Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МУ к лаб_раб._ОГП_2013.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
1.22 Mб
Скачать

3.2.2. Общие сведения и исходные данные.

Шурфы глубиной более 5 м проветриваются с использованием матерчатых прорезиненных труб диаметром 300-400 мм (табл. 3.1) и вентилятора СВЦ-78 (табл. 3.2).

Таблица 3.1. Характеристика прорезиненных труб

Диаметр труб, м

Коэффициент аэродинамического сопротивления ()

Вес звена (кг) при длине (м)

5

10

20

0,3

0,00045

6,0

12,6

24,3

0,4

0,00035

8,5

16,0

31,0

Таблица 3.2. Характеристика вентилятора СВЦ-78

Тип двигателя

Электрический

Бензиновый

Ручной

Подача, м3

1060

1060

660

Давление воздуха, МПа

0,40

0,40

0,15

Усилие на рукоятке, Н

-

-

100

Масса (с приводом), кг

25-30

25-30

25-30

Вентиляционные трубы подвешивают на тонком тросе. По мере проходки вентиляционные трубы наращивают. Конец вентиляционного трубопровода должен отставать от забоя не далее 3-5 м.

Общепринятая схема вентиляции – нагнетательная. Для исключения рециркуляции загрязненного продуктами взрыва воздуха вентилятор в соответствии с требованиями ПБ должен располагаться на расстоянии не менее 10 м от устья шурфа.

Необходимое для проветривания количество воздуха определяется по максимальному расходу взрываемого за цикл ВВ и числу работающих в шурфе людей. Для выбора вентилятора принимают наибольшую из подсчитанных величин.

Для нагнетательной схемы проветривания расчет количества воздуха по расходу ВВ определяется по формуле П.И. Мустеля

, м3/мин

где – время проветривания, мин (не более30 мин); - расход ВВ на один взрыв,кг; - площадь поперечного сечения шурфа в проходке,м2; - глубина шурфа,м.

Количество воздуха по числу работающих людей

, м3/мин,

где число работающих людей в забое; 6 - норма воздуха на одного работника, м3/мин.

Для выбора вентилятора следует знать депрессию трубопровода, которую ориентировочно можно установить по формуле

,

где 1,01-1,05 – коэффициент утечек; - аэродинамическое сопротивление трубопровода

,

где – коэффициент аэродинамического сопротивления труб (табл. 3);- длина трубопровода, м; -диаметр труб, м.

По рассчитанным значениям ипроверяется возможность применения одного или нескольких вентиляторов СВЦ 78 (с определением схемы подключения вентиляторов) при проветривании заданной выработки.

Выполнение лабораторной работы оформляется в виде отчета, который в конце занятий передается преподавателю.

3.3.Содержание отчета:

- Титульная страница с указанием аббревиатуры академической группы; ФИО студента; № и темы лабораторной работы;

- Рабочая страница:

тема аналитической части лабораторной работы Обоснование возможности использования вентилятора СВЦ-78 для обеспечения нормальних атмосферных условий при проведении шурфа»;

№варианта и исходные данные;

результаты расчета; вывод о возможности применения СВЦ-78 для заданных условий проходки шурфа;

схема проветривания шурфа.

Лабораторная работа 4 (2 часа)

КРЕПЛЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

Оценка напряженного состояния горных пород на контуре. Расчет горного давления в выработках

Цель работы:

изучение конструктивных особенностей и области применения типов крепи для поддержания горных выработок в процессе их проходки и эксплуатации

приобретение начальных навыков аналитической оценки устойчивости выработок и определения расчетных нагрузок на крепь.

Базовый материал: конспект лекций (ПОСОБИЕ) по курсу «Основы горного производства» (глава 2, раздел 2.7).

Уровень подготовки студента к выполнению лабораторной работы оценивается на основе ответов на вопросы входного контроля знаний.

4.1. Общие вопросы входного контроля знаний:

1. Перечислите факторы, обусловливающие возникновение сил в массиве горных пород, окружающих горную выработку, действующих на ее крепь.

2.Проявление горного давления. Виды проявления горного давления.

3. Физический смысл запаса прочности пород по контуру горизонтальной горной выработки.

4. Прокомментируйте режим нагрузки на крепь горизонтальной выработки при запасе прочности пород в боках и кровле выработки - > 4.

5. Прокомментируйте режим нагрузки на крепь горизонтальной выработки при запасе прочности пород в боках и кровле выработки - < 4.

6. Прокомментируйте режим нагрузки на крепь горизонтальной выработки при запасе прочности пород в боках выработки > 4, а в кровле -< 4.

7. Особенности оценки напряженного состояния пород на контуре вертикальной выработки. Группы и состояние устойчивости стенок вертикальной выработки.

7. Перечислите типы и элементы сборных конструкций крепей горизонтальных горных выработок.

8. Особенности и область применения податливой крепи.

9. Область применения анкерной крепи. Группы анкеров по конструкции, используемому материалу и принципу возведения.

10. конструктивные особенности и условия работы податливой анкерной крепи.

11. Набрызг-бетонная и монолитная бетонная крепи; область применения и способы возведения.

12. Особенности исполнения конструкции крепи наклонных горных выработок.

4.2. Аналитическая часть лабораторной работы: Оценка устойчивости выработок и определение расчетных нагрузок на крепь.

4.2.1. Общие сведения и исходные данные.

Аналитическая часть лабораторной работы выполняется по индивидуальному заданию (табл. 1). В предложенных заданиях рассматривается проведение выработок вне зоны влияния очистных работ, крупных пустот и тектонических трещин.

Форма выработки – трапециевидная.

Угол наклона стоек -800.

4.2.2. Порядок выполнения работы:

Определяются величины максимальных сжимающих напряжений для боков и минимальных растягивающих напряжений в кровле:

;,

где –плотность массива горных пород, кг/м3; - рассматриваемая глубина от поверхности,м; и- коэффициенты концентрации сжимающих и растягивающих напряжений (для трапециевидных выработок -=2,=1);. – коэффициент бокового распора;– коэффициент Пуассона.

Рассчитываются пределы прочности массива на сжатие и растяжение

; ,

где - предел прочности пород на сжатие;- предел прочности пород на растяжение;- коэффициент структурного ослабления;- коэффициент длительной прочности пород.

Оцениваются запасы прочности породного массива в кровле и боках выработки

; .

На основании полученных значений иделается вывод об устойчивости пород на контуре выработки:

- кровля и бока устойчивы;

- кровля и бока относительно устойчивы;

- кровля и бока неустойчивы.

В зависимости от полученной устойчивости пород делается вывод о режиме нагрузки на крепь, выбирается расчетная схема и метод определения горного давления.

Рассчитывается нагрузка на крепь.

При выполнении расчета нагрузки в качестве исходного значения ширины выработки используется параметр (полупролет выработки, табл. 4.1).

Для случая и, когда кровля и бока неустойчивы (в кровле образуется свод обрушения, а в боках призмы сползания), полупролет выработки по кровле увеличивается на величину

,

где – угол сползания породных призм;- высота выработки;- угол внутреннего трения, определяемый из условия

Таблица 4.1. Варианты заданий

Вариант

Н, м

, кг/м3

, МПа

f

, мм

, мм

1

120

2600

140

15

0,7

0,25

1870

1900

0.29

2

100

2980

130

14

1,0

0,7

1800

1570

0.26

3

140

2460

20

3

0,5

0,6

1800

1450

0.42

4

320

2730

35

5

0,52

0,6

2120

2170

0.40

5

75

2780

30

5

0,54

0,4

1870

3560

0.40

6

160

7500

215

16

0,95

0,2

1900

1250

0.29

7

230

1350

25

2

0,5

0,65

1990

1520

0.44

8

180

3280

120

10

0,7

0,25

2130

1800

0.29

9

75

2750

175

14

0,85

0,25

2350

1850

0.35

10

190

6100

300

20

1,00

0,2

2730

2230

0.29

11

300

2980

165

15

1,00

0,3

1990

1250

0.26

12

420

2990

180

15

1,00

0,35

1390

1110

0.26

13

500

2750

140

14

0,85

0,4

1560

2150

0.29

14

600

2370

100

10

0,9

0,35

1300

1350

0.30

15

700

2660

135

14

0,85

0,25

1900

1430

0.28

16

800

2730

50

5

0,65

0,3

2130

1690

0.40

17

270

2800

165

15

0,6

0,8

1560

1950

0.28

18

360

2240

40

3

0,7

0,9

1800

2250

0.42

19

390

1300

35

2

0,5

0,55

2130

2390

0.42

20

170

2990

210

15

0,95

0,65

1560

2840

0.28

21

540

2670

75

5

0,5

0,7

1900

1690

0.40

22

680

6100

320

20

1,00

0,35

1800

1950

0.27

23

750

2700

65

5

0,42

0,35

1560

1250

0.40

24

570

2750

200

14

0,6

0,4

1800

1250

0.30

25

620

3280

170

10

0,8

0,55

2130

1900

0.30

4.2.3.Содержание отчета:

- Титульная страница с указанием аббревиатуры академической группы; ФИО студента; № и общая тема лабораторной работы;

- Рабочая страница: темааналитической части лабораторной работы Оценка напряженного состояния горных пород на контуре. Расчет горного давления в выработках

№варианта и исходные данные;

расчеты и оценка устойчивости контура выработки;

расчетная схема и результаты расчета горного давления.

Лабораторна робота №5 (2 час.).

ЭЛЕМЕНТЫ, ПАРАМЕТРЫ И КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИН.

Особенности разработки конструкции нефтяных и газовых скважин.

Цель работы:

Изучение комплекса понятий, характеризующих буровую скважину. Получение общих представлений о конструкции скважины.

Приобретение начальных навыков построения конструкции разведочно-эксплуатационных нефтяных и газовых скважин.

Базовый материал: конспект лекций (ПОСОБИЕ) по курсу «Основы горного производства» (глава 3, раздел 3.1).

Уровень подготовки студента к выполнению лабораторной работы оценивается на основе ответов на вопросы входного контроля знаний.

5.1. Общие вопросы входного контроля знаний:

1. Что подразумевается под термином «бурение скважин»?

2. Дайте определение понятию «скважина».

3. Какими элементами и параметрами характеризуются скважины?

4. Назовите и дайте определение параметрам, характеризующим пространственное положение буровой скважины.

5. Перечислите типы и схемы расположения скважин.

6. Что подразумевается под термином «конструкция скважины»?

7. Перечислите и укажите функциональное назначение обсадных колонн буровой скважины.

8. Укажите исходный параметр для разработки конструкции нефтяных и газовых скважин.

9. Особенности выбора диаметра долота под обсадные колонны, предусмотренные конструкцией скважины.

10. Выделите основные требования к интервалам цементирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин.

5.2. Аналитическая часть лабораторной работы: Разработка конструкции скважины.

Аналитическая часть лабораторной работы выполняется по индивидуальному заданию (табл. 5.1).

Заданиями не предусматривается анализ горно-геологических условий бурения, а ставится техническая цель - построение конструкции скважины: выбор размеров долот и обсадных колонн для выделенных участков ствола скважины.

Таблица 5.1. Варианты заданий*

Вариант

, м

, мм

Интервалы крепления обсадными трубами, м

1

2200

114

680-800

2

1900

146

650-780

3

2140

140

700-800

4

3200

114

900-1000

5

2175

114

440-500

6

1600

146

390-440

7

2300

140

600-680

8

1800

146

600-650

9

2750

114

520-680

10

1900

127

400-480

11

3000

114

980-1100

12

2420

127

1100-1200

13

2500

140

1200-1300

14

1600

146

540-680

15

1700

127

900-960

16

1800

140

600-880

17

2700

127

920-1060

18

2360

140

920-1060

19

1390

168

340-450

20

1700

140

580-650

21

2540

114

900-960

22

2680

127

980-1100

23

1750

146

900-960

24

2570

114

580-650

25

2620

140

800-960

*Общим условием заданий предусматривается наличие кондуктора, спускаемого на глубину 100 м. Проектирование направляющей колонны не предусматривается.

Рис. 5.1. Схема конструкции скважины

5.2.1. Общие сведения и исходные данные.

Под конструкцией скважины (рис. 5.1) понимается совокупность данных о диаметрах бурения участков ствола (), длинах () и диаметрах обсадных колонн (), с информацией об интервалах цементирования обсадных колонн.

Функциональное назначение обсадных колонн:

Направляющая колонна (1) - защита поверхностных пластов от размыва буровым раствором и предотвращения размыва устья скважины с дальнейшим отводом потока жидкости из ствола в очистную систему.

Кондуктор (2) - обсадная колонна для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, а также для перекрытия поглощающих пластов и изоляции водоносных горизонтов от загрязнения. Если наносы имеют небольшую мощность и относительно устойчивы в период бурения, то кондуктор одновременно может быть использован и как направляющая колонна.

Промежуточная (техническая) обсадная колонна (3) - для предотвращения осложнений и аварий в скважине при бурении последующего интервала. Число промежуточных колонн может быть несколько. Их количество определяется исходя из несовместимости условий бурения нижележащего интервала скважины по отношению к ранее пробуренному из-за возможных осложнений в вышележащих участках ствола, если последний не закреплен обсадной колонной.

Эксплуатационная колонна 5, служит для приема и извлечения на поверхность нефти или газа. Одновременно эксплуатационная колонна обеспечивает крепление и разобщение продуктивных горизонтов, и изоляцию их от других горизонтов геологического разреза скважины.

Разработка конструкции скважины (выбор диаметров обсадных колонн и диаметров долот) осуществляется снизу вверх. Конечный диаметр бурения зависит от заданного диаметра эксплуатационной колонны, который является исходным для проектирования всей конструкции скважины.

Технические данные для проектирования конструкции скважины определяются нефтяным сортаментом, предусматривающим нормативные значения: диаметров долот (табл. 5.2); диаметрови толщин стенок обсадных труб; диаметров муфт для соединения обсадных труб в колонну(табл. 5.3), а также рекомендуемые зазоры: между муфтой и стенками скважины(табл. 5.3); между наружным диаметром долота и внутренней поверхностью обсадной трубы - (6…10 мм).

Таблица 5.2. Номинальные диаметры долот

Номинальные диаметры долот (), мм

132

151

214

295

370

490

590

140

161

243

320

394

490

640

145

190

269

346

445

540

Таблица 5.3. Параметры элементов обсадных колонн и рекомендуемые зазоры для заданных диаметров обсадных колонн

, мм

114

127

140

146

159

168

194

219

245

273

, мм

6; 7 8

6;7;8;9

6; 7; 8; 9; 10; 11

7; 8; 9; 10; 11; 12

, мм

133

146

159

166

180

188

216

245

270

299

, мм

15

15

20

20

20

25

25

30

30

35

, мм

299

324

351

377

426

, мм

8;9;10;11; 12

9;10;11;12.

8;9;10;11;12

8;9;10;11;12

10;11;12.

, мм

324

351

376

402

451

, мм

35

45

45

50

50

Рис. 5.2. Схема к выбору

5.2.2.Порядок выполнения работы:

Выбирается диаметр долота под эксплуатационную колонну, диаметр которой оговорен заданием (табл. 5.1).

Выбор обусловливается диаметром муфты эксплуатационной колонны и величиной зазора между муфтой и стенками скважины () для заполнения ее цементным раствором (табл. 5.3).

.

Рис. 5.3. Схема к выбору и

В окончательном варианте диаметр долота для бурения под эксплуатационную колоннувыбирается как ближайший (см. табл. 5.2) к полученному расчетному значению .

Определяется наружный диаметр промежуточной колонны 3 () (рис. 5.3).

Размер 6 – 10 мм представляет собой зазор между внутренним диаметром этой колонны и размером долота , проходящим через нее для бурения интервала под эксплуатационную колонну.

Толщину стенки обсадной трубы , студент выбирает самостоятельно из предложенного нормативного ряда (табл. 5.3).

В окончательном варианте наружный диаметр промежуточной обсадной трубы 3выбирается как ближайший (см. табл. 5.3) к полученному расчетному значению .

Выбирается диаметр долота для буренияпод промежуточную колонну 3.,

где -диаметр муфты промежуточной обсадной колонны 3 (табл. 5.3); - величина зазора между муфтойи стенками скважины на интервале спуска промежуточной колонны(табл. 5.3).

В окончательном варианте диаметр долота для бурения под э промежуточную колоннувыбирается из табл. 5.2 (ближайший к полученному расчетному значению ).

Определяется диаметр кондуктора 2 () (рис. 5.1).

.

Толщину стенки кондуктора , студент выбирает самостоятельно из предложенного нормативного ряда (табл. 5.3).

По полученной расчетной величине принимается номинальное значение диаметра кондуктора (табл. 5.3).

Определяется диаметр долота для буренияпод кондуктор 2.

,

где -диаметр муфты кондуктора 2 (табл. 5.3); - величина зазора между муфтойи стенками скважины на интервале спуска кондуктора (табл. 5.3).

При проектировании конструкции скважины необходимо также учитывать требования к интервалам цементирования:

за кондуктором – до устья скважины;

за промежуточными колоннами нефтяных скважин, проектная глубина которых до 3000 м, - с учетом геологических условий, но не менее 500 м от башмака колонны;

за промежуточными колоннами разведочных, поисковых, параметрических, опорных и газовых скважин вне зависимости от глубины, и нефтяных скважин глубиной более 3000 м – до устья скважин;

за эксплуатационными колоннами нефтяных скважин с учетом перекрытия башмака предыдущей колонны - не менее 100 м. Это же условие распространяется на газовые и разведочные скважины при осуществлении мероприятий, обеспечивающих герметичность соединений обсадных труб (сварные соединения труб, специальные высокогерметичные резьбовые соединения и др.). Во всех остальных случаях цемент должен подниматься до устья скважины.

5.2.3.Содержание отчета:

- Титульная страница с указанием аббревиатуры академической группы; ФИО студента; № и общая тема лабораторной работы;

- Рабочая страница:

тема аналитической части лабораторной работы Разработка конструкции скважины.

№варианта и исходные данные;

результаты расчета и схема конструкции скважины;

текстовым вариантом отмечаются интервалы цементирования обсадных колонн.

Лабораторная робота №6 (4 час.).

ИЗУЧЕНИЕ БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ БУРЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН

Цель работы:

Получение общих представлений о структуре бурового станка и функциональном назначении его элементов.

Приобретение начальных навыков управления буровым станком (на примере СКБ-4).

Базовый материал: конспект лекций (ПОСОБИЕ) по курсу «Основы горного производства» (глава 3, раздел 3.5).

Уровень подготовки студента к выполнению лабораторной работы оценивается на основе ответов на вопросы входного контроля знаний.