Проект разведочной скважины глубиной 540 метров (стр. 1 из 3)
Курсовой проект разведочной скважины глубиной 540 м
Москва
2007
Введение
В ходе проектирования разведочной скважины были проработаны следующие вопросы:
1) целевое задание и геологические условия бурения;
2) выбор и обоснование способа бурения;
3) выбор и обоснование конструкции скважины;
4) выбор бурового оборудования (станок, насос, мачта, двигатель);
5) выбор породоразрушающих наконечников;
6) выбор промывочной жидкости;
7) определение параметров режима бурения;
8) мероприятия по повышению выхода керна;
9) меры борьбы с искривлением скважин, замеры искривления;
10) проверочные расчеты выбранного оборудования, инструмента и технологии бурения;
11) мероприятия по технике безопасности;
Графическим приложением проекта является геолого-технический наряд на бурение скважины.
Целевое задание и геологические условия бурения
По данным задания проводится бурение разведочной скважины глубиной 540 м.
По категориям по буримости встречаются следующие породы – III (суглинок с примесью до 20% мелкой (до 3 см) гальки и щебня), VI (сланцы кварцево-хлорит-серицитовые трещиноватые), VIII(сланцы окремненные кварцево-хлоритовые), X (мелкозернистые граниты), VI (дуниты), VII (рудная зона), VI (дуниты).
Рудная зона представлена хромитами, находится на глубине 500 м., с мощностью 30 м.
Угол наклона скважины 85 °.
Выбор способа бурения
Учитывая характеристики пород (категория по буримости, абразивность, прочность, упругость, пластичность и т.д.) геологические особенности месторождения и опыт бурения в данном районе, предлагаются следующие способы бурения:
1) от 0 до 180 м – бескерновое бурение шарошечным способом;
2) от 180 до 380 м – алмазное бурение импрегнированными коронками;
3) от 380 до 540 м – твердосплавное бурение;
Бурение верхней части разреза будет производиться бескерновым способом, как более производительное, до глубины 180 м, далее для уточнения геологического разреза будет применяться твердосплавное и алмазное бурение с отбором керна.
Выбор и обоснование конструкции скважины
С целью предохранения устья скважины от размыва предполагается установка направляющей трубы до глубины 10 м. Диаметр скважины – 76 мм, диаметр направляющей трубы – 73 мм.
Слой трещиноватых кварцево-хлорит-серицитовых сланцев, осложненных поглощением требует установки обсадной трубы длиной 180 м диаметром – 57 мм, при диаметре скважины – 59 мм. По гранитам, дунитам и хромитовой руде производится бурение диаметром – 46 мм без установки обсадных труб с отбором керна диаметром 36 мм в интервале глубин от 180 м до 540 м.
При выборе параметров конструкции скважины учитывались конечный диаметр скважины, геолого-технические условия, цели и способы бурения.
Учитывая минимально допустимый диаметр керна хромитовой руды – 22 мм при диаметре скважины – 36 мм, бурение ввиду возможных осложнений в скважине предлагается осуществлять конечным диаметром – 46 мм.
В скважину предлагаемой конструкции проходят все геофизические приборы, необходимые для проведения исследований, в том числе и инклинометры.
Выбор бурового инструмента
Буровая установка была выбрана в соответствии с глубиной и конструкцией скважины, а также способом бурения.
Учитывая, глубину скважины целесообразно использовать:
- буровую установку УКБ – 5П;
- буровой станок СКБ – 5;
- буровой насос НБ 120/40
Техническая характеристика буровой установки с гидравлической подачей УКБ – 5П
| Глубина бурения, м:- при конечном диаметре скважины 93 мм- при конечном диаметре скважины 59 мм | 500800 |
| Начальный диаметр скважины, мм | 151 |
| Диаметр бурильных труб, мм | 50; 54; 63,5; 68 |
| Частота вращения, об/мин- 1-й диапазон- 2-й диапазон | 120;260;340;410;540;720;1130;1500-------------------------------------------- |
| Наибольшее усилие подачи, Н- вверх- вниз | 150000120000 |
| Грузоподъемность лебедки, кг | 3500 |
| Скорости навивки каната на барабан, м/с | 0,7 – 6,0 |
| Мощность электродвигателя для привода бурового станка, кВт | 30 |
| Мощность буровой установки, кВт | 98 |
| Мощность ДВС, кВт | --- |
| Высота мачты, м | 19 |
| Длина свечи, м | 13,5 |
| Тип бурового насоса | НБ 120/40 |
| Число буровых насосов | 1 |
| Максимальный расход, л/мин | 120 |
| Максимальное давление, Н/см2 | 400 |
| Мощность электропривода насосов, кВт | 5,5 |
| Габаритные размеры установки, м- длина- ширина- высота | 10,70 4,5619,10 |
| Масса, кг- станка- установки | 220017500 |
Выбор породоразрушающих наконечников
А) Для бескернового бурения суглинка с примесью до 20% мелкой (до 3 см) гальки и щебня III категории до глубины 10 м предполагается применение шарошечного долота типа М – 76
Техническая характеристика долот типа М-76
| Тип долота | М-76 |
| Номинальный диаметр, мм | 76 |
| Допускаемое отклонение, мм | 1,0 |
| Тип опоры | Двухрядная |
| Суммарная площадь сечений промывочных отверстий, см2 | 1,7 |
| Удельная осевая нагрузка на 1 см долота, Н/см | 2000 – 2500 |
| Окружная скорость вращения долота, м/с | 1,2 – 1,4 |
Б) Для бескернового бурения сланцев кварцево-хлорит-серицитовых трещиноватых VI категории в интервале глубин от 10 до 180 м применим шарошечное долото типа Т – 59
Техническая характеристика долот типа Т-59
| Тип долота | Т-59 |
| Номинальный диаметр, мм | 59 |
| Допускаемое отклонение, мм | 1,0 |
| Тип опоры | Двухрядная |
| Суммарная площадь сечений промывочных отверстий, см2 | 1,7 |
| Удельная осевая нагрузка на 1 см долота, Н/см | 2000 – 3000 |
| Окружная скорость вращения долота, м/с | 0,8 – 1,2 |
В) Для бурения с отбором керна с глубины 180 м до 380 м в породах VIII категории (сланцы окремненные кварцево-хлоритовые) и X категории (мелкозернистые граниты) целесообразно применять алмазное бурение импрегнированными коронками типа О2И.
Техническая характеристика коронок типа О2И
| Наружный диаметр, мм | 46 |
| Внутренний диаметр, мм | 31 |
| Высота, мм | 75 |
| Площадь торца колонки, см2 | 8,2 |
| Площадь алмазного слоя | 6,0 |
| Суммарная площадь сечений промывочных отверстий, см2 | 1,7 |
Г) Для бурения с отбором керна на интервале глубин от 380 до 540 м в породах VI категории (дуниты) и VII категории (рудная зона) применим твердосплавное бурение коронками типа СА4.
Техническая характеристика коронок типа СА4
| Наружный диаметр, мм | 46 |
| Внутренний диаметр, мм | 31 |
| Число резцов:- основных- подрезных | 123 |
| Осевая нагрузка на 1 резец коронки, Н | 500 – 600 |
| Окружная скорость вращения коронки, м/с | 0,6 – 1,5 |
Выбор промывочной жидкости
Для очистки скважины от шлама, охлаждения и закрепления неустойчивых стенок скважины будем применять промывку:
1) в интервале от 0 до 10 м – вода;
2) в интервале от 10 до 180 м из-за возможности поглощения по причине трещиноватости горных пород – глинистым раствором с добавлением карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) с целью понижения водоотдачи;
3) в интервале от 180 до 540 м после установки обсадной колонны до глубины 180 м – глинистым раствором, чтобы повысить процент выхода керна.
Выбор параметров режима бурения
Данные по удельной осевой нагрузке - С0 берутся из таблицы №1
Данные по удельному расходу промывочной жидкости 1 см диаметра долота - Kк берутся из таблицы № 2
Бескерновое бурение. Ø 76 мм М-76; Ø 59 мм Т-59
А) При бурении лопастными и шарошечными долотами осевую нагрузку определяют исходя из удельной нагрузки на 1 см диаметра долота:
С=С0•D кН
Где С0 – удельная нагрузка на 1 см долота, кН/см;
D – диаметр долота, см;
М-76: С=2,0•7,6=15,2 кН
Т -59: С=2,0•5,9=11,8 кН
Б) Частота вращения бурового инструмента определяется по формуле:
об/минГде V – окружная скорость вращения долота, м/с;
D – диаметр бурового наконечника, м;
М-76:
об/минТ -59:
об/минВ) Количество промывочной жидкости определяется по формуле:
Q=Kк•Dд л/мин
Где Kк – удельный расход промывочной жидкости, л/мин на 1 см диаметра долота;
Dд – наружный диаметр долота, см;
М-76: Q=12•7,6=91,2 л/мин
Т -59: Q=10•5,9=59 л/мин
Алмазное бурение. Ø 46 мм О2И
А) При бурении алмазными коронками осевую нагрузку определяют исходя из удельной нагрузки на 1 см2 площади торца коронки:
С=С0•FкН
Где С0 – удельная нагрузка на 1 см2 площади торца коронки, кН/см2;
F – площадь торца коронки, см2;
О2И: для VIII кат. С=0,6•8,2=4,92 кН
для Xкат. С=0,9•8,2=7,38 кН
Б) Частота вращения бурового инструмента определяется по формуле:
об/минГде V – окружная скорость вращения коронки, м/с;
D – диаметр коронки, м;
О2И: для VIII кат.
об/миндля Xкат.
об/минВ) Количество промывочной жидкости определяется по формуле: