольно-измерительная аппаратура. Для измерения диаметров скважин используют каверномер КМ-38, его опускают в скважину на каротажном кабеле. Глубину залегания, число и мощность проницаемых зон, интенсивность поглощения промывочной жидкости используют расходомер ДАУ-3М. Уровень воды в скважине замеряется хлопушей. Для определения гранулометрического и минерального состава используют боковые пробоотборники БП. Для определения параметров тампонажной смеси предусмотрено использовать набор приборов: Конус «АзННИ», прибор ВИКА, имитатора для определения закупоривающей способности и прибор Микаэлиса.

6.Выбор оборудования и контрольно-измерительных приборов «КИП».

6.1. Обоснование выбора бурового оборудования и КИП.

Площадь проектируемых работ располагается в зоне экстремальных географических и климатических условий. Бурение производится в зимний период в течении двух лет. Рельеф местности спокойный, проектом предусмотрено высокооборотное алмазное бурение, поэтому используем высокооборотные буровые установки типа УКБ-4П. Достоинства УКБ-4П: малые затраты времени на монтажно-установочные работы, более благоприятными условиями для рабочих.

Техническая характеристика установки:

Установка представляет собой комплекс бурового и электрического оборудования, сведенный в один технологический блок, перевозимый без разборки. Установка предназначена для бурения вертикальных и наклонных геологоразведочных скважин алмазными и твердосплавными коронками, с отбором керна колонковыми снарядами и снарядами ССК.

В качестве привода предусмотрено использовать электродвигателя. Электроэнергия вырабатывается дизелем Д37Е-С2 с воздушным охлаждением и запуском от пускового двигателя.

В состав бурового оборудования установки входят: грязевый насос НБ3 120/40 ,труборазворот РЕ-1200, элеватор М3-50-80. В соответствии с уже выбранными размерами бурильных, колонковых и обсадных труб выбираем вспомогательный инструмент: ключи корончатые типа КК, ключи шарнирные трубчатые типа КШ служащие для свинчивания и развинчивания бурильных труб и забойных снарядов. Вспомогательный инструмент для осуществления спускоподъемных операций: подкладные вилки, разъемные хомуты, вертлюг-амортизатор.

Выбор талевой системы.

Выбор талевой системы начинают с выбора каната. Разрывное усилие каната определяют по формуле:

P₁=m^I P_Л, Н;

Где:m^I=3-3.5-запас прочности,

Р_Л- грузоподъемность лебедки;

P₁=3,5*32=112 кН.

Таким образом, по ГОСТу3077-69 выбираем канат 15,0-Г-1-СС-Л-Н-170

Где: 15,0- диаметр каната, Г - грузовой, 1- марка проволоки; оцинкован по группе СС; Л - левой крестовой свивки; Н - нераскручивающийся с разрывным усилием маркировочной группы по временному сопротивлению разрыву 1700 мПа.

Минимальное количество роликов в талевом блоке определяют из выражения:

k≥Q/2P_Л

k≥20/2*32=0,3 принимаем к=1

в кронблоке к₁=к+1=1+1=2.

КИП для контроля параметров режимов бурения установки УКБ-4П применяют те приборы, которые установлены на станке и насосе (дрилометры, манометры, электроприборы).

6.2.Обоснование выбора для приготовления промывочных жидкостей.

В качестве промывочных жидкостей используется эмульсионный раствор на основе сульфатных мыл. Приготавливают раствор в эмульгаторе, непосредственно на буровой. Воду получают путем таяния снега.

Расход промыворчной жидкости на буровую установку в сутки расчитываемпо формуле:

Q=[(Y₁+Y₂+Y₃)n_C]/m_C m³/сут;

Где: Y₁- объем скважины;

Y₂-объем резервуаров и отстойноков 2-5 м³

Y₃- потеря промывочной жидкости, зависит от трещиноватости горной породы, в среднем Y₃=(2-5)Y₁;

n_C- число одновременно бурящихся скважин.

m_C –время использования промывочной жидкости.

Y₁=πD²L/4 m³;

Где: D- диаметр скважины

L- глубина скважины;

Y₁=3,14*0,059²*300/4=0,82 м³;

Y₃=4*0,82=3,28

Q=(0,82+3+3,28)2/2=7,1 м³/сут;

6.3. Обоснование выбора средств очистки промывочной жидкости от шлама.

Для очистки промывочной жидкости от шлама применяют гидроциклонные установки, состоящие из гидроциклона и насоса с электроприводом. Гидроциклонные установки принудительно очищают структурированные промывочные жидкости как эмульсионные растворы.

6.4. Выбор бурового здания.

Буровое здание установки УКБ-4П представляет собой объемную металлоконструкцию, обшитую алюминиевыми панелями с теплоизоляционной прослойкой. Тип здания ПБЗ-4, размеры 7500х3160х2500. В светлое время суток освещение естественное, а в ночное искусственное электрическое. Система обогрева помещения – электрическая с помощью электротенов. В холодное время года температура в здании поддерживается не ниже +15⁰ С. Электроснабжение осуществляется от дизельной электростанции, напряжение в сети 380 В.

6.5. Выбор тампонажного оборудования.

Для приготовления цементного раствора применяют цементосмесительные машины СМ-4М. Она предназначена для доставки сухого цемента и приготовления раствора для тампонирования. Так для тампонирования непосредственно применяется комплект для тампонирования ТУ7 состоящий из герметизатора устья скважины, пакера для герметизации ствола скважины и смесителя для тампонирования с непосредственным смешиванием жидкого ускорителя перед тампонированием в скважине.

6.6. Составление геолого-технического наряда.

Установка УКБ-4П с приводом станка от электродвигателя АО2-71-4 мощностью 22кВт. Максимальное усилие подачи на забой 40 кН, вверх 60 кН. Максимальная производительность насоса 120 л/мин, с давлением 0,2 кПа. Все эти данные соответствуют рассчитанным режимам для твердосплавного и алмазного породоразрушающего инструмента.

Таким образом, установка УКБ-4П является наиболее рациональной для бурения геологоразведочных скважин на участке "Канар-Серебрянка".

7.Спец. Вопрос

Эмульсионные промывочные жидкости.

При алмазном бурении широко применяются специальные эмульсионные промывочные жидкости, которые помимо выполнения основных функций промывки (охлаждение породоразрушающего инструмента и удаление с забоя разрубленной породы), обладают повышенными смазочными и антивибрационными свойствами и активно воздействуют на весь процесс разрушения горных пород. Такими свойствами при различной степени активности в зависимости от характера горных пород и степени минерализации вод обладает ряд жидкостей.

Наибольший и практический интерес представляют жидкости, которые приготавливаются из товарных продуктов нефтеперабатывающей, химической, лесотехнической промышленности и апробированы в лабораторных и производственных условиях.

Эмульсии из кожевенной эмульгирующей пасты.

Кожевенная паста – товарный продукт, выпускаемый отечественными нефтеперобатывающими заводами, представляет собой минеральное масло средней вязкости, загущенное натровыми мылами синтетических жирных кислот.

Пасту вводят в воду в соотношении от 1:2000 до 1:50, т.е. в концентрации 0,5-2,0℅. Указанная концентрация является оптимальной для снижения коэффициента трения, повышения механической скорости бурения и стойкости алмазных коронок.

Эмульсия на основе омыленной смеси гудронов.

Омыленную смесь гудронов применяют в качестве эмульгирующей добавки к промывочным растворам при алмазном бурении. Для её приготовления могут быть использованы гудроны технических или растительных жиров или их смесей.

Техническая характеристика смеси гудронов

Кислотное число, мг КОН …………………………………….60 –70

Число омыления, мг КОН ……………………………………..180 – 200

Молярная масса …………………………………………………475 – 522

Плотность, г/см³…………………………………………………0.975

Содержание жирных кислот, высвобождаемых при омы- лении. ℅………………………………………………………52.4- 64

Температура застывания, ⁰С ……………………………………≈0

Смесь гудронов нетоксична, а приготовленная на ее основе эмульсия безвредна; эмульсия ОСГ снижает поверхностное натяжение воды на границе с воздухом; это свойство смеси гудрона способствует увеличению механической скорости.

Оптимальная концентрация ОСГ в промывочной жидкости находится в пределах 1,5 – 2,5 ℅, зависит от состава смеси гудронов (СГ) и типа горных пород и уточняется лабораторным путем.

Мылонафтовые эмульсии

Мылонафт – это вещество, представляющее смесь натровых мыл нафтеновых кислот, собственно нафтеновых кислот, небольшого количества минерального масла и воды. Преимуществом мылонафта является содержание в нем органических кислот, обладающих наибольшей маслянистостью.

Оптимальная концентрация мылонафта в эмульсии составляет 0,5 –1,0℅ по массе, при этом количество масляной добавки в виде свободных нафтеновых кислот колеблется в пределах 0,25 –0,5℅.

Эмульсии на основе сульфатных мыл.

Сульфатные мыла являются промежуточным продуктом целлюлозно-бумажного производства при изготовлении таллового масла; товарный продукт представляет собой 60-62℅-ный водный раствор сульфатного мыла следующего состава (℅);

Омыленные и неомыленные жировые смоленые кислоты……………………………………………………47-53

Щелочь…………………………………………………………..6-8

Фенолы………………………………………………………….<>

Зола……………………………………………………………..9-10

Вода……………………………………………………………..32-36

Стабильность раствора сульфатного мыла сохраняется при жесткости воды 10·10^-3 моль/л. Сульфатные мыла применяются с технической водой в концентрации 1-2%, в глинистых растворах – с концентрацией 4 % по массе.

Устранение влияния жесткости воды.

Наиболее существенное влияние на эксплуатационные свойства эмульсионной промывочной жидкости оказывают степень жесткости воды, из которой готовится эмульсия, и в меньшей степени жесткость вод, поступающих в скважину в процессе бурения.

Хорошее защитное действие против разложения эмульсии в жесткой воде оказывают добавки небольшого количества (от 0,05 до 0,5 % от объема промывочной жидкости) неиогенных ПАВ типа ОП-7 и ОП-10. В этом случае образующиеся кальциевые и магниевые соли не коагулируют, а остаются в растворе в виде микрочастиц во взвешенном состоянии в стабильной дисперсной фазе.

Эмульсия получается более стабильной и однородной, если перед разведением в жесткой воде пасту предварительно тщательно перемешать с ОП-7 или ОП-10 до получения однородного эмульсола и только потом разводить водой.

Так же жесткие воды можно смягчить введением растворов электролитов: Na₂CO₃? NaOH (едкий натр), Na₃PO₄.

Количество химикатов, необходимое для смягчения воды, рассчитывают по формуле:

P=nV,

Где n- удельное количество химиката для воды данной жесткости, г/м³;

V –объем промывочной жидкости, м³.

8.Список используемой литературы.

1.Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин/2тома Под ред. Е.А. Козловского – М: Недра, 1984.

2. Сулакшин С.С. бурение геологоразведочных скважин – М: Недра, 1994.

3.Воздвиженский Б.И., Голубцев О.Н., Новожилов А.А. разведочное бурение – М: Недра, 1979.

4. Кирсанов, Зиненко, Кардыш буровые машины – М: Недра, 1981.

5. Зварыгин В.И. Тампонажные смеси: Текст лекций /ГАЦМиЗ. – Красноярск,1998.

6. Зварыгин В.И. промывочные жидкости: Учебное пособие/ГАЦМиЗ. – Красноярск,1996.