Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
21.12 Mб
Скачать

И. С. Калининым проводились измерения мощности на холостое вращение бурильной колонны диаметром 50 MAI с муфтово-замковыми соединениями при ее вибрации в скважине диаметром 76 мм.

Мощность на холостое вращение колонны диаметром 50 AIM при промывке забоя водой изменялась по закону

N 2= 4,6 • 10-%Ьп%\ г п кВт,

(68)

При применении антивибрационной САіазки, а также при проАіывке скважин антивибрационными эАіульсионными растворами уда­ валось снизить мощность на холостое вращение в 2—3 раза по сравне­ нию с формулой (68).

Исследования А. Г. Мамедзаде и Р. Ю. Мамедли показали, что с уменьшением веса бурильных труб снижается почти пропорци­ онально их весу и мощность на холостое вращение бурильной ко­ лонны. Отсюда видна большая перспективность применения на раз­

ведочном бурении

легких бурильных труб (ЛБТ), изготовленных

из алюминиевых

сплавов.

При создании осевой нагрузки на забой а іо щ н о с т ь на вращение

колонны бурильных труб повышается. Эта дополнительная мощность

приближенно равна

 

 

(69)

N 3 = 8,0 • 10~3С/г кВт,

где С — осевая нагрузка на забой в тс.

в процессе бурения будет

Полная мощность на валу двигателя

N n

N J -р іѴ2 ■г Лг3

кВт,

(70)

 

ÏÏ

 

 

где ц — к. п. д. всех передач от вала

двигателя

до шпинделя

станка.

 

 

 

Мощность для привода насоса определяется по формуле (35). Мощность для привода лебедки может быть определена по форАіуле

 

д т

ф ( Ѵ п

 

 

(71)

 

л

102Т]

 

 

 

 

где Qa — вес бурового

инструмента в

кг;

ѵп — скорость

подъема

колонны (крюка) в м/с; ср — коэффициент,

учитывающий дополни­

тельные сопротивления при подъеме колонны; ц — общий

к. п. д.

подъемной установки.

 

 

 

 

 

Вес бурового инструмента

 

 

 

 

QM

Ямс+ 9убт/ + <7(£

Z)""f" Ятсі

(72)

гДе Янс — вес колонкового снаряда в кг; qy6r — вес 1 м утяжеленных бурильных труб (УБТ), кг; I — длина УБТ; q — вес 1 м бурильных труб в кг; L —1 — длина колонны бурильных труб в м; qTC— вес элеватора, крюка и талевого блока.

При глубоком бурении можно пренебречь весом колонкового «наряда дкс.

Коэффициент <р, учитывающий дополнительные сопротивления при подъеме, зависит от величины радиальных зазоров, от интен­ сивности искривления скважины и от вязкости жидкости, наполня­ ющей скважину. Коэффициент ф колеблется в пределах от 1,15 до 1,65. Чем меньше зазоры между бурильной колонной и стенками скважины, чем больше интенсивность искривления скважины, тем больше коэффициент ср. С увеличением скорости подъема тоже наб­

людается увеличение

ф.

 

то максимальная мощ­

Если известна грузоподъемность лебедки,

ность, потребляемая

лебедкой, будет

 

 

 

ЛГ„

*Вт,

(73)-

где QJI — грузоподъемностьлебедки в

кг;

ѵк — скорость навивки

каната на барабан в м/с; к — коэффициент возможной перегрузки ле­ бедки (при прихватах инструметна) к = 1,1—1,2.

Лебедки делают многоскоростными. Многоскоростная лебедка позволяет поднимать длинную тяжелую колонну с малой скоростью, а легкую колонну — с большой; тем самым мощность двигателя ис­ пользуется более рационально.

В период подъема снаряда двигатель загружается только во время извлечения колонны. Например, на собственно подъем одной свечи затрачивается около 10—20 с, а в течение следующих 30—40 с, затрачиваемых на отвинчивание свечи и установку ее на подсвеч­ ник, двигатель работает почти вхолостую.

При спуске труб двигатель загружается еще меньше.

При глубоком бурении на подъемные операции обычно задалживают большую мощность, чем на собственно бурение; поэтому мощ­ ность двигателя для станков глубокого бурения, как правило, под­ бирают из расчета мощности, необходимой для грузоподъемных опе­ раций. При неглубоком бурении мощность на бурение и привод. насоса часто больше мощности, затрачиваемой на подъем.

Во время спуско-подъемных операций лебедка загружается че­ рез определенные интервалы и только на незначительное время, поэтому для привода колонковых буровых станков наиболее подхо­ дят двигатели, допускающие значительные кратковременные пе­ регрузки. Для станков глубокого бурения целесообразно иметь бу­ ровые установки с индивидуальными двигателями для привода вращателя и лебедки.

\

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

ККОЛОНКОВОМУ БУРЕНИЮ

§1. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ КОЛОНКОВОЙ СКВАЖИНЫ

Прежде чем приступить к бурению скважины, надо наметить ее конструкцию.

Исходными данными для выбора конструкции скважины служат: а) физико-механические свойства пород, пересекаемых скважи­

ной, их крепость, устойчивость, водонасыщенность и т. д. ; б) глубина скважины;

в) конечный диаметр скважины, который зависит от вида по­ лезного ископаемого;

г) способ бурения.

При бурении алмазными коронками рекомендуется принимать конечный диаметр скважины 46 или 59 мм. Для дробового бурения конечный диаметр скважины следует брать не менее 91 мм. Бурение при разведке угольных месторождений, минеральных солей и дру­ гих твердых полезных ископаемых, залегающих в толщах осадочных пород, производится коронками, заправленными твердыми сплавами, причем при проходке по угольному пласту конечный диаметр сква­ жины должен быть не меньше 76 мм1, а при пересечении минераль­ ных солей — не менее 92 мм.

После выбора конечного диаметра скважины, исходя из геологи­ ческого разреза, намечают интервалы, требующие закрепления, и определяют глубины спуска колонн обсадных труб.

Для экономии металла конструкция скважины должна быть про­ стой, что может быть достигнуто при умелом применении промывоч­ ных жидкостей.

Обсадные трубы необходимо предусматривать для:

1) закрепления устья скважины, предохранения ее от размыва ния и отвода промывочной жидкости в желоба (направляющая труба);

1 В Донбассе производятся успешные опыты бурения на уголь коронками диаметром 59 мм.

СМ

СМ

ч

о

Н

Станок -------------------------------------------

Двигатель----------------------------------------

Вышка (мачта) Н = ---------------- м, тип.

Бурильные трубы (диаметр)------------

Управление (трест)---------------------------------------

ГРП (ГРЭ)-----------------------—-------------------------

Проектная глубина скважины-------------------- м

Угол наклона к горизонту---------------- градус

ft

н

а*

S

сб

а

н

и

се er

ее

»

К

S

се

«

и

 

 

ft

 

и

о

се

Еч

се

И

сеX

са

ч

ф

ч

«

 

со

се

в

er

и

о

»

£5

æ

се

PQ

и

наряд

Техническая часть

Геолого-технический

Скв. №

I Геологическая часть I

 

вшгеьэшкГц

іч н и ж в я н э

е я іо ч іг э х и о с ііо н и ф в е іх

Заме­ ры

иноя иняойА

иийхэмонидяни энннвН

 

ѲНИЖВЯЯО я

кинвяонэдоэи эиноэьисифоэд

 

и олээя — он

‘ло иинэнжодоо хинжоиеоя нно£

Подъем инструмента

#ЭЬЭЯЭ ОЯХЭЭЬИДОЯ

о / и ‘нвдвйвд вн вл

 

-ВНБЯ ияяиявн ч л э о й о я э

 

ИЭІГВХ внхэвноо

ь /w ‘винэДАд члоойояэ ввнээьинвхэи

и‘ О0ЭСІ в в в т ю х о й ц

Промывочная ЖИДКОСТЬ

HWBXH9JB8d BHXogBdgo

ихэонПиж 0ОН

 

-hoaMwodii iqdxawBdBii

 

нии/ir

 

‘ихоонНиж ОЯІОЭЬИІГОН

АхАтш я вхнэкі -AdiOHH oxoaodAg aoxodogo оігоиь.

эля ‘водве вн вяёЛйлвн ввяээо

gAdx xi4H4irHdÄg и хнннэдэжкхА

(JH ) оэя и (W) внидН ‘(WW) dxawBHff

вхнэмАЗхони олэіпоі -BmÄdfiBdoHodou dxawBHïï и них

1Конст­

рук­ ция сква­ жины

ВВЯЭЭЬИІНВф

 

 

 

 

 

 

ВВНІНЭОЙЦ

 

Kodon внилэийэлнвйвх ввнівйн

 

м

 

W‘ОЛЭОЯ

 

 

 

 

Мощ­ ность слоя,

 

к он

 

 

 

 

 

 

и хо

 

оАКвйл ‘Kodon винэнва колд

Геоло­

гичес­ кая колон­

ка

ввнээьихнвф

 

BBHXHaodrr ОЯЭКНИ вияээьифвйлилвйлэ

BOIfO ДО

2) закрепления залегающих сверху неустойчивых и обводненных пород и для надлежащего направления ствола скважины (кондуктор); 3) перекрытия зон разрушенных и раздробленных пород, галечни­ ков, слабых конгломератов и брекчий, которые плохо крепятся гли­ нистым раствором и не могут быть затампонированы быстросхваты­

вающимися смесями; 4) производства тампонажа для изоляции водоносных горизон­

тов, закрепления стенок скважины перед пересечением полезного ископаемого, над которым залегают неустойчивые породы, дающие осыпи.

При проектировании буровых работ в новых районах необходимо предусматривать резервную колонну обсадных труб и соответствую­ щий резервный породоразрушающий инструмент.

После выбора конструкции скважины выбирают буровую уста­ новку, затем составляют спецификацию необходимого бурового оборудования и инструментов и разрабатывают геолого-технический ларяд на строительство скважины (табл. 22).

§ 2., ПОДГОТОВКА К БУРЕНИЮ

Бурение скважины начинается с подготовки подъезных путей и площадки для буровой установки: сборки и установки вышки; монтажа бурового оборудования; подводки электроэнергии; органи­ зации водоснабжения и обеспечения запасов глины и реагентов;

Рис. 63. Общий вид буровой площадки для глубокого колонкового бурения.

1 — вышка; 2 — буровое здание; 3 — растяжки; 4 — желоба отстойные; 5 — зумпф; 6 — ларь для цемента; 7 — стеллажи для левого снаряда (аварийного); 8 — стеллажи для бу­ рильных труб; 9 — стеллажи для обсадных труб; 10 — навес для различного оборудования и материалов; 11 — яма (склад) для горючего и смазочного; 12 — подвод электроэнергии.

подготовки бурового инструмента, обсадных труб, забуривании сква­ жины. Площадка (рис. 63) предназначается для размещения буровой вышки, желобов, отстойников, стеллажей для труб и пр. Размеры

площадки

 

зависят

 

от

глубины

скважины.

Чем

больше

проектная

 

глубина

 

сква­

ігоо

/200

 

жины,

тем выше

буровой

 

копер, больше емкость от­

 

 

 

 

стойников

и

запасных ба­

 

 

 

 

ков,

больше

стеллажей

 

 

 

 

для

труб.

 

 

 

 

длинной

 

 

 

 

 

Направление

 

 

 

 

оси площадки определяет­

 

 

 

 

ся

азимутальным

направ­

 

 

 

 

лением скважины. Для бу­

 

 

 

 

рения вертикальной

сква­

 

 

 

 

жины

площадка

может

 

 

 

 

быть расположена без ори­

 

 

 

 

ентирования,

но с

учетом

 

 

 

 

удобства

подъезда

и наи­

 

 

 

 

меньшей

затраты времени

 

 

 

 

на

расчистку

площадки.

 

 

 

 

 

На

площадке

 

возле

 

 

 

 

вышки, а

в

зимнее время

 

 

 

 

под полом бурового откоса,

 

 

 

 

размещают

в

котлованах

 

 

 

 

отстойные

 

баки,

емкость

 

 

 

 

которых зависит от глуби­

 

 

 

 

ны

и диаметра скважины.

 

 

 

 

Баки

устанавливают на

 

 

 

 

разных уровнях

и

 

соеди­

 

 

 

 

няют

между

собой

так,

 

 

 

 

чтобы жидкость самотеком

 

 

 

 

перетекала

из одного бака

 

 

 

 

в другой. Перед

началом

 

 

 

 

бурения

глубоких

 

разве­

 

 

 

 

дочных скважин

 

иногда

 

 

 

 

роют шурф для

установки

 

 

 

 

и закрепления

направля­

■то-------*в

то-

SÖO

ющей трубы. Одновременно

 

 

 

 

со строительством площад­

Рис. 64. Металлическая вышка В-26/25

ки готовят подъездные пути

1 — кронблочная площадка; г

— лестница; s — ра­

бочие полати; і — маршевые

лестницы;

5 — пере­

к вышке,подводят электро­

ходная площадка; 6 — основание вышки; 7—фонарь;

энергию, водопровод и т. п.

8 — ноги;

9 — пояса; 10 — раскосы; 11 — место для

крепления неподвижного

конца каната.

§ 3. БУРОВЫЕ ВЫШКИ

Буровая вышка состоит из копра (мачты) и бурового здания, предназначенного для защиты буровых рабочих и механизмов от атмосферных влияний.

Высота копра определяется длиной свечи1. Обычно в колонковом бурении применяются копры следующих размеров в м:

Глубина скважин . .

100—

150—

400-

800

 

150

400

800

и более

Высота копра . • ■

9

12-13

15;

18

22—26

Длина свечи . . .

6

9,5

—'12;

—-15

-—18

Рис. 65. Трехногий копер для наклон­ ного бурения.

Общий вид трехногого показан на рис. 65.

Копер состоит из нижнего и верхнего оснований, ног, поясов и раскосов (рис. 64). Нижние полати, как правило, делают на нижнем поясе копра на высоте около 3—3,5 м от пола, а верхние рабочие пола­ ти — на высоте меньшей длины свечи на l-f-1,25 м.

Грузоподъемность буровых копров выбирают в соответ­ ствии с весом наиболее тяжелой колонны бурильных или обсад­ ных труб.

Трехногие

копры

Трехногие копры

(треноги)

применяют для

бурения на­

клонных

и

вертикальных

скважин

глубиной

до 100—

200 м.

 

 

 

Для наклонного бурения две

передние

ноги

устанавливают

в сторону

наклона скважины.

Ноги изготовляются из бревен 25—30 см в отрубе при длине бревна 10-7-15 м. Вершины ног соединяются шкворнем и для прочности оковывают же­ лезными обручами.

Ноги копра по высоте рас­ шиваются примерно через каж­ дые 2,5—3 м поясами, на ко­ торых укрепляются полати, а для наклонного бурения

1 Несколько бурильных труб, постоянно соединенных между собой, назы­ ваются свечой.

Четырехногие копры

Вышки с четырехногими копрами применяют при бурении верти­ кальных скважин. Копры строят бревенчатые, дощатые и метал­ лические. Вышки с деревянными копрами применяются обычно в районах, богатых лесом. Чаще применяются металлические копры, они более быстро собираются и разбираются, имеют длительный срок службы и могут при благоприятном рельефе перетаскиваться тракторами без разборки. Характеристика металлических копров, применяемых при разведочном бурении, приведена в табл. 23.

 

 

 

 

Т а б л и ц а

23

 

Копры Кадиевского

Копры Гипронеф-

Показатели

 

завода

темаша

 

 

 

 

 

 

 

 

Н-18

Н-22

В-23

ВУ -18/25

В -26/25

Грузоподъемность на крюке, т

5,0

8,5

30

20

30

 

Высота от основания до оси крон-

18

22

23

18

26

 

блока, м ......................................

 

Размер нижнего основания, м . .

6 Х 6

6 Х 6

6 X 6

5,4 X 5,4

6 X

6

Размер верхнего основания, м

2 x 2

2 x 2

1,8 X 1,8

1,6 X 1,6

1,2 X 1,2

Длина свечи, м ..........................

18

16,5

18

13,5

18

 

Вес вышек, т ..............................

5,35

7,0

9,0

9,3

11,0

Трубчатые копры имеют ноги, изготовленные из обсадных труб, а пояса, раскосы и другие детали — из труб малого диаметра или углового проката.

Рис. 66.

Подъем вы­

шек по методу

Дух-

 

 

нина.

вышка;

1 —буровая

2

— крепление

штропов

к

поясу

вышки;

3

штропы; 4 — замок, сое­ диняющий штропы с ка­ натом; 5 — канат; в и 7 — талевые блоки; 8 ■— трактор с лебедкой; 9

брусья

основной

рамы;

10 — стрела; 11

— шар­

нирная

опора

стрелы;

12 — оттяжной

канат.

Ноги и пояса буровой вышки В-23 выполнены из профилирован­ ного проката, а крестовая решетка — из гибких связей.

Все детали соединяются болтами, поэтому копры разбираются на секции и отдельные стержни. Раскосы, крепящие нижние два или три яруса передней панели, в отличие от других расположены так, что образуют открытый проем для удобства затаскивания в вышку длинных труб (см. рис. 64).

Копер начинают собирать с нижнего яруса. Для удобства сборки детали вышки должны быть маркированы. Подъем деталей производят с помощью лебедки и стрел с роликами (блоками).

■- г

Рис. 67. Блоки буровой вышки.

а — кронблок

четы-

рехроличный;

б

талевый блок

двух-

роличный

 

Для сообщения с полками и верхней частью вышки устанавли­ вают лестницы, огражденные перилами для безопасного передвиже­

ния.

Существует метод сборки копра в горизонтальном положении (по методу Духнина) и подъема его с помощью тракторов и системы талей (рис. 66).

На подкронблочной раме вышки устанавливается кронблок (рис. 67, а). Число роликов на кронблоке и его грузоподъемность выбираются в соответствии с грузоподъемностью лебедки и максималь­ ным усилием на крюке. Кронблок должен быть центрирован по оси скважин. Ролики кронблока вращаются на подшипниках качения. Кронблок надо регулярно проверять на легкость вращения роликов и на поступление смазки в подшипники.

Рис. 68. Устройство для перевозки вышки трактором.

1 — вышка металлическая; 2 — листовое железо; 3 — швеллерная балка; 4 —серьга салазок; 5 — канат стальной тяговой; 6 — канат для растяжек; 7 — серьга трактора; 8 — трактор.

Талевый блок (рис. 67, б) является подвижной частью талевой системы. Ролики талевого блока устанавливаются на шарикоподшип­ никах. При оснастке талей с неподвижным концом каната число роликов талевого блока определяется по формуле

 

 

тр

Qкр

(74)

 

 

2РЛЦ ’

 

 

 

 

 

где 7пр — число роликов

в

талевом блоке; ÇKp — максимально

возможная нагрузка

на

крюк; Рл — грузоподъемность

лебедки;

т) — к. п. д. талевой

системы,

равный 0,9—0,8.

 

В районах с сильными ветрами копер укрепляют канатами,

которые присоединяются к его ногам на высоте 17 м (при

22 м).

По ровной местности буровые вышки можно передвигать в не­ разобранном виде. Для этого нижние рамные брусья изготовляют в форме полозьев, обшитых снизу полосовым железом. Передвигают копер трактором (рис. 68).

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ