_1.2. Выбор проектной конструкции скважины

     Под конструкцией скважины понимают  характеристику  буровой

скважины, определяющую изменение её диаметра с глубиной, а также

диаметры и длинны обсадных колонн. Исходными данными для постро-

ения конструкции скважины колонкового бурения являются физикоме-

ханические свойства горных пород,  наличие пористых и неустойчи-

вых интервалов, и, главное(!), конечный диаметр бурения. Постро-

ение конструкции скважины по проектному  геологическому  разрезу

ведут  снизу вверх.  Бурение в интервале 0 - 15 м предполагается

вести с применением твердосплавных коронок, в интервале 15-780  м

алмазными и твердосплавными коронками.  Конечный диаметр бурения

для обеспечения представительности керна (бурение по  трещинова-

тому рудному телу) рекомендуется 59 мм.  Принимаем этот диаметр.

Интервал скважины 0 - 15 м представлен глинистыми отложениями, и

поэтому  его  необходимо перекрывать обсадными трубами.  Глубина

бурения под эту обсадную колонну должна превышать  15  метров  с

таким расчетом, чтобы обсадные трубы были посажены в твердые мо-

нолитные породы.  Принимаем ее равной 18 м.  Низ обсадной  трубы

должен  быть затампонирован .  Диаметр выбранных обсадных колонн

определяем снизу вверх.  Для прохождения коронки диаметром 59 мм

минимальный  диаметр обсадной трубы - 73/65,5 мм (соответственно

наружный и внутренний диаметры).  Принимаем трубы этого размера.

     Для гарантированного  спуска этих труб в набухающих породах

проектируем бурение породоразрушающим инструментом диаметром  93

мм.  Эта  обсадная колонна будет являться и направляющей трубой.

           2Выбор бурового оборудования и инструмента

                   _2.1. Выбор бурового агрегата

     В состав  буровой  установки для колонкового бурения входят:

буровой станок,  буровой насос и их привод (электродвигатели  или

двигатели внутреннего сгорания).  Для выполнения спуско-подъемных

операций применяют буровые вышки или мачты.

     Учитывая глубину  и  диаметр  бурения,  а также угол наклона

скважины,  выбираем буровой станок УКБ-5п. Он предназначен для бу-

рения  геологоразведочных  скважин твердосплавными коронками диа-

метром 93 мм до 500 м и алмазными 59  мм  -  до  800  м.  Станок

УКБ-5п обладает частотой вращения от 60 до 1200 об/мин, что осо-

бенно важно, так как скважина бурится твердосплавными и алмазны-

ми  колонками.  Длина  бурильной свечи 14 м.  В качестве привода

принимаем электродвигатель мощностью 30 кВт.

     Комплектуем буровую установку плунжерным насосом НБ4-320/100.

Производительность  насоса  320  л/мин,  максимальный напор - 63

кгс/см 52 0.  Регулировка количества жидкости,подаваемой  в  скважину

осуществляется посредством скорости движения плунжеров.

               _Буровой инструмент

     Интервал скважины 0 - 15 м, сложенный глинистыми отложения-

ми, будем бурить коронками типа М5, предназначенными для бурения

мягких пород с прослойками более твердых II-IY категории по  бу-

римости.  Диаметр  коронки 93 мм,  она комплектуется колонковыми

трубами на размер меньше.

     Интервал 18-780  м  сложен  частично  трещиноватыми  пирок-

 сен-биотитовыми породами средней категории  твердости,  поэтому

 данный участок  будем бурить твердосплавными коронками типа СА1

и частично алмазными коронками типа 01А. Внешний диаметр коронок

59 мм.

     Кернователь - часть колонкового набора,  предназначенная для

отрыва керна от горной породы и удержания его в колонковой трубе.

     Колонковые трубы предназначены для приема и сохранения  кер-

на. Принимаем колонковые трубы:  для бурения диаметром  93  мм  -

колонковые трубы 89/78 мм, длиной 6 м и массой одного метра трубы

- 8,4 кг.

         _ 2Бурильные трубы

     Ориентировочный диаметр  для твердосплавных коронок рассчи-

тывается как

                    d 4тр 0 = 0.6*D 4скв 0,

и равен 55.8 мм для интервала скважины 0-15 м. диаметром 93 мм.

     Так как осевая нагрузка на коронку превышает 1500 Н, а глу-

бина скважины с таким диаметром составляет 15  м.,  то  выбираем

утяжеленные бурильные трубы внешним диаметром 73 мм,  внутренний

диаметр 35 мм. масса одного метра трубы 25.5 кг.

     Для диаметра  59  мм  применяется алмазное и твердосплавное

бурение. колонной из легкосплавных труб типа ЛБТН-54 с  наружным

диаметром 54 мм , длиной трубы 4,7 м и погонной массой трубы 4,4

кг/м.

     В состав  1вспомогательного инструмента  0входят: покладные вил-

ки, ключи для свинчивания и развинчивания бурильных, колонковых и

обсадных труб, труборазвороты, элеваторы.

     Труборазворот РТ-1200М для труб диаметром 42, 50 и 63 мм, а

также УБТ диаметром 73, 89 и 108 мм.

      1Аварийный инструмент  0применяют для ликвидации аварий в сква-

жинах с бурильными колонковыми и обсадными трубами.  Сюда  входят

метчики, домкраты, ловушки секторов матриц и др.

                 _2.3. Выбор буровых вышек или мачт

     Основными параметрами вышки (мачты), по которому определяют

пригодность  ее  для  данных условий бурения,  являются высота и

грузоподъемность.  Высота вышки H определяется в  зависимоси  от

длины свечи:

                            H = k*l,

где l - длина свечи ;

    k - коэффициент, учитывающий  величину переподъема обычно

        k=1,3 - 1,5).

     Примем k = 1,5, тогда H = 36 м.

     С условиями  бурения  принимаем  буровую  мачту типа БМТ-5,

грузоподъемностью 10 тон, высотой 18 м.

     Необходимо сделать проверочный расчет мачты,  т.е.  правиль-

ность выбора буровой мачты. Нагрузка на крюке при подъеме буриль-

ных труб из скважины определяется как:

       1Q 4кр 0  1= 0  1K 4доп 1( 7a 1q 4бт 1l 4бт 1+q 4убт 1l 4убт 1)(1- 7r 4ж 1/ 7r 1) 0cos 7Q 4ср 1(1+f 0tgQ 4ср 1),

где  1q 4бт 0,  1q 4убт 0 - веса бурильных труб и УБТ;

     7a 0 - коэффициент,  учитывающий вес бурильных труб,

         7a 0 = 1,06 - 1,1;

     7r 0  - плотность материала труб;

     7r 4ж 0 - плотность очистного агента;

     7Q 4ср 0 - средний зенитный угол  скважины;

    f - коэффициент трения бурильных труб о стенки скважины,

        f = 0,3 - 0,5;

     1K 4доп 0 - коэффициент, учитывающий дополнительные  сопротивления,

            1K 4доп 0 = 1,3 - 1,4.

      Примем  7a 0 = 1,09.

     Нагрузка на крюке равна 5,3 т.

      Нагрузку на  кронблочную  раму буровой мачты определяют как

                       Q 4о 7  0= 7  0Q 4кр 0(1+1/m 7h 4т 0),

где Q 4кр 7  0- 7  0максимальная нагрузка  на  крюке;

      m - число подвижных струн талевой системы

                         m = Q 4кр 0/(P 4л 7h 4т 0);

      P 4л 0 - грузоподъёмность   лебедки бурового станка;

       7h 4т 0  1- 0 КПД талевой системы,  7h 4т 0 = 0,97 - 0,88;

     Свободный конец талей будет закреплен на  кронблоке.  Число

подвижных струн талевой системы m=2.

     Нагрузка на кронблочную раму равна 8.3 т., что не превышает

номинальной нагрузки.

        2Технология  бурения 0  2геологоразведочных скважин

                   _3.1. 2  0Выбор очистного  агента

     Для промывки скважины на интервале глубин от 0 до 15 м при-

меняется глинистый раствор, который закрепляет стенки скважины.

     Для интервала  от  15  м  до 780 м применяется эмульсионный

раствор с добавкой клея КМЦ или жидкого стекла, которая уменьша-

ет водоотдачу и является связующим веществом для шлама попавшего

в трещины и тем самым тампонирует стены скважины.

                  Параметры режимов бурения.

     Твердосплавное бурение. Осевая нагрузка на коронку равна

              С 4ос 0=mp,

     где p - рекомендуемая нагрузка на один резец,  Н;

         m - число основных резцов в коронке.

     На интервале глубин от 0 до 15 м осевое давление 6400 Н; на

интервале  до  780  м  осевое давление на твердосплавные коронки

составляет 3600 Н;  число оборотов на интервале глубин от  0  до

580 м для твердосплавных коронок равно 400 об/мин;  на интервале

от 580 до 750 - 200 об/мин. Расход промывочной жидкости указан в

таблице .

                       Алмазное бурение.

     Алмазное бурение  применяется в породах с IX по XII катего-

рии буримости.  Осевое давление на коронку равно на интервале от

115 до 230 м - 8000 Н и на интервале от 750 до 780 м - 6000 Н.

     Осевое давление определялось по формуле:

             C  =C *F,

     где С  -  удельная  нагрузка  на 1 см 52 0 площади торца коронки,

Н/см 52 0; F - площадь торца, см 52

         _Определение затрат мощности на бурение скважины

     Затраты мощности  на  бурение  без учета затрат мощности на

привод насоса:

         N 4д 0=N 4ст 0+N 4рз 0+N 4хв 0+N 4доп

     Потеря мощности в станке определяется по формуле:

         N 4ст 0=N(4.35*10 5-2 0+1.7*10 5-4 0*n)+0.4*p,

     где N номинальная мощность двигателя кВт;

         n частота вращения

         р давление в 5  0гидросистеме станка

     Затраты мощности на разрушение пород:

         N 4рз 0=(b*m*C 4ос 0*(R+r))/1950000,

     где b  коэффициент   учитывающий   процесс   разрушения   (

b=1.2-1.3), m коэфф.  трения m=0.25-0.35, n частота вращения бу-

рового инструмента об/мин,  R и r наружный и внутренний  радиусы

коронки, см;  С  осевое давление, Н;

     Затраты мощности на холостое вращение бурильной колонны при

низких скоростях:

         N 4хв 0=1.8kc 42 0qd 52 0nL,   где

     k = 1.5,

     q  масса одного метра бурильных труб кг/м,

     d  диаметр бурильных труб см,

     L  глубина скважины м,

     Дополнительная мощность и мощность двигателя:

         N 4доп 0=3.4*10 5-7 0*snC 4ос 0, где  s радиальный зазор между тру-

бами и стенкой скважины.

     Мощность двигателя  по полученным результатам равна 24 кВт,

что не превышает мощности двигателя бурового станка

     Расчет производительности давления бурового насоса

     Давление: Р=2 МПа 5*

     Выбранный насос НБ4-320/63 развивает давление 6,3 МПа,  что

превышает необходимое давление.

     *Результаты получены по формулам, приведенным в [1].

          _Рациональный режим спуско-подъемных операций

     Длину бурильной колонны  при которой можно начинать подъем

бурового инструмента  с определенной скоростью вращения барабана

лебедки с учетом полного использованием мощности  можно  опреде-

лить по формуле:

          l=1020*N* 7h 0/ (K* 7a 0*q*(1- 7r/r 0)*cos 7Q 0*(1+f*tg 7Q 0)*v), где

      7h 0 - к.п.д. передач от двигателя до крюка = 0.8-0.85,

     N   номинальная мощность двигателя кВт.

     График рационального режима спуско-подъемных операций  при-

веден в приложении.

     Расчет проектного профиля

     Так как  минимальный угол встречи должен быть более 30 гра-

дусов,  то минимальный конечный зенитный угол должен быть  более

10 градусов ( угол падения пласта равен 70 градусов)

     Расчет проектного профиля скважины выполнялся  по  формулам

приведенным  в  [1],  результаты вычислений приведены в таблице.

Расчетная схема профиля направленной скважины приведена в прило-

жении.

              табл.

              ┌──────────┬───────────────────┐

              │ параметр │  интервал м.      │

              │          ├─────────┬─────────┤

              │          │  0-230  │ 230-780 │

              ├──────────┼─────────┼─────────┤

              │     I    │   0.04  │   0.05  │

              │      7Q 4н 0   │      0  │   9.24  │

              │      7Q 4к 0   │   9.24  │     40  │

              │     y    │    230  │    550  │

              │     x    │  18.59  │ 253.24  │

              │     L    │    230  │    557  │

              └──────────┴─────────┴─────────┘

     Определение времени бурения типовой скважины и числа однов-

ременно работающих буровых установок.

     Число одновременно работающих буровых установок для  выпол-

нения определенного объема работ определяется формулой:

     Z= L 4o 0/(L 4m 0t 7h 4u 0)  , где

   L 4o 0 заданый объем работ, м;

   L 4m 0 средняя скорость бурения, станко-месяц;

    7h 4u 0  коэфф. использования буровых установок;

      Литература

     1. И.А. Сергиенко,  В.П.  Зиненко. Практикум по разведочному

бурению. М 1984.

     2. Б.И.  Воздвиженский,  О.Н.  Голубинцев,  А.А. Новожилов.

Разведочное бурение. М "Недра" 1979