Выбор способа бурения

Разведочное бурения является одним из основных способов разведки месторождений полезных ископаемых. Целью данной курсовой работы является составление проекта бурения геологоразведочной скважины длиной 300 метров. Полезным ископаемым является каменная соль Основным требованием к опробованию является минимально допустимый диаметр керна, учитывая эти требования примем минимальный диаметр скважины –93 мм.

Так как целью буровых работ является разведка полезного ископаемого (отбор керна ), выбираем колонковый способ бурения.

Выбор конструкции скважины

Конструкцией скважины называется схема ее устройства, в которой указы­ваются изменения диаметров бурения с глубиной, диаметры и глубины спуска обсадных труб, а также места и способы тампонирования.

Исходными данными для выбора конструкции скважины служат физико-механические свойства пород геологического разреза, цель и способ бурения скважины, ее глубина и конечный диаметр.

Составляют конструкцию скважины снизу вверх. После определения глу­бины скважины, соответствующей цели ее сооружения, выбирают конечный диа­метр бурения. Для снижения стоимости скважины бурить ее следует, возможно, меньшими диаметрами. Вместе с тем выбор диаметра скважины должен отвечать ее назначению: получение качественной пробы в необходимом количестве, про­ведение комплекса намеченных наблюдений, исследований и пр.

Минимально допустимый диаметр скважины, установленный на основе изуче­ния представительности проб малого веса данного промышленного типа руд по методам сопоставления, аналогии, математической статистики, опыта развед­ки в отечественной и зарубежной практике для каменных солей – 93мм.

На интервале от 81 до 301 метров диаметр породоразрушающего инструмента соответствует 93мм. Так как породы данного интервала представлены абразивным песчаником, алевролитами, горизонтом каменной соли и доломитами, которые достаточно устойчивы и при бурении не вызовут возможных осложнений, то целесообразно на данном интервале обсадные трубы не применять.

На интервале от 13 до 81 м. диаметр породоразрушающего инструмента соответствует 112 мм. Так как породы данного интервала представлены толщей многолетнемерзлой породы - суглинками и прослоем песков, то целесообразно на данном интервале установить колонну обсадных труб диаметром 108 мм. Дополнительно для ее большей устойчивости колонны производится тампонаж снизу примерно на высоту 3 – 4 м и заполнение затрубного пространства цементным раствором.

На интервале от 0 – 13 метров диаметр породоразрушающего инструмента соответствует 127 мм. Так как породы, слагающие данный интервал, представлены многолетнемерзлыми валунно-галечными отложениями, то необходима установка обсадной трубы диаметром 132 мм. Эта труба также является направляющей и тампонируется по всей длине. Она устанавливается в избежании размыва поверхностных пород и отклонения бурильной колонны от требуемого вертикального направления. (Рис.1)

На интервале 0-13 м. можно применить бескерновое бурение как более производительное, так как геологический разрез хорошо изучен и отсутствует необходимость в получении керна.

Твердосплавное бурение целесообразно применить на интервале от 13 до 301 метров, так как породы не превышают VII категорию по буримости, и в основном осадочного происхождения.

Выбор буровой установки

Колонковое бурение осуществляется буровыми установками, состоящими из бурового станка, бурового насоса, буровой вышки или мачты, привода (элек­тродвигателя или двигателя внутреннего сгорания). На рис. 2 приведена принци­пиальная схема буровой установки для колонкового бурения.

Рис. 2 Принципиальная схема буровой установки для колонкового бурения: а - схема установки; б - снаряд для алмазного и твердосплавного бурения; I - буровая вышка; II - буровое здание; III - станок; IV - насос, V - двигатели; VI -направляющая труба: 1 - алмазная или твердосплавная коронка; 2 - колонковая труба; 3 - переходник, 4 - бурильные трубы; 5 - вертлюгсальник; 6 - крюк; 7 -талевый блок; 8 - шпиндель станка, 9 - зажимные патроны; 10 - лебедка; 11 - ре­гулятор подачи снаряда; 12 - нагнетательный шланг, 13 - керн, 14 - желоба; 15 -отстойник; 16 - приемная емкость; 17 - всасывающий шланг; 18 - талевый канат; 19 - индикатор веса снаряда; 20 - манометр индикатора веса; 21 - манометр буро­вого насоса; 22 - кронблок; 23 - опоры вышки; 24 - пояса, 25 - раскосы, 26 - фун­даментные тумбы; 27 - неподвижный коней каната; 28 - рвательное кольцо; 29 -корпус кернователя

Рис 2.

Принципиальная схема буровой установки для колонкового бурения

Буровая установка выбирается по следующим основным параметрам бурения: выбранный способ бурения, проектная глубина, начальный и конечный диаметр скважины. Исходя из того, что глубина скважины в данном случае 301 метров, начальный и конечный диаметр скважины соответственно равен 132 и 93 мм, выбирается установка УКБ-4П.

Передвижная буровая установка УКБ-4П представляет собой комплекс бурового и энергетического оборудования, сведенный в один технологический блок, перевозимый без разборки железнодорожным транс­портом и по автомобильным дорогам.

Буровой станок СКБ-4 с вращателем шпиндельного типа имеет моноблочную конструкцию с продольным расположением лебедки и единым приводом на вращатель и лебедку.

К особенностям станка относятся, высокая частота вращения шпинделя и рациональное распределение диапазона скоростей, плавность подачи буро­вого инструмента с помощью новой гидросистемы с напорным золотником и дросселем на сливе, возможность бурения снарядами со съемным керно-приемником, для чего увеличен диаметр проходного отверстия шпинделя; ос­нащение усовершенствованной системой автоматического перехвата ведущей трубы в процессе бурения без остановки вращения; установка указателя давления на забой, вольтметра и киловаттметра, которые обеспечивают до­статочную информацию о технологическом процессе. В станке применены автомобильная коробка скоростей и муфта сцепления автомашины ЗИЛ-131, имеющие высокую надежность.

Нагнетательный и всасывающий шланги бурового насоса НБЗ-120/40 подсоединены к трубопроводам, проложенным в буровом здании. Трубопро­воды соединены гибкими шлангами с вертлюгом-сальником и емкостью для промывочной жидкости.

Мачта оснащена кронблоком, рассчитанным на работу с одно- и двухструнной талевой оснасткой, площадкой для вер­хового рабочего, штангоприемником с отбойной дугой, лестницей для подъе­ма на площадку. Спуско-подъемные операции ведутся с помощью полуав­томатического элеватора МЗ-50/80, который при наклонном бурении пере­мещается по направляющему тросу.

Буровое здание представляет собой объемную металлоконструкцию, об­шитую алюминиевыми панелями с теплоизоляционной прослойкой. Полезная площадь здания 21 м². Здание имеет специальный выд­вижной тамбур для увеличения рабочей площади при ведении буровых ра­бот. При переводе буровой установки в транспортное положение выдвижной тамбур убирается внутрь здания. В потолке бурового здания расположен люк для пропуска талевой системы и бурильных труб при спуско-подъемных операциях.

Транспортная база установки состоит из двух подкатных тележек с пневматическими шинами. Подкатные тележки снабжены колодочными тор­мозами с пневматическим приводом от тяговой машины, а также сигналь­ными и габаритными осветительными приборами. Для соединения с транспортной базой установка поднимает­ся с помощью гидравлических дом­кратов и крепится специальными устройствами. Транспортная база обеспечивает передвижение установ­ки с помощью тягача со скоростью до 40 км/ч. На близкие расстояния установка может передвигаться во­локом на полозьях основания буро­вой мачты.