- •1.2. Выбор проектной конструкции скважины
- •2. Выбор бурового оборудования
- •2.1.Выбор буровой установки, бурового станка
- •2.4. Выбор буровых вышек или мачт
- •3. Выбор технологического и вспомогательного инструмента 3.1. Технологический буровой инструмент
- •Скважины,
- •3.4. Бескерновое бурение и применяемые долота
- •4. Промывка скважин
- •5. Расчет параметров режимов бурения для твердосплавного, алмазного и бескернового бурения
- •5.1. Бурение твердосплавными коронками
- •5.2. Бурение алмазными коронками
- •5.3. Бурение лопастными и шарошечными долотами при бескерновом бурении
- •7. Способы повышения выхода керна
- •7.7. Эжекторные колонковые снаряды
- •8. Гидроударное и пневмоударное бурение
- •8.1. Сущность ударно-вращательного и вращательно-ударного способов бурения гидроударниками
- •8.2. Бурение пневмоударниками
- •10. Рациональный режим спускоподъемных операций
- •11. Расчет проектного профиля скважины
Скважины,
м
<200
<(800 * 1200)
<500 +1500
>1500
< 1200
<2000
< 1000
<600
При алмазном бурении
СБТН -33,5; ЛБТН -34
СБТН -42; ЛБТН -42;ССК - 46
СБТН - 54; ЛБТН - 54;ССК-59
СБТН - 54; ЛБТН - 54
СБТН-68; ЛБТН-68;
ССК-76; СБТМ - 50; КССК - 76
СБТН-68; ЛБТН-68; КССК - 76; СБТМ - 50
СБТМ-50; СБТН-68
СБТМ - 63,5; СБТМ-60,3
Таблица 9
ZdU
При твердосплавном, шарошечном и ударно-вращательном бурении |
СБТН - 33,5
СБТН - 42
СБТН - 54
СБТМ -50; ЛБТН -54; СБТН - 68
СБТМ-50; ЛБТН-54
СБТМ-50
СБТМ-63,5; СБТМ-60,3
Продолжение табл. 10 Б. Трубы муфтово-замкового соединения, стальные
Наружный диаметр бурильной трубы (1н ,мм |
42 |
50 |
~63,5~ |
Толщина стенки, 5, мм |
|
5,5 |
6 |
Диаметр резьбы, dp , мм наружный |
|
|
|
внутренний |
22 |
28 |
40 |
Масса 1м трубы, ть Кг/м (с учетом соединений) |
5,1 |
7,0 |
13,5 |
С. Трубы легкосплавные |
ниппельного и муфтово-замкового соединения) | ||||
Тип трубы |
ЛБТН-34 |
ЛБТН-42 |
ЛБТН-54 |
ЛБТН-68 |
ЛБТМ- 54 |
Наружный диаметр бурильной трубы dH, мм |
34 |
42 |
54 |
68 |
54 |
Толщина стенки, S, мм |
6,5 |
7 |
9 |
9 |
7,5 |
Диаметр резьбы, dp, мм наружный внутренний |
26 |
33 |
41,5 |
57 |
|
- |
- |
- |
- |
39 | |
Масса 1м трубы, ть Кг/м |
2,3 |
2,5 |
4,4 |
5,3 |
4,5 |
При бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые, как правило, применяют один типоразмер бурильных труб по всей длине скважины. За редким исключением, при сооружении глубоких геологоразведочных скважин (2 ч-5 км) применяют два типоразмера бурильных труб.
3.4. Бескерновое бурение и применяемые долота
Бескерновое бурение применяется, когда геологический разрез рассматриваемого района уже хорошо изучен при:
А) детальной разведке по вмещающим породам до глубины залегания полезного ископаемого;
Б) поисково-разведочных работах, когда достоверная геологическая информация обеспечивается опробованием по шламу, отбором проб специальными грунтоносами, методами скважинной геофизики.
Бескерновое бурение - это прогрессивный способ бурения скважины, при котором горная порода разрушается по всей поверхности поперечного среза
скважины. В отличие от бурения кольцевым забоем, где продолжительность рейса определяется временем заполнения колонковой трубы керном, при бескерновом бурении снаряд поднимают только для замены сработанного долота. При этом уг-лубка за рейс может достигать сотен метров. К тому же механическая скорость бурения при бескерновом бурении выше, чем при бурении кольцевым забоем, так как большая прочность и вооружение долота позволяют прилагать к нему большие нагрузки и отсутствуют торможения со стороны керна. В связи с этим бес-керновое бурение более производительное. Стоимость 1 м бурения значительно ниже, чем при колонковом бурении.
Бескерновое бурение можно применять в комбинации с колонковым вращательным и ударно-вращательным бурением твердосплавным, алмазным и другим породоразрущающими инструментами.
Для бескернового бурения применяются шарошечные и лопастные долота (табл. 11).
Таблица 11 Типы долот и области их применения при бескерновом бурении
Тип долота |
Категория пород по буримости | |||||||||||
I |
II |
Ш |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII | |
Режущее долото: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Л |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗЛ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
ИР |
|
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
пикобуры |
|
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
Шарошечное долото: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
+ |
|
+ |
|
|
|
|
тк |
|
|
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
|
|
ок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
+ |
Дисковое долото |
|
|
|
|
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
Долото ДДА |
|
|
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
|
|
|
Алмазное долото: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О8АЗ и 09A3 |
|
|
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
|
|
|
08ИЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
|
Лопастные долота для геологического бурения выпускаются по ТУ 26-02-675 - 75 : двухлопастные ЗЛ (рис. 9, а), многолопастные (истирающе-режущего
действия) ИР (рис. 9, б) и пикообразные (пикобуры) ПЦ и ПР (рис. 9, в). Корпуса всех лопастных долот имеют муфтовую (внутреннюю) резьбу для соединения с УБТ и промывочные каналы.
Рис. 9. Лопастные долота: а-ЗЛ;б-ИР;в-ПЦ
В табл.12 даны типоразмеры лопастных долот геологоразведочного стандарта, рекомендуемые диаметры УБТ и допустимая нагрузка на долото.
Таблица 12
|
Техническая характеристика лопастных долот | |||
Типоразмер долота |
Присоединительная резьба |
Рекомендуемый диаметр УБТ, |
Допустимая нагрузка на доло- | |
|
Размер |
ГОСТ |
мм |
то, кН |
1. |
2. |
3. |
4. |
5. |
2Л-76 |
3-42 |
7918-75 |
— |
15 |
2Л-93 |
3-50 |
7918-75 |
73 |
20 |
2Л-112 |
3-63 |
7918-75 |
89 |
30 |
2Л-132 |
3-63 |
7918-75 |
108 |
40 |
2Л-151 |
3-88 |
5286-75 |
127 |
50 |
ЗЛ-132 |
3-63 |
7918-75 |
108 |
55 |
Продолжение
табл.
12
S.
з.
I.
127
5286-75
ЗЛ-151
30
J21
7918-75
3-42
ИР-76
45
73
ИР-93
60
89
3-63
ИР-112
80
108
7918-75
3-63
ИР-132
120
7918-75
J27. 89
3-88
ИР-151
20
5286-75
3-63
ПЦ-112
25
108
7918-75
3-63
ПЦ-132
35
127
7918-75
3-88
ПЦ-151
25
108
127
5286-75
3-63
ПР-132
35
5286-75
3-88
ПР-151
5286-75
В табл. 13 приведены типы и диаметры двух- и трехшарошечных долот геологоразведочного стандарта (на твердые полезные ископаемые).
Таблица 13
Диаметр |
Трехшарошечные |
Двухшарошечные | ||||||||||
долота, |
М |
С |
т |
тк |
к |
ок |
М |
С |
т |
тк |
к |
ок |
59 76 |
|
|
|
+ + |
|
|
|
|
+ + |
|
+ + |
|
93 112 |
|
|
+ + 1—г~ |
|
+ |
+ |
+ |
+ + |
+ + + |
+ |
+ + |
|
132 151 |
|
+ |
+ |
|
+ |
|
+ |
|
|
|
|
|
В табл.14 приведены диаметры шарошечных долот геологоразведочного стандарта, рекомендуемые диаметры утяжеленных бурильных труб (УБТ) и допустимая нагрузка на долото (кН).
Таблица 14
Диаметр |
Присоединительная резьба |
Рекомендуемый диаметр |
Допустимая нагрузка, кН, по | |
долота, мм |
Размер |
ГОСТ |
УБТ, мм |
ОН 26-02-128-69 |
59 |
Н-41 |
8467-83 |
- |
20 |
76 |
3-42 |
7918-75 |
- |
35 |
93 |
3-50 |
7918-75 |
73 |
40 |
112 |
3-63,5 |
7918-75 |
89 |
60 |
132 |
3-63,5 |
7918-75 |
108 |
70 |
151 |
3-88 |
5286-75 |
127 |
120 |
3.4.1. Выбор и расчет УБТ при бескерновом бурении
Для создания осевой нагрузки и увеличения жесткости нижней части бурового снаряда, снижения искривления скважины применяют утяжеленные бурильные трубы (УБТ), которые устанавливаются между колонной бурильных труб и долотом (табл.15).
Таблица 15 Техническая характеристика УБТ
Тип УБТ |
УБТ-РПУ-89 |
УБТ-Р-73 |
(ТУ41-01-154-75) |
(ТУ41-01-305-78) | |
Наружный диаметр, мм |
89 |
73 |
Толщина стенки, мм |
22 |
19 |
Длина трубы, мм |
4625 |
4500 |
Масса 1м трубы, кг |
35,6 |
25,3 |
Присоединительная резьба |
3-65 |
3-50 |
Наружный диаметр УБТ обычно равен диаметру колонковой трубы (соответствует диаметру породоразрушающего инструмента) или на один размер меньше, если скважина бурится в неустойчивых породах с использованием для промывки глинистого раствора.
Пример. Определить длину колонны УБТ. Выбрать колонну УБТ при бескерновом бурении в вязких глинах с промывкой скважины глинистым раствором рж= 1200 кг/м3, диаметр скважины D = 93 мм, осевая нагрузка Р = 20 кН, зенитный угол в = 10°.
Решение:
Для бурения скважины в указанных условиях принимаются УБТ-Р - 73.
Длина колонны УБТ (в м) определяется по формуле:
к*Р LygT - , ,
g*qyBT'd----)*cose
е
где к = 1,25 - коэффициент увеличения веса колонны УБТ относительно осевой нагрузки; q убт - масса 1 м трубы, кг; рж - плотность промывочной жидкости, кг/м3; р = 7850 кг/м3 - плотность стали. Величина cos некоторых углов приведена ниже:
Э, градус |
0 |
|
10 |
15 |
20 |
30 |
cosG |
1 |
0,996 |
0,985 |
0,966 |
0,94 |
0,87 |
= 121,3м.
1.25*20000
'УБТ 19ПО
9,81* 25,3 -п-—)* 0,985 7850
32
33
Число труб в колонне УБТ определяется по формуле:
^УБТ
где / - длина одной трубы (в м) берется из приведенной выше характеристики УБТ.
п = 121,3 / 4,5 = 26,9 принимается 27 труб
3.5. Вспомогательный инструмент
Вспомогательным буровым инструментом называется инструмент для обслуживания технологического инструмента при бурении, спускоподъемных операциях буровых снарядов, обсадных труб (ключи, вилки, элеваторы, труборазво-роты, частично вспомогательный инструмент был показан на рис.2).
Рассмотрим подробнее основные виды вспомогательного инструмента.
Для сборки и разборки колонковых наборов, обсадных труб применяются ключи различных типов.
Шарнирные ключи (рис.10, а) для колонковых (обсадных) труб состоят из трех пар скоб 2,4, 5, соединенных между собой и с рукояткой 1 шарнирно. Для надежности захвата труб и переходников на первой 2 и второй 4 паре скоб установлены съемные плашки 3. Каждый ключ служит для свинчивания и развинчивания труб двух смежных диаметров. Размеры ключей; 44/57; 73/89; 108/127; 146,168/188 и 219/243 мм.
Короночные ключи типа КК (рис. 10, б) предназначены для свинчивания и развинчивания твердосплавных и алмазных коронок, колонковых труб и других деталей колонковых наборов. Ключ КК состоит из двух скоб 1 и рукоятки 2. На первой скобе вместо плашки установлены твердосплавные вставки 3. Размеры ключей: 36,46; 59; 76; 93; 112; 132 и 151 мм. Пример обозначения короночного ключа: КК-59.
Ключи гладкозахватные типа КГ (рис. 10, в) используют для сборки и разборки колонковых труб при алмазном бурении. Ключ КГ состоит из трех скоб 1, 2 и 6, соединенных между собой и рукояткой 4 шарнирно. Ходовая гайка 5 с упором 3, скользящим в пазу, препятствует раскрытию накинутого на трубу ключа. Выпускаются ключи двух типоразмеров: КГ-57 и КГ-73.
Ключи КБ (рис. 10, г) применяются для свинчивания и отвинчивания алмазных коронок и расширителей, имеющих круглые отверстия. Ключ КБ состоит из скобы 2 с запрессованным штифтом 1 и рукоятки 3. Выпускают такие ключи трех типоразмеров КБ-46, КБ-59 и КБ-76.
Рис. 10. Вспомогательный инструмент для колонкового бурения
Элеваторы полуавтоматические
-97 ■
fiprt |
гТ |
|
_____„ ^ |
|
|
|
IM |
Рис. 11. Элеватор МЗ-50-80-2:
а - элеватор. 1 - серьга; 2 - отражатель; 3 - бобышка; 4 - корпус; 5 - ось затвора с роликом; 6 - ролик; 7 - палец; б - наголовник: 1 - корпус; 2 - стержень; 3 - винт; 4 - головка
Полуавтоматический элеватор ЭН2-20 применяется с бурильными трубами КССК-76, ЛБТН-54 и СБТМ-50 и имеет грузоподъемность 200 кН; в зависимости от типа бурильных труб применяются различные наголовники.
Полуавтоматический элеватор Э-18/50 применяется с колонной бурильных труб диаметром 50 мм муфтово-замкового соединения, без наголовников и имеет грузоподъемность 180 кН
Труборазвороты
Для механизации свинчивания и развинчивания бурильных труб применяются труборазвороты. Наибольшее распространение в колонковом разведочном бурении получил труборазворот РТ—1200 М, который может применятся для свинчивания и развинчивания бурильных труб диаметром 42, 50 и 63,5мм, бурильных труб КССК-76, а также УБТ диаметрами 73, 89 и 108 мм в процессе спускоподъемных операций. Он\"в комплект к буровым станкам УКБ-4, 5, 7, ЗИФ-650М, ЗИФ-1200 МР; его применяют с обычными, полуавтоматическими элеваторами, при бурении вертикальных и наклонных скважин.
Труборазворот РТ-300 применяют с буровыми установками УКБ-3 и бурильными трубами диаметром 42 и 50 мм муфтово-замкового и ниппельного соединений.