1.5.1.Схема тампонирования скважины
Тампонирование начинается с промывки затрубного пространства. Для этого через отвод нагнетают промывочную жидкость для промывки скважины. Затем в скважину ставится колонна обсадных труб, не доходя пяти метров, ставится нижняя пробка, в которой находится специальная стеклянная мембрана. После этого на верхнюю часть обсадных труб навинчивают цементировочную головку с верхней пробкой. В колонну обсадных труб нагнетается цементный раствор, верхняя пробка освобождается, продавливается вдоль колонны труб.
В верхнюю часть колонны нагнетается промывочная жидкость, и колонна опускается на забой. Одновременно нагнетание промывочной жидкости продолжается. Под давлением мембрана разрушается, и раствор вливается в межтрубное пространство.
Для тампонирования скважин применяют цементный раствор плотностью 1,84г/см3. Цемент используется с водоцементным числом 0,5.
1.5.2.Расчет количества тампонирующего раствора
Объем цементного раствора, необходимого для заполнения цементируемого пространства определяется по формуле:
V1=π/4*((D2-dн2)*H) (м3),
где D- диаметр скважины (м)
dн. - наружный диаметр обсадных труб (м)
Н- высота зоны тампонажа (м)
Интервал 0,0 - 30,0 м
D=0.093 м
dн. 0.089 м
Н= 30,0 м
V1=3, 14/4*((0, 0932-0.0892)*30) =0.017 м3
Объем сухого цемента, необходимого для приготовления цементного раствора находится по формуле:
Vцемента 1= (ρцем.р-ра- ρводы)/ (ρцемента- ρводы)*V1 (м3)
=(1.85-1.0)/(3.15-1.0)*0.017=0.007(м3)
Интервал 30,0 - 110,0 м
D=0.076 м
dн= 0.073 м
Н= 80,0 м
V1=3, 14/4*((0, 0762-0.0732)*80) =0.049 м3
Объем сухого цемента, необходимого для приготовления цементного раствора находится по формуле:
Vцемента 2= (ρцем.р-ра- ρводы)/( ρцемента- ρводы)*V2 (м3)
ρцемента=3,15 г/см3=3.15 m/м3
ρцем. р-ра=1.85 г/см3=1.85 m/м3
Vцемента 2= (1.85-1.0)/(3.15-1.0)*0.049=0.019(м3)
Общее количество цементного раствора:
Vцемента=3*(V1 +V2) (м3)
Vцемента=3*(0,007+0,019) =0,078(м3)
1.6.Технология колонкового бурения
1.6.1.Технологические режимы бурения
Для бурения всех пород по скважине до пласта полезного ископаемого используются твёрдосплавные коронки различных марок, в зависимости от твёрдости пород.
Общая нагрузка на коронку должна быть равна
C=m*q, H,
где m – число объёмных (основных) резцов;
q – рекомендуемое давление на 1 резец, Н.
Частота вращения коронки вычисляется по формуле:
n=60v0/pDc»20v0/Dc,
где Dc=(Dн+Dв)/2 – средний диаметр коронки, м;
v0 – окружная скорость коронки, которая при бурении твёрдыми сплавами принимается в пределах 0, 6-1, 6 м/с.
Подача промывочной жидкости Q насоса для промывки скважины равна:
Q=p/4(D2-d2) v,
где D– диаметр скважины,
d– наружный диаметр бурильных труб,
v– скорость восходящего потока в кольцевом пространстве при промывке.
Таким образом, для каждого интервала получаем следующие параметры бурения:
Интервал 0,0 - 5,0 м
Бурение осуществляется твердосплавной коронкой марки Ml диаметром 93 мм. Бурение осуществляется при минимальных скоростях 100-120 об/мин. Промывка осуществляется глинистым раствором без циркуляции промывочной жидкости. Осевая нагрузка на забой порядка 0,4-0,5 кН на основной резец.
После проходки данного интервала скважина обсаживается трубами диаметром 89 мм до глубины 5,0 м. Производится затрубный цементный тампонаж скважины.
Интервал 5,0 - 110,0 м.
Бурение осуществляется алмазной коронкой марки МВП-1 диаметром 76 мм. Бурение осуществляется при скорости 400-700 об/мин. Промывка осуществляется технической водой при скорости потока 50-80 м/с. Осевая нагрузка на забой 8-13 кН на основной резец.
После проходки данного интервала скважина обсаживается трубами диаметром 72 мм до глубины 110,0 м. Производится затрубный цементный тампонаж скважины.
Интервалы 110-800м.
Бурение осуществляется алмазной коронкой марки МВП-1 диаметром 59 мм. Бурение осуществляется при скорости 500-900 об/мин. Промывка осуществляется технической водой при скорости потока 40-60 м/с. Осевая нагрузка на забой 6-10 кН на основной резец.
1.6.2.Бурение по пласту полезного ископаемого
Бурение ведется с соблюдением всех правил, обеспечивающих необходимый выход керна. Бурение осуществляется коронкой типа МВП-1 диаметром 59 мм. По полезному ископаемому бурят в следующем порядке:
1)определяют контакт пустых пород с полезным ископаемым;
2)скважину подготавливают для бурения по полезному ископаемому;
3)бурят непосредственно по полезному ископаемому;
4)отрывают керн и поднимают его.
Перед бурением по полезному ископаемому выполняют следующие мероприятия по подготовке скважины:
- промывают скважину до полного удаления шлама;
- извлекают оставшийся керн пустых пород;
- производят контрольный замер глубины скважины;
- готовят нужный буровой снаряд для бурения по полезному ископаемому.
Способы повышения выхода керна.
Причинами плохого выхода керна являются:
1. механическое воздействие колонкового снаряда, приводящее вследствие вибрации к разрушению и истиранию керна;
2. действие на керн промывочной жидкости, размывающей керн или вымывающей некоторые компоненты;
3. возможность выпадения керна из колонковой трубы во время его извлечения из снаряда вследствие плохого заклинивания.
Основными задачами получения представительных керновых проб являются:
- защита керна от воздействия потока промывочной жидкости или создание потока, направления течения и слива которого благоприятствуют сохранности керна;
- защита керна от механических воздействий вращающейся колонковой трубы;
- надежный отрыв керна от забоя и удержание его в керноприемной трубе.
С целью повышения выхода керна, бурение ведется на пониженных скоростях, с минимальной осевой нагрузкой и минимальной подачей промывочной жидкости. Для повышения выхода керна предусматривается сокращение рейсопроходки до 1,0 - 0,5 м. Подъем снаряда с керном полезного ископаемого производится без резких рывков, толчков и ударов.
В случае если указанные мероприятия не обеспечат требуемый выход керна, должны быть применены специальные технические средства, обеспечивающие повышение выхода керна и его сохранность при подъеме на поверхность (двойные колонковые трубы, съемные керноприемники) [12].
В курсовом проекте предусмотрен один способ бурения - бурение сверху вниз. Сначала бурится основной ствол скважины, затем он тампонируется до отметки, с которой начинаем бурить дополнительный стол. Затем вставляем стационарный клин. Для того чтобы клин строго фиксировался на нужной нам отметке, в проекте применяется цементный раствор в качестве ликвидационного тампонирующего материала. Затем четко ориентируем клин по направлению бурения дополнительного ствола. Только потом с учетом всех необходимых мер предосторожностей, начинаем бурить дополнительный ствол.
1.7.Ликвидация скважин
Цель ликвидационного тампонирования скважины состоит в том, чтобы изолировать все водоносные пласты и пласты полезного ископаемого, подлежащего разработке, от поступления в них воды по скважинам и по трещинам из изолируемого водоносного пласта и устранить возможность циркуляции подземных вод по стволу скважины при извлечении обсадных труб и её ликвидации.
Для ликвидационного тампонирования проектируемых скважин применяется цемент. Т.к. скважины бурились с применением глинистого раствора, то перед тампонированием их необходимо промыть водой для разглинизации.
Цементный раствор через бурильные трубы нагнетается насосом (ликвидационный тампонаж проводится от забоя скважины). По мере заполнения скважины цементным раствором бурильные трубы приподнимаются. После подъёма насос и бурильные трубы промываются водой для очистки от остатков цементного раствора.
Объём необходимого цементного раствора равен объёму скважины и рассчитывается по формуле:
V= (p/4*D2*h1) + (p/4*D2*h2) + (p/4*D2*h3),
где D1,D2,D3 – диаметры коронок, которые применяются для бурения основного ствола;
h1, h2, h3 – интервалы бурения основного ствола скважины данными диаметрами.
V=(0,785*0,0932*5)+(0,785*0,0762*105)+(0,785*0,0592*690)= 0,03+0,48+1,89=2,4м3.
Плотность цемента 3,15г/см3, плотность цементного раствора 1,84г/см3.
После проведения ликвидационного тампонирования на устье скважины устанавливают обсадную трубу с цементной пробкой, где отмечается номер, глубина скважины.
1.8.Техника безопасности
1. Работы по бурению могут быть начаты только на законченной монтажом буровой установке при наличии геолого-технического наряда, и после оформления акта о приемке буровой установки в эксплуатацию.
2. Буровая установка должна иметь подъездные пути, обеспечивающие беспрепятственный подъезд к ней.
3. До спуска буровой установки должна быть тщательно проверена работа всех механизмов. Выявленные недостатки подлежат устранению до ввода буровой установки в эксплуатацию.
4. оборудование, инструмент, полы, лестницы и перила буровых установок должны содержаться в исправности и чистоте.
5. Все рабочие и инженерно-технические работники, занятые на буровых работах, должны работать в защитных касках.