1. Определение буровой скважины

Буровая скважина – это горная выработка в массиве горных пород, осевая протяженность которой значительно превышает ее поперечные размеры (диаметр) и в которой отсутствуют и не предусмотренные условия жизниобеспечения.

Буровой скважиной называется цилиндрическая горная выработка, имеющая диаметр во много раз меньше ее глубины.

Элементы буровой скважины

к элементам буровой скважины относятся (рис. 1.1):

Устье скважины 1 - начало скважины, т.е. Место пересечения ее с земной поверхностью горной выработки;

Забой скважины 2 - дно буровой скважины, перемещающийся в результате воздействия породоразрушающего инструмента на породу;

Стенки скважины 3 - боковые поверхности буровой скважины;

Обсадные колонны 4 - колонны соединенных между собой обсадных труб, концентрически расположенные в скважине и предназначенные для крепления стенок скважины. Если стенки скважины сложены из устойчивых пород, то в скважину обсадные колонны не спускаются;

Ствол скважины 5 - пространство в недрах земли, занимаемое буровой скважиной;

Ось ствола скважины 6 - воображаемая линия, соединяющая центры поперечных сечений буровой скважины.

Глубина скважины – расстояние между устьем и забоем скважины по ее оси.

Диаметр скважины – условный диаметр, равный номинальному диаметру при. Фактический диаметр скважины, как правило, больше номинального при за счет разработки скважины.

Бурение скважин может производиться с заменой поверхности из подземных горных выработок, с поверхности водоемов (рек, озер, морей и океанов) и даже с поверхности других планет (например, с луны).

По направлению буровые скважины разделяют на вертикальные, наклонные, горизонтальные и восстающие.

Горизонтальные и восстающие скважины в основном бурят из подземных горных выработок, а в гористой местности при благоприятном рельефе и из поверхности земли. Направление скважины определяют залеганием полезного ископаемого и физико-механическими свойствами пород, влияющими на изменение ее направления в процессе бурения.

Скважины задаются так, чтобы пересечь полезное ископаемое под углом, близким к прямому. При этом по поднятому столбику горной породы (керну) получают истинную мощность пласта. Положение оси скважины в пространстве называется трассой скважины.

2. Общая схема буровой установки.

Буровая установка – это комплекс наземных сооружений, бурового и энергетического оборудования, необходимые для бурения скважин.

Общая схема буровой установки: 1 – буровое долото; 2 – убт; 3 – бурильные трубы; 4 – кондуктор; 5 – устьевая шахта; 6 – противовыбросовое устройства; 7 – пол буровой установки; 8 – буровой ротор; 9 – ведущая бурильная труба; 10 – буровой стояк; 11 – вертлюг; 12 – крюк; 13 – талевый блок; 14 – балкон верхового рабочего; 15 – кронблок; 16 – талевый канат; 17 – шланг ведущей бурильной трубы; 18 – индикатор нагрузки на долото; 19 – буровая лебёдка; 20 – буровой насос; 21 – вибрационное сито для бурового раствора; 22 – выкидная линия бурового раствора.

5. Способы разрушения горных пород.

Разрушение горных пород при бурении происходит за счет воздействия на горную породу забоя скважины физических, электрических, и др. Полей.

Механический метод разрушения породоразрушающим инструментом имеет много разновидностей:

При ударном бурении разрушающие породы осуществляются внесением ударов забойного породоразрущающего инструмента.

Вращательный способ – путем резания породы инструментом при одновременном воздействии на него осевого усилия.

Ударно- вращательный – предусматривает наложение на вращательный способ ударных импульсов, передаваемых на породоразрущающий инструмент с поверхности или с помощью забойных машин.

Гидромеханическое бурение – разрушение пород высоконапорными водными струями, применяют в мягких и рыхлых породах.

Вибрационное – осуществляется за счет периодических вертикальных перемещений инструмента, используется в мягких и рыхлых породах.

Термический способ бурения – за счет высоко t 2300, сгорание керосина с кислородом - происходит отслаивание чешуек и растрескивания массива породы. Используется при бурении взрывных скважин на карьерах.

Метод статического вдавливания, инструмента в мягкую породу. Используется при исследовании.

3. Основные свойства горных пород.

Физико-механический свойства – горных пород характеризуют их физические и механические свойства, влияющие на процесс их разрушения.

Физические свойства – степень вязкости, пористость, плотность, удельный вес, структура, текстура, зернистость.

Механические свойства пород – разновидность физических свойств. Они проявляются под действием внешних механических сил и выражаются в способности горных пород оказывать сопротивление деформированию и разрушению: прочность, крепость, динамическая прочность, твердость, упругость, хрупкость, пластичность, абразивностьи т.д.

По степени связности:

Скальные – различной, обычно высокой твердостью обладают, обусловленной наличием между минеральными частицами молекулярных сил сцепления, которые после разрушения породы не восстанавливаются ни при высоком давлении, ни при увлажнении.

Связные породы – (глины, суглинки, мел, бокситы) состоя из глинистых минералов или частиц обломочных пород, связанных преимущественно глинистыми минералами.

Рыхлые – сыпучие породы состоят из скопления не связных между собой частиц различной формы и размеров.

Плывучие породы – состоят из водонасыщенных песчано-глинистых пород. Отличительная черта способность перемещаться (расплываться).

Механические свойства – прочность, крепость, динамическая прочность, твердость, упругость, хрупкость, пластичность, абразивность,и дт.

Пористостью породы называются суммарный объем пустот, содержащихся в горной породе и выраженный в долях единицы или в процентах, от общего объема породы. Коэффициент пористости называются отношение объема пор к объему твердого минерального скелета и пор.

Плотность однородного тела называется отношением массы тела к его объему.

Плотностью скелета породы или плотностью породы называют отношение массы твердого минерального скелета породы к объему этого твердого минерального скелета без пор.

Объемной плотностью – называется отношение массы породы к ее естественном состоянии к объему взятой породы с порами.

Удельный вес тела называются вес единицы объема тела, то есть отношение веса тела к его объему.

Удельный вес породы – называется вес единицы объема твердого минерального скелета породы.

Объемным весом породы – вес единицы объема породы в естественном состоянии с учетом находящихся в ней пор.

Структура г.п. называется внутреннее строение породы, совокупность признаков: формой; размерами зерен; взаимным соотношением породообразующих минералов и вулканического стекла магматических пород.

Текстура совокупность признаков, определяемых пространственным расположением составных частей породы и их ориентировки. Текстуры: массивная, слоистая, сланцеватая.

Прочность пород: оценивается показателем прочности при разрушении образцов.

Твердость – способность породы сопротивляться вдавливанию в нее другого,более прочного тела.

Абразивность – способность изнашивать поверхность контакта другого, более твердого тела в процессе трения при его движении. Абразивные свойства увеличивают интенсивность изнашивания породоразрушающего инструмента и снижают механическую скорость бурения.

Буримость г.п. – это способность оказывать сопротивление при внедрении в них подоразрущающего интрумента.