Конструкция скважины

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 11

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

ЗАДАНИЕ

для курсовой работы студенту Геологоразведочного колледжа по специальности 0701000 «Технология и техника разведки полезных ископаемых»

Группа Г-41а

Турарбеков Абылай Серикулы

(ф.и.о.)

Тема курсового проекта:

Бурение скважин при проведении предварительной разведки золоторудного месторождения «Аулие»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Введение

Общая часть

1. Географо-экономическая характеристика работ

1.1. Физико-географические сведения

1.1.1. Местоположение;

1.1.2. Рельеф;

1.1.3. Гидросеть;

1.1.4. Климат;

1.1.5. Растительность;

1.2. Географо-экономические данные

1.2.1. Население;

1.2.2. Экономическое развитие;

1.2.3. Транспортные условия района;

1.2.4. Обеспеченность участка работ, топливом, энергией, стройматериалами;

Геологическая часть

2. Геологическое описание месторождения

2.1. Стратиграфия;

2.2. Тектоника;

2.3. Формы и размеры рудных тел;

2.4. Характеристика полезных ископаемых;

2.5. Гидрогеологические условия месторождения;

2.6. Горнотехнические условия месторождения;

Проектная часть

3. Расчет буровых работ

3.1. Обоснование способов и видов бурения;

3.2. Обоснование и выбор конструкции скважины;

3.3. Обоснование и выбор бурового агрегата (установки);

3.4. Выбор состава снаряда, породоразрушающего инструмента;

3.5. Выбор вспомогательного оборудования и инструмента;

3.6. Выбор промывочной жидкости;

3.7. Меры борьбы с вибрацией;

3.8. Мероприятия по повышению выхода керна;

3.9. Мероприятия по предупреждению искривлений скважины, замер искривлений;

3.10. Мероприятия по предупреждению аварий;

3.11. Ликвидация скважин;

3.12. Геолого-техническая документация;

3.13. Мероприятия по охране труда и техника безопасности;

3.14. Мероприятия по охране природы;

4. Графические приложения к проекту

4.1. Геологическая карта месторождения в масштабе ____________

4.2. Проектные геологические разрезы ____________

4.3. Геолого-технический наряд ____________

Руководитель проекта: Ильясов Д. Ж.

Дата «___» ________20__г.

Дата окончания «___»________20__г.

ВВЕДЕНИЕ

Золото- это элемент 1 группы периодической системы, порядковый номер 79, атомная масса 196,96. Этот металл желтого цвета, по ковкости и тягучести превосходит все металлы.

Золото не соединяется с кислородом, водородом, азотом и углеродом даже при высоких температурах. Она растворяется только в селеновой кислоте, царской водке и щелочных цианидах. Обладает высокой электропроводимостью, дает сплавы со многими металлами, температура плавление которых ниже, а твердость выше золота. В природе золото встречается главным образом в самородном виде, однако химически чистым практически никогда не бывает, и прочность его для различных месторождении колеблется прtделах от 990 до 700. В ряде минералов ( кварц, пирит) оно присутствует в рассеянном тонкодисперсном состоянии.

Применяется золото главным образом как валютный металл, а также для изготовления украшении, в зубоврачебном деле и т.п.

Самородное золото с подавляющем в большинстве случаях содержат примеси серебра: при содержании серебра около 50% минерал называется электрум. К числу разновидности золото относятся мезистое золото (купроаурит) содержание меди до 20% (по весу). Палладистое золото (бисмуиоаурит) с содержанием висмута в твердом растворе до 4% и др.

Число весовых частей химически чистого золото в 1000 частях самородного золото и сплава называется его пробой.

Самородное золото в большой части встречается в сростках с различными минералами, часто с кварцом. Величина отдельных зерен золото колеблется от пылевидных частиц до крупных самородков. Наиболее обычные размеры от микронов до десятых долей миллиметра.

Кристаллизуется золото в кубической сингония, но хорошо обработанные кристаллы встречаются редко. Преобладает неправильные зерна с неровными краями, иногда имеющие вытянутую проволокообразную форму.

Общая часть

1. Географо-экономическая характеристика работ.

1.1. Физико-географические сведения

1.1.1 Месторасположение месторождения

Административный участок Аулие расположен в Елильском районе СКО и находится в 90 км к СЗ от г. Кокшетау и в 140 км к ЮЗ от областного центра (г Петропавловск). В 60 км к югу от объекта проходит ж.д.ветка и автотрасса Кокшетау-Костанай. Непосредственно в близи участка расположено село Булак.

1.1.2 Рельеф

Рельеф района преимущественно равнинный, осложнённый сглаженными сопками и озёрными котловинами. Непосредственно участок представляет собой аккумулятивную равнину, в западной части-пологоволнистую с не большими берёзовыми и осиновыми колками. Абсолютные отметки поверхности 180-200м, в 2,5 км к югу центра расположена сглаженная вершина г.Аулие с отметкой 258,4м.

1.1.3 Гидросеть

Гидрографическая сеть дряхлая-постоянных наземных водотоков в ближайшем районе нет. Много небольших озер и заболоченных участков. Воде в озерах в основном соленная и солоноватая.

1.1.4 Климат

Климат района резко континентальный с суровой зимой (до-45 С) и сухим жарким летом. Норма годовых осадков 300-320мм. Толщина снежного покрова достигает 1-2,5м. Преобладающее направление ветров с запада и юга-запада. Средняя скорость ветра 3,5м/сек. Нередки сильные ветры-зимой снежные покровы.

1.1.5 Растительность

Растительность степная (ковыль, разнотравь), вблизи озер и солончаков-болотно-солончаковая, значительная часть территории, включая центральную и восточную части участка, распаханы под посевы.

1.2 Географо-экономические сведения

1.2.1 Население

Население района немногочисленно. В основном оно представлено сельскохозяйственным работниками.

1.2.2 Экономические развитие

На участке развито сельскохозяйственное производство. Производится зерновая и животноводческая продукция. Промышленные объекты отсутствуют.

1.2.3 Транспортное условия

Аулие связанно с окрестными населенными пунктами сетью грунтовых дорог, труднопроходимых в зимнее-весенний период. Исключение составляет отсыпанная дорога грейдерного типа, соединяющая его с поселком Корнеевка.

1.2.4 Обеспеченность района работ электроэнергией

К участку подходит ЛЭП 35 Квт. имеется понижающая подстанция до 10Квт.

Геологическая часть

2.Геологическое описание месторождение

2.1. Стратиграфия

Золотоносность участка впервые установлена СК ГРЭ при геологической съемке масштаба 1:50000 в период 1976-86гг. Здесь поисково-картировочными колонковыми, а затем скважинами глубиной литохимической съемки установлено наличие обширных погребенных ореолов золота, связанных с разнозернистыми кварцевыми песками терсекской свиты нижнего неогена и подстилающими их карами выветривания по докембрийскому субстрату. Глубина залегания песчаного пласта небольшая: 50-120м. В 1997 году казахстанско-австралийским ТОО СП «Ишим голд» путем бурения 3х широких профилей скважин глубиной до 500м принципиального подтверждена золотоносность песков терсекской свиты. Несколько повышенное содержания золото установлено также в корах выветривания плотика, но лишь в его верхней части. Глубже по разрезе кор выветривания и коренных пород протерозойского фундамента содержание золото резко снижается до уровня 0,01-0,05 г\м3 или не обнаруживается. По результатом указанных работ в песках терсекской свиты авторами выделено 5 золотоносных зон СВ ориентировки. Ширина струй разная и оценена от 100 до 700-900м, мощность золотоносного пласта от 10 до 60м, глубина его залегания в диапазоне 60-120м, среднее содержание золото от 0,83 до 1,24 г\м3. Надо отметить что корневые пробы песков не промывалась, а подверглась атомно-абсорбционному анализу. Шлиховое золото не извлекалась и не взвешивалась, поэтому, правильнее оценивать содержание золото по фактическим данным анализов: от 0,55 до 0,82 г\т. Приняв СВ ориентировку и вероятную протяженность какой из гипотетических струй 2-3 км, авторы оценили прогнозные ресурсы россыпного золота участка Аулие в 8т. Подобная оценка требует комментария. Рассматриваемый участок в период 1981-88гг. входил составной частью в т.н участок булакский при работах Кокчетавской ГРЭ по оценке рассыпной олоновосности района. На период составления отчета по результатам проведенных работ данные по ГС-50 уже имелись и использовались в этом отчете. Тем не менее, эти же пески, отнесенные Шкурко к делювиально-пролювиальным образованиям терсекской светы нижнего неогена в данном случае отнесены к прибрежной фации морской чаганской свиты среднего-верхнего палеогена. Но дело даже не разночтении относительного возраста и генезиса указанных песков.

2.2. Тектоника

В региональных условиях район работ расположен на стыке Кокшетавского срединного массива с западно-сибирский низменностью, в пределах Заградовского антиклинария в узле его сочленения с Марьевским синклинорием , характеризуясь многообразием геологического строения и металлогении.

Заградовский антиклинорий сложен докембрийскими метаморфическими образованиями, несущими черты гранитно-гнейсовой купольной структуры, погружающейся на севере под платформенными осадки Западно-Сибирской плиты. Глубинным разломом меридионального простирания он разбит на два крупных блока, условно: западный и восточный. Участок Аулие приурочен к краевой части западного блока, который в свою очередь, ограничен с запада Володарской зоной глубинных разломов СВ простирания Булаской грабен-синклионально той же ориентировки, выполненной палеозойскими осадками. Последняя входит в состав Марьевского синклинория.

2.3. Форма и размеры рудных тел

Золото концентрируется в основном в приплотиковой части разреза, в отдельных случаях – во всем разрезе песков, либо в средней их частей, и даже, в кровле. В отличие от традиционных россыпей, шлиховое золото россыпей Аулие весьма мелкая и тонкая, размерность золоны 0,02-0,08мм и мельче, лишь единичный из них достигает размеров до 0,15-0,3мм. Форма золотин преимущественно уплощено-неправильная, реже-удлинено-изометрическая и крючковатая с зазубренными краями. Степень акантинности слабая , реже-серняя; часть золотин не несут признаков акантонности. На наших взгляд слабая степень акантанности золотин обусловлено прежде всего их тонкой размерностью, а так же тем обстоятельством, что основная масса тонкого золота очевидна выводилась от ассоциировавших с ним минералов в будуче уже в составе песков. На это косвенно указывает факт содержание нешлихового золото в крупных фракциях (более 1 мм) песков, обнаруживаемого атомно-абсорбционным или пробирным анализами. Цвет золотин золотисто-желтый, типичность для высоко пробного (аналитически прочность не определялась).

2.4. Характеристика полезных ископаемых

Как уже отмечалось песчаный пласт содержащих в своем основании тонкое рассыпное золото разнозернистыми песками от преимущественно-тонко мелкозернистых до преимущественно мелко средне зернистых. Различие среднем гранулометрической составе песков имеется не столько между золотоносным пластом и песчаными вскрыши (хотя они тоже есть), сколько между участки россыпи: западным и восточным. Пески восточного участка лучше сортированы: средняя доля собственно песчаной фракции (1-0,1мм) составляет 71-72% тогда как на западном участке порядка 55% очевидно, это различие связано с наличием на западном участке разномасштабных эрозиционных врезов и углублений засорением основного песчаного пласта плохо сортированными пролювиальными песками соответственно, относительной доли грубообломочной составляющей.

2.5. Гидрогеологические условия

По результатам проведенного разведочного бурения по сети200х-40м нижнее имеционовые золотоносные пески необводнены. Исключение составляет северо-восточная залежь в пределах восточного участка вод обильность песков который и охарактеризована выше указанной гидрогеологической скважины 1002. Спорадическая обводенность в основании песчаного пласта отмечалась в центральной части и в пределах западного участка при залегании песков границах локальных эрозионных углублении ниже абсолютных отметок 177-176м. такие обведенные локальные участки не выходят промышленные контуры выделенных залежей, золотоносный песчаный пласт залегает на 2-4 м гипсометрический выше.

Систематическая обводненность нежнейнеоцеоновых и других песков, залегающих под неоцен-неоценовыми глинами , отмечается непосредственно севернее и северно-восточное от выделенных золотоносных залежей, и т.е за пределами локализации рассыпного месторождения золото, при абсолютных отметках залегания водоносного горизонта 176м и ниже.

Таким образом, в обводнение золотоносных залежей локально участвует только воды нижнемиоценового водоносного комплекса, представлено преимущественно тонкой и мелкозернистыми глинистыми песками; в основании песков присутствует гравии и галька (до20-30%) кварце-кремнистого состава.

2.6. Горнотехнические условия

Месторождение представляет собой погребенную россыпь золото, связанную с песчаными отложениями олигоцен-миоценового возраста. Поверхность участка характеризуется равнинным рельефом-плоская аккумулятивная равнина; в западной части равнина пологоволнистая с небольшими березовыми и осиновыми колками. Золотоносные залежи залегают практически горизонтально, либо имеют слабый уклон в ССВ направлении. В приделах Западного участка отмечены локальные участки размыва песков, связанные с более поздней эрозионной деятельностью временных водотоков в границах узких логов.

Производственно - техническая часть

3.1 Обоснование способа и вида бурения

В связи с тем что на участке работ проводится предварительная разведка , применяем колонковое бурение, которое позволяет:

1.Получать образцы породы (керн) ненарушенной структуры по всему стволу скважины, что обеспечивает высокую геологическую информативность результатов бурения

2.Бурить скважины в породах любой твердости под любым углом

3.Бурить породы разрушающим инструментом малого диаметра на большие глубины при сравнительно компактном и легком оборудовании с небольшими затратами энергии и средств

В связи с тем что геологический разрез представлен породами V и VI категорий применяем твердосплавные и алмазные коронки

Выбираем механическое вращательное бурение с промывкой. При механическом вращательном бурении с промывкой главными факторами влияющими на процесс бурения являются:

1.Осевая нагрузка на ПРИ

2.Частота вращения снаряда

3.Объемный расход очистного агента в единицу времени (литр в минуту)

3.2 Обоснование и выбор конструкции скважины

Конструкция скважины – это характеристика буровой скважины определяющая изменения ее диаметра с глубиной, а также диаметра и длины обсадных труб и места их тампонирования. Конструкция скважины выбирается и обосновывается исходя из следующих данных:

1.Целевого назначения и глубины скважины

2.Физико-механических свойств горных пород

3.Конечного диаметра

4.Способа бурения и параметров бурового оборудования

Устанавливается глубина скважины, которая зависит от глубины залегания рудного тела исследуемого слоя горизонта. Скважина должна углубляться на 10-20 метров ниже целевого горизонта, что связанно с необходимостью надежного ее исследования геофизическими методами при каротаже.

Проектная глубина скважины составляет 256 метров.

Согласно рекомендации ВИТРа конечный диаметр выбирается по зависимости от группы месторождения, габаритов геофизической аппаратуры, способа бурения, характеристики полезного ископаемого.

В связи с тем что на участке проводится предварительная разведка, конечный диаметр выбирается на размер больше и составляет 59 мм.

Забурка скважины будет производиться диаметром 76 на глубину до 12 метров. Данный интервал обсаживается диаметром 73 мм. Дальнейшее бурение будет производится диаметром 59 мм до проектной глубины скважины без обсадки.

Конструкция скважины

3.3 Обоснование и выбор бурового агрегата (установки)

Обоснование и выбор бурового агрегата зависит от начального и конечного диаметра скважины, вида бурения, угла наклона, физико-механических свойств горных пород и обеспеченностью района работ электроэнергией.

Исходя из данных, глубина скважины составляет 256 м, начальный диаметр 76

мм, конечный диаметр 59 мм, угол наклона 90°, диаметр обсадной трубы 73 мм,

район работ обеспечен электроэнергией.

В связи с этим выбираем буровую установку УКБ-200/300

Техническая характеристика буровой установки:

Самоходная буровая установка УКБ-200/300С предназначена для колонкового вращательного бурения скважин в горных породах I-XII категорий по буримости. Оборудование смонтировано на автомашине ЗИЛ-131. На шасси автомобиля расположены буровой станок с дизелем марки Д37Е, мачта 2, труборазворот 3, буровой насос 4. Мачта сварной конструкции (из уголков) оснащена двухроликовым кронблоком и свечеприемником для установки бурильных труб без участия

верхового рабочего.

В конструкции буровой установки использованы автомобильные узлы (коробка передач, фрикцион, коробка отбора мощностей с маслонасосом, карданный вал), а также гидрораспредель от трактора Т-40.

Самоходная буровая

установка УКБ-200.

1-буровой станок с дизелем;

2-мачта;

3-труборазворот;

4-буровой насос;

5-укрытие;

6-кабина;

7-гидроцилиндр.

3.4.Выбор состава снаряда и породоразрушающего инструмента

Буровой снаряд и ПРИ выбираются в зависимости от начального и конечного диаметра бурения, глубины скважины, физико-механических свойств горных пород.

Колонковый набор-это часть бурового снаряда, предназначенный для разрушения горных пород, приема и транспортировки, сохранения керна.

В состав снаряда при бурении мягких и средних пород входят:

1.Твердосплавная коронка

2. корпус кернорвателя

3.кернорвательное кольцо

4.колонковая труба

5. фрезерный переходник

6. колонна буровых труб

7.вертлюг-сальник.

Коронки предназначены для разрушения породы.

При бурении пород II-IVкатегории применяем ребристую коронку М-5 до глубины 36 м. При бурении пород с IV-V категории используем самозатачивающуюся коронку СА5 с 36 м до 74 м. При бурении пород с VIкатегории используем 02И3 до проектной глубины.

Колонковая труба предназначена для доставки и приема керна на поверхность, а также для поддержания требуемого направления скважины.

При забуривании скважины используем колонковые трубы 93-го диаметра длиной 1 м. При бурении диаметром 93 мм применяем колонковые трубы диаметром 89мм длиной 4 м. При бурении диаметром 76 мм применяем колонковые трубы диаметром 73 мм и длиной 4 м.

Коронка типа СМ4

Коронка типа СМ5

Рисунок 3. Коронка типа 01А3СВ: А – алмазная матрица.

При алмазном бурении состав снаряда состоит из алмазной коронки, алмазного расширителя, колонковой трубы, фрезерного переходника бурильных труб, ведущей трубы и вертлюга-сальника.

Алмазная буровая коронка представляет собой кольцо с присоединительной резьбой, у которого резцы (или алмазоносные сегменты) располагаются на нижнем торце и боковых поверхностях, заготовкой для коронок является короночное кольцо, материалом для которого служит сталь марок 30, 35, 40 или Ст.4 и Ст.5.

Рисунок 4.Буровая алмазная коронка

Алмазные расширители предназначаются для поддержания заданного диаметра скважин. В буровом снаряде расширитель устанавливается между коронкой и колонковой трубой. Расширители заменяются, когда их диаметр становится меньше диаметра новой коронки. Поэтому только самая последняя часть скважин калибруется при установке новой коронки. Алмазный расширитель также помогает стабилизировать колонковую трубу. Выпускаются расширители для всех типов колонковых труб и коронок. В расширителях для армирования секторов применяются специально отобранные природные или синтетические алмазы.

Рисунок 5.Кернорватель

Рисунок 5.Алмазный расширитель РСА-76

Колонковая труба является одним из основных элементов бурового снаряда при бурении скважин с получением керна.Труба случит для приема кернового материала и удержания его при подъеме на поверхность,для передачи усилий на инструмент.

Рисунок 6.Колонковые трубы

Переходники фрезерные служат для соединения отдельных эле ментов бурового снаряда различного диаметра или имеющих раз ную резьбу, например, для соединения бурильной трубы с ко лонковой и шламовой трубами. Изготавливают переводники из стали марки 45, 40Х. Верхние концы переводника имеют коническую проточку с зубчатой поверхностью. В данном случае переводники называют фрезерными. Зубчатая поверхность служит для фрезерования обломков породы при подъеме из скважины заваленного бурового снаряда с вращением.?

Рисунок 7.Фрезерный переходник

Вертлюг-сальник предназначен для подачи промывочной жидкости из нагнетательного шланга в колонну бурильных труб и поддержания колонны в подвешенном состоянии с помощью лебедки станка во время бурения.

Рисунок 8.Вертлюг-сальник

Бурильные трубы предназначены для спуска и подъема породоразрушающего инструмента, передачи крутящего момента и осевой нагрузки, подачи промывочной жидкости.

3.5.Выбор вспомогательного оборудования

В качестве вспомогательного оборудования и инструмента выбирают: элеваторы, труборазвороты, ключи для бурового снаряда, ключи для обсадных труб, вилки отбойные (подкладные, отбивные), хомуты для обсадных труб, наголовники типа М.
Элеваторы предназначены для производства спуско-подъемных операций бурильных и обсадных труб. В проекте используется полуавтоматический элеватор М3-50-80. Предназначен для проведения работ без участия верхового рабочего с бурильными трубами диаметром 42-50 мм муфто-замкового или ниппельного соединения в процессе бурения геологоразведочных скважин.

Труборазворот служит для механизации трудоемких операций свинчивания и развинчивания буровых труб. В данном проекте используется стандартный труборазворот марки РТ-1200М.

В комплект с труборазворотом входит ведущие и подкладные вилки к трубам марки СБТМ-50:

Краткая техническая характеристика полуавтоматического элеватора М3-50-80:
1. Грузоподъемность:
а) номинальная – 10 тонн;
б) максимальная – 15 тонн;
2. Габаритные размеры:
а) высота – 540 мм;
б) ширина – 214 мм;
3. Масса элеватора: 25,6 кг;
4. Тип наголовника: М50/10;
Масса-4,25 кг.

Техническая характеристика труборазворота РТ-1200М;

1. Максимальный крутящий момент – 3500 Н/м;

2. Частота вращения водила – 73 оборот/мин;

3. Продолжительность свинчивания и развинчивания одного соединения – 4 сек;

4. Мощность электродвигателя – 3кВт;

5. Диаметр проходного отверстия – 205 мм;

6. Диаметр утяжелено-буровых труб – 57, 73, 89, 108 мм;

7. Диаметр бурильных труб – 42, 50, 63.5;

8. Общая масса – 296 кг.

Рисунок 9. Механизм для свинчивания и развинчивания бурильных труб

1 – рама, 2 – вращатель, 3 – центратор, 4,5,6,7 – вилка подкладная, 8,9,10,11 – вилка ведущая, 12 – кожух, 13 – электродвигатель.

Для сборки колонкового снаряда и обсадных труб применяют:

1.Ключи шарнирные для свинчивания и развенчивания бурильных труб(d=53 мм.). Состоят из двух скоб, соединенных между собой шарнирно на осях и рукоятки.

Рисунок 10.Ключи шарнирные для бурильных труб

2.Ключи шарнирные для обсадных и колонковых труб (d=73мм. для обсадных труб),(d=59 мм. для колонковых труб) Состоят из трех скоб и рукоятки и двух съемных сухарей.

Рисунок 11.Ключи шарнирные для обсадных труб

3.Ключи отбойные для соединений (d=50 мм.)

Рисунок 12.Ключи отбойные для соединений

4.Ключи короночные для навинчивания и развенчивания твердосплавных и алмазных коронок, колонковых труб и других деталей колонковых наборов.

5.Ключи для замков и ниппелей МЗ-50.

6.Хомуты для обсадных труб(d= 73мм.)

7.Хомут шарнирный (d=50мм.) Предназначен для захватывания бурильных труб за гладкую часть, используемый при сборке и разборке бурильных труб.

Рисунок 13.Хомут шарнирный

8.Подкладные вилки НГ-10-53.предназначены для удерживания бурильной колонны над устьем скважины за прорезь замка при спускоподъемных операций.(d=50 мм.)

9.Опора для сборки колонкового набора.

10.Для механизации спускоподъемных операций применяют полуавтоматический элеватор марки МЗ-50-80.

Рисунок 14.Элеватор марки МЗ-50-80

3.6 Выбор и обоснование промывочной жидкости

Промывка при бурении производится для очистки забоя от пробуренной породы (шлама) и выноса ее на поверхность, охлаждения породоразрушающего инструмента нагревающегося вследствие трения о породу и закрепление стенок скважины в неустойчивых породах. Промывочная жидкость выбирается в зависимости от свойств буримых пород.

Промывочная жидкость должна отвечать следующим требованиям:

1) Хорошо очищать забой скважины от шлама;

2) Интенсивно охлаждать породоразрущающий инструмент;

3) Предупреждать обрушение стенок скважины в неустойчивых породах за счет гидростатического давления и образования плотной корки на них;

4) Предотвращать обмен жидкостями и газами между пластами и скважинами, т.е. предупреждать поглощение промывочной жидкости или самоизливы и выбросы воды, нефти и газа из скважины;

5) Обеспечить хороший выход керна, т.е. не размывать, не растворять и не загрязнять его;

6) Облегчать разрушение горных пород за счет физико-химического воздействия: растворение, размывание струей жидкости. Понижение твердости породы;

7) Удерживать в возвещенном состоянии шлам при прекращении циркуляции;

8) Легко очищаться на поверхности от продуктов разрушения горных пород;

9) Обладать смазочными и антивибрационными свойствами;

10) Не изменять своих свойств при химическом действии солей, растворяемых пород, минерализованных вод, высоких и низких температур и давлении в скважине, не подвергаться бактериальному разложению;

11) Легко просачиваться буровыми насосами, не вызывать коррозии абразивного износа деталей насоса и бурового инструмента;

12) Обеспечивать проведение в скважине геофизических исследовании;

13) Быть дешевой и недефицитной.

При бурении скважин используют следующие виды промывочной жидкости:

1) Глинистые растворы;

2) Техническую воду;

3) Малоглинистые полимер-бентонитовые;

4) Меловые растворы;

5) Солевые растворы;

6) Эмульсионные;

7) Аэрированные;

Критериям выбора бурового раствора являются геологические данные разреза.

Для бурения пород с IV-IX категории до глубины 256 м выбираем эмульсионную промывочную жидкость. Она используется при алмазном бурении для снижения вибрации, износа бурового снаряда и уменьшения затрат мощности на вращение колонны бурильных труб.

Характеристика эмульсионной промывочной жидкости:

1)Плотность ρ……………..1,05 гр./см³

2)Вязкостью Т……………..17-18сек

3)Содержание песка не более 1-5%

4) Водоотдача………………6-8 см³

3.7 Технологические режимы бурения

Основные параметры режима бурения являются:

1) осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент

2) частота вращения

3) расход промывочной жидкости.

1.Осевая нагрузка определяет глубину внедрения резцов коронки в породу забоя. Под действием осевой нагрузка при вращении коронки порода разрушается (происходит резание, смятие или истирание). Величина осевой нагрузки зависит от физико-механических свойств породы, качество и размеров резцов.

3.7.1.Осевая нагрузка на коронку при твердосплавном бурении определяется по формуле:

P=P₀m, кН где,

P₀- осевая нагрузка на один резец или вставку, кН

m- Число основных резцов или вставок в коронке.

2.Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент при алмазном бурении определяется по формуле:

Р=КРоS где,

K – Коэффициент учитывающий трещинноватость и абразивность пород.

Ро – осевая нагрузка на 1см² алмазо содержащей площади торца коронки кН

S – алмазосодержащая площадь торца коронки 1см²

3.7.2.Частота вращения (об/мин) при твердосплавном бурении и алмазном бурении определяется по формуле:

где,

υ - Окружная скорость вращения, м/сек

Dср – средний диаметр коронки, м

D_н и D_в- соответственно наружный и внутренный диаметр коронки, м

3.7.3.Расход промывочной жидкости (л/мин) определяется по формуле:

Q = q D, где:

q- Удельный расход промывочной жидкости на 1 мм диаметра коронки, л/мин

D- Наружный диаметр коронки, мм

Расчеты

СM4 – 76

P = 0,5* 16 =8

n = 60*1,2/3,14*0,0735 = 311,97

Q=1,4*93 = 130,2

СМ5-59

Р = 1,1*1,1*12,6 = 15,2

n = 114/0,23= 495,7

Q = 0,8*76 = 60,8

01А3СВ

Р = 1,1*1,1*12,6 = 15,2

n = 114/0,23= 495,7

Q = 0,8*76 = 60,8

Результаты расчетов технологического вида бурения

Примечание: Забуривание скважины будит проводится ПРИ диаметром 76 мм бурится 50% расчетов технологического режима бурения

3.8 Меры борьбы с вибрацией

Одна из коренных проблем алмазного бурения – вибрации бурильной колонны, тормозящие переход на высокие частоты вращения породоразрушающего инструмента. Бурильная колонна как гибкая нитеобразная система подвержена в скважине при вращении крутильным, поперечным и продольным колебаниям. Крутильные и продольные колебания во многом зависят от трения бурильных труб о стенки скважины, параметров режима бурения, величины зазора между стенками и бурильными трубами, а поперечные колебания - от центробежных сил возникающих при вращении изогнутых бурильных труб. Колебательные движения колонны носят название вибраций.

Чтобы предупреждать и гасить вибрации, необходимо знать причины, вызывающие при усиливающие вибрации. Условно причины вибраций можно разделить на три группы: геологические, технические и технологические.

Геологические причины вибраций обусловлены бурением горных город: перемежающихся твердых и мягких разнозернистых и неоднородной структуры; слоистых, сланцеватых, полосчатых и гнейсовидных, слоистость и сланцеватость которых образует острый угол с осью скважины; трещиноватых и разрушенных; обрушающихся, кавернозных и способных к желобообразованию. Максимальные вибрации возникают в породах, способствующих образованию больших кольцевых зазоров между стенками скважины и бурильными трубами и неоднородного забоя.

К техническим причинам вибраций относятся следующие:

1) Применение искривлённых бурильных и колонковых труб; несоосность колонны из-за неправильной нарезки резьбы труб и соединений; неравномерный (односторонний) износ элементов бурильной колонны,

2) Применение неисправных или несоответствующих ключей и приспособлений, вызывающих деформации элементов колонкового набора и бурильной колонны;

3) Большие зазоры между бурильной колонной и стенками скважины; недостаточная жесткость колонны;

4) Нарушение правил монтажа, в результате чего отсутствует жесткость и горизонтальность установки бурового станка на салазках рамы и на

основании (фундаменте);

5) Неудовлетворительное состояние бурового оборудования- износ деталей и узлов вращателя, приводящий к биениям и люфтам; малая мощность привода станка, не обеспечивающая равномерную работу; эксцентричное закрепление ведущей бурильной трубы в патронах вращателя; неравномерная подача масла в гидроцилиндры вращателя; использование несбалансированных вертлюгов и буровых сальников;

6) Применение алмазных коронок, не соответствующих буримым породам, а также коронок с односторонним износом, с большим числом сколотых или выпавших алмазов, с зашлифованными алмазами; бурение без калибровочных расширителей.

Технологические причины вибраций вызваны следующим:

1) Нарушением режима бурения чрезмерно высокие частоты вращения и осевая нагрузка для данных условий; большой расход и давление промывочной жидкости, а также ее пульсация;

2) Бурением при самозаклинивании керна, больших искривлениях; бурением по керну и металлу, оставленным в скважине.

Вышеперечисленные причины, как правило, вызывают значительные вибрации при совместном комплексном действии. Вибрации многосторонне и вредно воздействуют на процесс бурения, состояние бурового инструмента и оборудования. Увеличивается расход мощности в 2-3 раза, что сдерживает бурение на высоких частотах вращения. За счет ударов коронки о забой при увеличении размаха колебаний разрушаются алмазы, сектора матрицы. В результате этого уменьшается скорость бурения и стойкость коронки. Происходит самозаклинивание керна и снижения длины рейса, уменьшается выход керна. Бурильные труба при ударах разрушают обсадные трубы, нарушают затрубную цементацию, а на незакрепленных участках выбивают углубления (желоба) в стенках скважины. Бурильные трубы подвергаются при этом интенсивному абразивному и усталостному (особенно в соединениях) износу. Возрастает число обрывов, повышается износ узлов бурового станка.

Для борьбы с вибрацией будем использовать КАВС, так как бурильная колона представляет собой нитевидную систему и вибрация является одной из угроз алмазного бурения.

3.9 Мероприятия по повышению выхода керна

Основная цель бурения геологоразведочных скважин - выявление месторождений, условий залегания, размеров, качественных и количественных характеристик полезного ископаемого. Для этого производится отбор: а) керна из породы и полезных ископаемых; б) шламовых проб при низком выходе керна и при избирательном истирании керна; в) проб газа при разведке месторождений каменных углей и самородной серы для оценки их природной газоносности; г) проб со стенок скважин при отсутствии или недостаточном выходе керна.