Политехнический Университет
Институт Геологии и Нефтегазового Дела
Геологоразведочный факультет
Кафедра техники
разведки
к курсовому проекту по разведочному бурению
Выполнил:
Принял:
Преподаватель
Содержание
Введение
1.Геолого-технические условия бурения
1.1.Геологический разрез и краткая характеристика пород
1.2.Геолого-технические условия отбора керна
2.Способ бурения и конструкция скважины
2.1.Обоснование и выбор способа бурения
2.2.Выбор и обоснование конструкции скважины
3.Разработка режимов бурения скважины
3.1.Выбор и обоснование породоразрушающего инструмента
3.2.Расчёт и обоснование принятых осевых нагрузок на породоразрушающий инструмент
3.3.Расчёт и обоснование принятых частот вращения породоразрушающего
инструмента
3.4.Выбор и обоснование параметров промывочной жидкости
3.5.Расчёт и обоснование принятых значений расхода промывочной жидкости по интервалам
4.Повышение качества отбора керна
4.1.Отбор керновых проб по вмещающим породам
4.2.Отбор керна по полезному ископаемому
4.2.1.Анализ факторов, снижающих выбор керна
4.2.2.Выбор, обоснование и описание снарядов для отбора керна полезного ископаемого
4.2.3.Разработка специального режима бурения при проходке по полезному ископаемому
5.Искривление скважин и инклинометрия
5.1.Предупреждение и борьба с искривлением скважин
5.2.Инклинометрия скважин
6.Буровое оборудование и инструмент
6.1.Выбор и описание буровой установки
6.2.Описание процесса монтажа и демонтажа буровой установки
6.3.Выбор и описание бурильных труб вспомогательного и аварийного
инструментов
7.Производственные процессы при сооружении скважин
7.1.Процесс забуривания скважины
7.2.Спуско-подъёмные операции
7.3.Крепление скважины обсадными трубами
7.4.Тампонажные работы
7.5.Предупреждение и ликвидация аварий
8.Организация водоснабжения, энергоснабжения, приготовления промывочной жидкости
9.Охрана природы
10.Специальный вопрос: Бурение снарядами ССК.
11.Расчёт потребного количества буровых установок
1.Геолого-технические условия бурения
1.1.Геологический разрез и краткая характеристика пород
Геологический разрез проектируемой скважины представлен следующими породами:
| Мощность, м | Наименование пород | |
| От | до | |
| 0 | 7 | Суглинок |
| 7 | 230 | Туфы |
| 230 | 300 | Кварц-эпидотовые сланцы |
| 300 | 330 | Туфы и туффиты |
| 330 | 410 | Сланцы эпидот-гранатовые |
| 410 | 445 | Руда магнетитовая |
| 445 | 515 | Порфириты |
· Суглинки относятся ко II категории пород по буримости, породы малой твёрдости и абразивности.
· Туфы и туффиты относятся к VII категории пород по буримости, породы средней твёрдости и абразивности. Плотная вулканическая горная порода, образовавшаяся в результате цементации вулканического пепла, шлака, лапиллей и других выбросов вулкана в процессе его извержения. Состоят из обломков вулканического стекла, пемзы.
· Сланцы эпидот - гранатовые относятся к VII категории пород по буримости, породы средней твёрдости и абразивности. Это горные породы, подвергнутые метаморфизму в условиях так называемой зеленосланцевой фации на относительно малых глубинах; в их составе, кроме слюды, много зелено-цветных минералов (хлорита, эпидота и различных амфиболов). Образуются из осадочных и вулканических пород.
· Магнетитовая руда относится к VI категории пород по буримости, порода умеренной твёрдости и абразивности.
· Порфириты относятся к IX категории пород по буримости, породы твёрдые и абразивные.
· Кварц - эпидотовые сланцы относятся к VII категории по буримости, породы средней твердости и абразивности. Это горные породы, подвергнутые метаморфизму в условиях зеленосланцевой фации на относительно малых глубинах.
[Н.И.Любимов,,Принципы классификации и эффективного разрушения горных пород при разведочном бурении”]
1.2. Геолого-технические условия отбора керна
При поисках и разведке полезных ископаемых буровыми скважинами одной из главных задач является получение керна – основного фактического материала для выявления, изучения и оценки промышленного потенциала месторождения. При этом достоверность оценки месторождения тем выше, чем больше получено керна и чем полнее он отражает основные свойства и вещественный состав пробуренных пород и руд. Керн позволяет наиболее точно составить геологический разрез, определить условия залегания и запасы полезного ископаемого.
Отсюда видно, какую ценность для геологов и буровиков представляет керновый материал и геолого-технические условия его отбора.
Выход керна определяется в процентах к пробуренному метражу. 100%-ный выход керна позволяет с полной достоверностью изучать горные породы, пересечённые буровой скважиной, и определять запасы полезного ископаемого.
В нашем случае отбор керна будем осуществлять, начиная с глубины 7 метров. По всем интервалам бурения, кроме как по полезному ископаемому в интервале бурения 410-445 метров, плановый выход керна соответствует фактически возможному. В интервале бурения 410-445 метров по полезному ископаемому фактически возможный выход керна составляет 70%, что на 10% ниже планового. В связи с этим будем использовать оборудование для увеличения выхода керна – специальный снаряд со съёмным керноприёмником ССК.
2.Способ бурения и конструкция скважины
2.1.Выбор и обоснование способа бурения
Работы в области разведочного бурения направлены в основном на обеспечение сохранности керна, извлекаемого с большой глубины, а основным средством поисков и разведки полезных ископаемых и инженерно-геологических изысканий, дающим возможность извлекать из земных недр образцы горных пород в виде кернов, является колонковое бурение.
Колонковое бурение - вращательное бурение, при котором разрушение породы осуществляется не по всей площади забоя, а по кольцу с сохранением внутренней части породы в виде керна.
Проектом предусматривается бурение скважины с отбором керна, начиная с глубины 7 метров. В соответствии с заданием и геологическими условиями в нашем случае будет применено колонково - вращательное бурение шарошечным долотом и алмазными коронками.
В нашем случае выбор колонково - вращательного бурения имеет место потому, что при этом способе бурения:
· извлекают из скважины керны, по которым составляют геологический разрез и опробуют полезное ископаемое;
· бурят скважины под различными углами к горизонту (в нашем случае под углом 70О к горизонту), различными породоразрушающими инструментами в породах любой твёрдости и абразивности;
· бурят скважины малых диаметров на большие глубины, применяя относительно лёгкое оборудование;
2.2.Выбор и обоснование конструкции скважины
Выбор и обоснование конструкции скважины является важнейшим исходным моментом при проектировании и играет решающую роль в успешном проведении скважины до проектной глубины с лучшими технико-экономическими показателями, в обеспечении оптимальных условий бурения и опробования.
Под конструкцией скважины понимают характеристику буровой скважины, определяющую изменение её диаметра с глубиной, также диаметры и длинны обсадных колонн. Исходными данными для построения конструкции скважины колонкового бурения являются физико-механические свойств горных пород, наличие пористых и неустойчивых интервалов, и, главное, конечный диаметр бурения. Конструкция скважины влияет на все виды работ, составляющие процесс бурения, и определяет их стоимость и качественное выполнение геологического задания.
При бурении на различные виды полезных ископаемых применяются разные конструкции скважин в зависимости от допустимого диаметра керна. Конечный диаметр скважины определяется минимально допустимым диаметром керна конкретного полезного ископаемого (в нашем случае магнетитовой руды).
Исходя из общего представления о типе месторождения, определяем допустимый минимальный диаметр керна по полезному ископаемому и конечный диаметр скважины.
Минимально допустимый диаметр керна для месторождений магнетитовых руд, обеспечивающий представительность опробования - 32 мм.
При бурении обычным колонковым снарядом диаметр скважины при пересечении магнетитовых руд должен быть 46 мм
Построение конструкции скважины по проектному геологическому разрезу ведут снизу вверх. Бурение в интервале 0 - 7 м предполагается вести с применением шарошечного долота, в интервале 7-515 м алмазными коронками. Конечный диаметр бурения для обеспечения представительности керн ( бурение по магнетитовым рудам) рекомендуется 59 мм. Принимаем этот диаметр.
Интервал скважины 0 - 7 м представлен суглинками – неустойчивыми породами, и поэтому его необходимо перекрывать обсадными трубами. Глубина бурения под эту обсадную колонну должен превышать 7 метров с таким расчетом, чтобы обсадные трубы были посажены в твердые монолитные породы. Принимаем ее равной 8 м. Низ обсадной трубы должен быть затампонирован. Диаметр выбранных обсадных колонн определяем снизу вверх. Для прохождения коронки диаметром 59 мм минимальный наружный диаметр обсадной трубы – 73 мм. Принимаем трубы этого размера.
Для гарантированного спуска этих труб в осыпающихся породах проектируем бурение породоразрушающим инструментом диаметром 93 мм. Эта обсадная колонна будет являться и направляющей трубой.[5, стр.8]
3.Разработка режимов бурения скважины