Реферат: Курсовой проект по разведочному бурению

Введение

Целью курсового проектирования является закрепление,углубление и обобщение знаний, полученных студентами при изучении теоретическогокурса «Разведочное бурение»; приобретение навыков для самостоятельного решенияконкретных задач по технологии и технике бурения скважин с умелымиспользованием достижений научно-технического прогресса и передового опыта вгеологоразведочном деле; подготовка к завершающему этапу обучения — составлениюдипломного проекта. Кроме того, в процессе курсового проектирования, студентыприобретают навыки самостоятельной творческой работы с учебной, справочной испециальной научно-технической литературой.

Предлагаемые технические решения в курсовом проектепредусматривают применение как серийного так и перспективного оборудования,инструментов, материалов, КИПов в соответствии с требованиями действующихГОСТов, строительных норм и правил (СНИП), «Правил безопасности пригеологоразведочных работах» и других нормативных документов. Принимаемыерешения обоснованы или подкреплены необходимыми расчетами.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки,графического материала и приложений. Обязательным приложением к курсовомупроекту является геолого-технический наряд (ГТН) на бурение скважины.

Выбор и обоснование способа бурения.

В данном геологическом разрезе целесообразнее использоватьвращательный способ бурения. Так как вращательный способ применяют и прибурении разрезов с небольшими по мощности слоями трещиноватых пород, в которыхиспользовать ударно-вращательный способ вследствие вывалов кусков пород подвоздействием ударных импульсов невозможно.

Так как данная скважина предполагает поиск и предварительнуюразведку, то требуется взять керн по всей глубине скважины, поэтому следуетприменять колонковый способ бурения. Достоинствами колонкового способа являютсявозможность извлекать образцы горных пород, бурить скважины с относительнонебольшим искривлением, бурить скважины на значительную глубину с относительноне высоким расходом энергии.

Вследствие того, что мы имеем несложный геологический разрез,и относительно непрочные слагающие его горные породы более целесообразным будетприменение твердосплавного способа бурения, так как алмазные коронки имеютмалый выход режущей кромки алмаза, что резко уменьшает механическую скоростьбурения в рыхлых и мягких породах. В отличие от алмазных коронок,твердосплавные коронки имеют больший выход резца, что позволяет ему более глубжевнедрятся в породу.  Наиболее целесообразнее использовать твердосплавныекоронки типа CМ-6, как наиболее подходящие длябурения в данных условиях. Диаметры коронок 93 мм для первой ступени и 76 ммдля второй ступени.

Выбор конструкции скважины.

Геологический разрез представлен в основном осадочнымипородами. В данном разрезе имеется одна усложненная зона. Она находиться наинтервале от 0 до 10 метров, на данном участке возможно обрушение стенокскважины из за рыхлого делювия.

Общую глубину скважины берём равной 500 метрам. К этойглубине добавляем  еще 1,5 метра, для достоверности подсечения подошвы и возможности исследованияпласта геофизическими приборами.

/>Стоит заметить, что главнымпоказателем совершенства конструкции скважины является ее простота. Дляконструкции данной скважины наиболее рационально выбрать 2 ступени, какминимально возможное число для исследуемого геологического разреза. Конечнаяступень скважины будет в интервале 10-500 метров, диаметром 76 мм. Перваяступень будет находиться в интервале от 0 до 10 метров,  диаметр второй ступенивозьмем, на размер больше чем диаметр предыдущей ступени, равный 93 мм.

Обсадные трубы применяются для закрепления неустойчивыхстенок скважины, восстановления циркуляции промывочной жидкости и разъединенияпластов горных пород. В соответствии с данной конструкцией скважины потребуетсяодна колонна обсадных труб для укрепления стенок скважины на глубине от 0 до 10м диаметром  89 мм, плюс 2 м для закрепления трубы в монолитной толще,одновременно она будет использоваться как направляющая. Применять будем обсадныетрубы ниппельного соединения, длиной 4500 мм. Башмаки обсадных колон, с цельюгерметизации зазора между стенкам скважин и обсадными трубами, следуетзотампонировать цементным раствором, а сверху на трубы установить пеньковыесальники.

Техническая характеристика обсадной трубы:

Наружный диаметр трубы, мм 89 Толщина стенки трубы, мм 5,0 Масса 1 м трубы, кг 10, 4 Длина трубы, мм 1500;3000;4500;6000

Выбор бурового снаряда и оборудования

Породы, слагающие разрез чередуются по устойчивости, поэтомудля повышения качества выхода керна, придется использовать одновременноодинарный и двойной колонковый снаряд высокооборотного твердосплавного бурения,меняя их на определенной глубине. Эти снаряды отличаются простотой конструкциии использование любых промывочных жидкостей. Они позволяют повышатьмеханическую скорость бурения при высоком качестве опробования.

Бурить будем с прямой промывкой технической водой. Исключаязоны переслаивания угля. Об этом подробнее ниже.

Забойный снаряд для бурения первой ступени скважины состоитиз твердосплавной буровой коронки СМ6 диаметром 93 мм, кернорвателя,калибровочного расширителя, одинарной колонковой трубы диаметром 89 мм,переходника с колонковой трубы на бурильные трубы П1.

Бурильная колонна должна соответствовать выбраннойконструкции скважины диаметром 93 мм. Для высокооборотного бурения скважиндиаметром 93 мм рекомендуется использовать стальные бурильные трубымуфто-замкового соединения диаметром 60,3 мм, длиной 4500 мм.

Для подачи промывочной жидкости в бурильную колонну выбираемсальник типа СА.

Снаряд будет использован на глубинах от 0 до 13 м.

Забойный снаряд для бурения второй ступени скважины состоитиз твердосплавной буровой коронки СМ6 (коронка применяется для бурения породсредней твердости, относящимся к IV-VII категориям по буримости, рис. 1)диаметром 76 мм, кернорвателя, калибровочного расширителя, одинарной колонковой трубы диаметром 73 мм, переходника с колонковой трубы на бурильныетрубы П1.

Рекомендуется использовать бурильные трубы муфто-замковогосоединения диаметром 50 мм, длиной 4500 мм. А так же применить утяжеленныебурильные трубы (УБТ) для уменьшения изнашивания и повышения надежности работырастянутой части бурильной колонны, расположенной над УБТ.

Технические характеристики колонковой трубы:

Наружный диаметр труб D и ниппелей D1

73 Толщина стенки труб 5,0 Внутренний диаметр ниппеля 62,0 Длина труб 3000;4500;6000

Диаметры резьбы

Наружний

Внешний

68

66,5

Длина наружной резьбы ниппеля и внутренней резьбы с полным профилем 40 Масса 1 м трубы, кг 8,38 Масса ниппеля, кг 1,3

Характеристика коронки СМ-6:

/>

Основные размеры коронок, мм

D1

D2

58

76

Число резцов:

Основных

Подрезных

12

4

При встрече со слоём углей будем менять забойный снаряд надвойной колонковый снаряд. Двойные колонковые снаряды применяют в породах иполезных ископаемых, дающих плохой выход керна. Для нас более всегоцелесообразнее использовать такой снаряд под названием ДонбассНИЛ-II (рис. 2). При бурении помягким углям твердосплавная коронка этого снаряда, на внутренней невращающейсятрубе, имеющей вертикальное перемещение, врезается в забой как кольцевой штамп.При встрече более крепкого породного прослоя под действием возросшего осевогоусилия включается фрикцион, который передает крутящий момент на внутреннююкерноприемную трубу с твердосплавной коронкой, обеспечивая, таким образом,бурение крепких пород вращательным способом. Осевая нагрузка на коронку прибурении по углю 4000-6000 Н. При бурении ДКС «Донбасс НИЛ» коронками 76 ммрекомендуется придерживаться следующего режима:

Расход бурового раствора, л/мин 50-70

Частота вращения снаряда, об/мин 100-150

Для бурения скважины мы будем применять буровую установкуУКБ-500/800. Буровая установка УКБ-500/800 предназначена для бурениявертикальных и наклонных (90—60°) геологоразведочных сква­жин на твердыеполезные ископаемые глубиной до 800 м алмаз­ными коронками диаметром 59 мм и до500 м твердосплавными коронками диаметром 93 мм до 500м. Буровая установкасостоит " из бурового станка СКБ-5, буровой мачты МБТ-5 с основа­ниемтруборазворота РТ-1200 М, грузоподъемных принадлеж­ностей (элеватор-50,элеватор 50/54, вертлюг-пробка-50, вертлюг-пробка-54, полуавтоматическиеэлеваторы типа ЭН-12 и насосная установка НБЗ-120/40), контрольно-измерительнаяаппаратура, транспортная база ТБ-15.

Технические характеристики буровой установки УКБ-5П:

 

Глубина бурения при конечном диаметре скважины, м:

93 мм

59 мм

500

800

Начальный диаметр, мм 151 Диаметр бурильных труб, мм 50; 54; 55; 63,5; 68

Частоты вращения шпинделя, об/мин:

1 диапазон

2 диапазон

120;260;340;410;540;720;1130;1500

Наибольшее усиление подачи, кН:

вверх

вниз

85

65

Грузоподъемность лебедки, т 35 Скорость навивки каната на барабан лебедки, м/с 0,8; 1,75; 2,7; 3,6 Мощность электродвигателя станка бурового, кВт 30 Высота мачты (вышки), м 19,0 Длина свечи, м 13,5 Тип насосной установки

НБ4-/>

Масса станка, кг 2200 Масса установки, кг 17500

Буровой станок СКБ-5 (рис 3) имеет все основные функ­циональныеузлы, что и станок СКБ-4. Однако он отличается от него тем, что в станке СКБ-5нет такого традиционного узла, как станина. Все узлы: электродвигатель,лебедка, вра­щатель-лебедка съемного керноприемника — размещены и за­крепленына корпусе коробки перемены передач. Последняя своими опорными плоскостямилежит на направляющих рамы станка и перемещается на них при вскрытии устьяскважины с помощью гидроцилиндра. Закрепление станка в любом поло­жении на рамепроизводится автоматически с помощью гидрозамка. Отказ от станины позволил уменьшитьдлину кинемати­ческих цепочек и, таким образом, повысить надежность и жесткостьстанка. Повышение жесткости снижает вибрации при бурении. Кроме того,гидросистема станка СКБ-5 смонти­рована на выносном пульте, что обеспечиваетудобный доступ для обслуживания и ремонта не только гидросистемы, но и станка вцелом. На пульте управления (рис) размещены оперативные кнопки управлениядвигателем станка, маслонасоса, гидросистемы, буровой насосной установки. Тамже установ­лена кнопка общего стопа, приборы контроля осевой нагрузки напородоразрушающий инструмент, амперметр и манометры гидросистемы.

Буровой станок имеет восемь частот вращения шпинделя вдиапазоне 120—150 об/мин, два гидроцилиндра подачи, два зажимных гидропатрона,автоматический перехват шпинделя наведущей трубе, регулятор скоростиподачи, включенный и поршневые полости гидроцилиндров. Все это обеспечиваетвозможность работы станка в оптимальном режиме. Для конт­роля за параметрамипроцесса бурения станок комплектуется четырехканальной контрольно-измерительнойсистемой КУРС-411, которая имеет каналы для измерения следующих параметров:осевой нагрузки на породоразрушающий инстру­мент, механической скоростибурения, расхода и давления про­мывочной жидкости.

Ниже приводятся диапазон измерения указанных парамет­ров спомощью комплекта КУРС-411.

Вес бурового снаряда, кН 0-50 Усилие на крюке, кН 0-80 Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, кН 0-25 Давление промывочной жидкости Мпа 0-10

Расход промывочной жидкости, м3/с

(0-25)×10-4

(0-50)×10-4

Механическая скорость бурения, м/ч 0-15 Напряжение сети, В 380 Частота питающего тока, Гц 50

Буровое здание, установки — контейнерного типа. Оно со­браноиз трехслойных алюминиевых панелей, имеет электриче­скую систему обогрева иавтономную систему водоснабжения (бак, насос, водонагреватель).

Буровая мачта БМТ-5 представляет собой одно-стержневуютрубчатую систему, ствол которой шарнирно опирается на пор­тал арочного типа.Для придания устойчивости мачте ствол ее раскреплен продольным и поперечнымраскосами. Подъем и опускание мачты производятся с помощью гидравлических ци­линдров.

Библиографический список

Р.М. Скрябин, Г.А. Свешников «Методические указания.Разведочное бурение»  ЯГУ, 2001

Шамшев Ф.А., Тараканов С.Н., Кудряшов Б.Б. и др «Технология итехника разведочного бурения» Недра, 1983

Воздвиженский В.И. «Разведочное бурение» Недра, 1979

Козловский Е.А. «Справочник инженера по бурениюгеологоразведочных скважин  в 2 т.» Недра, 1984