- •Глава I понятие о сважине и ее конструкции
- •1.1 Понятие о скважине
- •1.2 Понятие о конструкции скважины
- •1.3 Выбор конструкции скважины
- •1.4 Способы бурения
- •1.6 Выбор способа бурения
- •Глава 2. Технологический инструмент
- •2.1 Общие сведения о твердосплавном бурении
- •2.2. Типы компоновок бурильной колонны для твердосплавного бурения
- •2.3. Выбор бурильной колонны
- •2.4. Способы повышения надежности и стойкости бурильной колонны
- •2. 5. Эксплуатация бурильной колонны
- •Глава 3. Забойный снаряд твердосплавного бурения
- •3.1. Одинарный колонковый снаряд с прямой циркуляцией промывочной жидкости
- •3. 2. Одинарный эжекторный снаряд с обратной циркуляцией
- •3. 3. Забойный снаряд безнасосного бурения
- •3.4. Эрлифтные снаряды
- •3. 5. Двойные колонковые снаряды (дкс)
- •3. 6. Буровой снаряд для бурения с гидротранспортом керна
- •3.7. Выбор буровых снарядов твердосплавного бурения
- •Глава 4. Аварии с буровым снарядом.
- •4.1. Способы предупреждения аврий, связанных с отказом технологического инструмента.
- •4.2. Способы предупреждения прихватов
- •4.3. Ликвидация аварий
- •4.4. Схема ликвидации (обрывов) технологического инструмента
- •4.5. Ликвидация прихватов.
- •4.6. Схема ликвидации обрыва с прихватом забойного снаряда
- •Глава 5. Геолого-технические условия бурения
- •5.1. Технологические процессы. Прочность минералов .
- •5.2. Прочностные свойства горных пород
- •5.3. Деформационные свойства горных пород
- •Глава 6. Породоразрушающий инструмент
- •6.1. Твердые сплавы
- •6.2. Геометрические параметры коронок
- •6.3. Износ резцов
- •6.4. Твердосплавные коронки
- •Глава 7. Технология твердосплавного бурения
- •7.1. Технологические режимы бурения
- •7.2. Разработка технологии твердосплавного бурения
- •7.3. Технология бурения снарядами с гидротранспортом керна
- •7.4. Регулирование параметров режимов бурения
- •7.5. Отработка коронок и долот
- •7.6. Оптимальные режимы твердосплавного бурения
- •7.7. Критерий оптимальности
- •7.8. Поиск оптимальных параметрова режимов бурения
- •7.9. Оптимальная длина рейса
- •Глава 8 алмазное бурение
- •8.1. Одинарный колонковый
- •8.2. Породоразрушающий инструмент
- •8.3 Двойной колонковый снаряд алмазного бурения
- •8.4 Снаряды со съемными керноприемниками
- •8.5. Выбор буровых снарядов алмазного бурения
- •Глава 9. Технология алмазного бурения
- •9.1. Технология бурения одинарными колонковыми снарядами
- •9.2. Технология бурения трещиноватых пород одинарными колонковыми снарядами
- •9.3. Технология бурения дкс
- •9.4. Технология бурения сск
- •9.5. Технология бурения алмазными долотами
- •9. 6. Отработка алмазных коронок
- •Глава 10 технология бурения установками atlas copco
- •10.1 Выбор конструкции скважины
- •10.2 Способы бурения
- •10.3 Буровые снаряды atlas copco
- •11. Технология бурения
- •11.1 Выбор очистных агентов
- •Выбор породоразрушающих инструментов и технологических режимов бурения.
- •Импрегнированные коронки.
- •Однослойные алмазные коронки.
- •Технология пневмоударного бурения с пневмотранспортом шлама (методом «обратная циркуляция») Буровые снаряды.
- •Параметры технологических режимов бурения.
- •Глава 12 технология бурения установками Boart Longyear lf 90
- •12.1 Промывочные жидкости
- •12.2 Выбор алмазных коронок
- •12.3 Параметры режимов бурения
- •Глава 13. Бескерновое бурение шарошечными долотами
- •13.1. Буровой снаряд. Буровые долота
- •13.2. Технология бурения
- •14.1. Бурение скважин с продувкой сжатым воздухом
- •14.2. Бурение скважин с применением газожидкостных смесей
- •Раздел IV ударно-вращательное бурение
- •Глава 15. Высокочастотное гидроударное бурение
- •15.1. Буровой снаряд
- •15.2. Технология бурения
- •Глава 16. Среднечастотное гидроударное бурение
- •16.1. Буровой снаряд
- •16.2. Технология бурения
- •16.3. Отработка коронок
- •17.1. Оборудование. Буровой снаряд.
- •17.2. Технология бурения
- •17.3 Технология бурения с пневмотранспортом выбуренной породы
- •1 7.4Технология бурения пневмоударниками с пневмотранспортом керна с очисткой забоя пеной
- •17.5. От работка коронок
- •Глава 18 бурение горизонтальных и восстающих скважин из подземных горных выработок
- •18. 1. Оборудование. Буровой снаряд.
- •18.2. Технология бурения.
- •Раздел V
- •Глава 19. Бурение мягких рыхлых горных пород
- •19.1. Осложнения при бурении.
- •19.2 Выбор способа бурения.
- •19.3. Технология бурения снарядами бескернового бурения.
- •19.4. Технология бурения одинарными колонковыми снарядами
- •19.5. Безнасосное бурение.
- •Глава 20. Бурение глинистых пород
- •20. 1. Глины и глиносодержащие горные породы
- •20. 2. Осложнения при бурении глинистых пород.
- •20.3. Мероприятия по встрече неустойчивых глинисмтых пород.
- •20.4. Технолдогия бурения глинистых пород
- •20.5. Технологические режимы бурения
- •Глава 21. Бурение микротрещиноватых глинистых пород
- •21.1. Микротрещиноватые горные породы. Осложнения
- •21.2. Технология твердых микротрещиноватых глинистых пород
- •21.3.Особенности перебуривания микротрещиноватых порд.
- •Глава 22. Особенности бурения соленосных отложений и полезных ископаемых
- •22.1.Соленосные горные породы. Осложнения
- •22.2. Технология бурения
- •22.3.Особенности бурения мягких полезных ископаемых
- •Глава 23. Бурение мерзлых пород
- •23.1.Мерзлые горные породы. Осложнения
- •23.2. Технология бурения
- •23.3. Оборудование устья скважин
- •24.1. Виды осложнений
- •24.2. Выбор конструкции скважины и способа бурения
- •24.3. Экономическая оценка выбора прогрессивных способов бурения
- •24.4. Очсистные агенты
- •24.5 Выбор специальной прмывочной жидкости
- •Раздел v1
- •26.1. Медленновращательное бурение
- •26.2. Медленновращательное бурение скважин большого диаметра. Винтобурение
- •Глава 27. Шнековое бурение
- •27.1. Оборудование. Буровой снаряд
- •27.2.Технология бурения
- •27.3 Опробование горных пород
- •Глава 28.Вибрационное бурение
- •28.1. Оборудование. Буровой снаряд
- •28.2 Выбор бурового снаряда и технологических режимов бурения
- •Глава 29. Ударно-канатное колонковое бурение бурение скважин методом задавливания
- •29.1 Оборудование. Буровой снаряд
- •29.2 Технология ударно-канатного бурения
- •29.3. Бурение скважин методом задавливания бурового снаряда
- •Глава 30. Ударно-канатное бескерновое бурение
- •30.1 Оборудование. Буровой снаряд
- •30.2 Технология ударно-канатного бескернового бурения
- •30.3 Определение естественного объема проб
- •30.4 Технология комбинированного ударно-канатного и
- •Библиографический список
- •Содержание
1.3 Выбор конструкции скважины
Выбор конструкции скважины начинают с анализа геологического разреза, в первую очередь осложненных зон (осыпей, обвалов, набухающих пород, водопроявлений, водопоглощений), определения типа полезного ископаемого.
На основании проведенного анализа намечают глубину и конечный диаметр скважины, затем определяют количество осложненных зон в 30% интервале скважины, способы их крепления. В соответствии с этим определяют количество ступеней скважины (количество интервалов с различными диаметрами скважины) и количество обсадных колонн (в том числе направляющей, кондуктора и промежуточных).
Начиная от конечного диаметра скважины рекомендуемого ВИТР (табл. 1.1 и 1.7) намечают размеры скважины (диаметр, интервал) каждой ступени и размеры (диаметр, длину) обсадных колонн.
Стенки скважины осложненных зон, расположенных глубже 30% интервала скважины, рекомендуется крепить и кольматировать тапонажными смесями.
1.4 Способы бурения
При бурении глубоких геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые применяют вращательный и ударно-вращательный способы.
Вращательный способ бурения заключается в разрушении горной породы под действием вращающегося породоразрушающего инструмента и осевой нагрузки.
Ударно-вращательный способ бурения - это вращательный способ, при котором на породоразрушающий инструмент дополнительно наносятся ударные нагрузки.
Вращение бурового снаряда осуществляют буровым станком, а ударные нагрузки - специальными механизмами (гидроударниками или пневмоударниками), включенными в буровой снаряд.
В зависимости от назначения вращательный способ делят на колонковый и бескерновый. Колонковый способ (от слова колонка - столбик керна) применяют при необходимости опробования скважины (получения пробы горных пород и полезных ископаемых). Бескерновый - при отсутствии такой необходимости.
Колонковый способ имеет ряд достоинств. Он дает возможность извлекать образцы пород, бурить скважины в любом направлении, осуществлять бурение многоствольных скважин, бурить скважины на значительную глубину с относительно невысоким расходом энергии.
К недостаткам колонкового бурения можно отнести возможность самоискривления скважин, ограниченную длину рейса, с которой связана низкая производительность и высокая себестоимость бурения. При бурении мягких пород этот недостаток компенсируется применением бурового снаряда с гидротранспортом керна, а при бурении твердых пород - применением снаряда со съемными керноприемниками.
Бескерновое бурение, вследствие повышения длины рейса, снижения затрат времени, труда и средств на бурение, выгодно отличается от колонкового большей производительностью и меньшей себестоимостью. Поэтому при проектировании буровых работ приоритет по возможности следует отдавать бескерновому способу.
В зависимости от породоразрушающего инструмента выделяют твердосплавный (твердосплавными коронками и долотами), алмазный (алмазными коронками и долотами), шарошечный (чаще всего шарошечными долотами) способы вращательного бурения.
Твердосплавный способ при бурении горных пород I-VII категории буримости является наиболее простым, дешевым и производительным. Для пород V-XII категории более эффективным, более производительным является алмазный способ.
Весьма производительным способом вращательного твердосплавного бурения для пород I-IV категории с пропластками до VII категории скважин глубиной до 300 м является способ с гидротранспортом керна, а вращательного алмазного бурения для пород V-X категории скважин глубиной свыше 300 м - способ бурения снарядами со съемными керноприемниками.
В обоих случаях качество опробования и производительность работ значительно возрастают вследствие извлечения керна без подъема бурового снаряда непосредственно в процессе бурения (в первом случае потоком промывочной жидкости, во втором - с помощью спускаемого на канате через бурильные трубы керноприемника).
Шарошечный способ применяют для бурения пород 1-XII категории обычно при бескерновом бурении.
По виду очистного агента различают вращательное бурение с промывкой скважин буровыми растворами и бурение с продувкой скважины сжатым воздухом.
Более эффективным является способ с продувкой сжатым воздухом, производительность которого в 2-3 раза выше способа с промывкой скважин буровыми растворами. Однако использовать его можно только при бурении «сухих» скважин (при отсутствии подземных вод). Во влажных скважинах образуются шламовые пробки, и дальнейшее бурение с продувкой становится невозможным.
В этом случае переходят на эрлифтный способ (местную циркуляцию за счет эрлифтных насосов).
При ударно-вращательном бурении глубоких скважин твердые полезные ископаемые также, как и при вращательном различают (по типу очистного агента) бурение с промывкой (гидроударный способ) и бурение с продувкой сжатым воздухом (пневмоударный способ). Как воду, так и воздух используют не только для очистки забоя от шлама и охлаждения породоразрушающего инструмента, но и для привода ударных механизмов (гидро- и пневмоударников).
Гидроударный способ принято делить на вращательно-ударный и ударно-вращательный. При вращательно-ударном бурении применяют высокочастотные гидроударники (с частотой ударов 800-3600 в мин), но с невысокой энергией ударов (3-15 Н м). Разрушение горной породы в этом случае осуществляется за счет ее истирания и микрорезания. Ударные нагрузки высокой частоты приводят к усталостному разрушению (растрескиванию) горной породы забоя, и создают так называемую «зону предразрушения» снижающую прочность породы. Кроме того, периодические ударные нагрузки предупреждают подклинку керна трещиноватых пород в колонковом снаряде. Все это способствует повышению механической скорости бурения.
Выделяют твердосплавный, алмазный и шарошечный способы вращательно-ударного бурения (последний при бескерновом бурении). Наибольшая эффективность вращательно-ударного бурения достигается при алмазном способе бурения.
Нужно отметить, что особенно высокая эффективность вращательно-ударного бурения при алмазном способе достигается при относительно невысокой скорости вращения снаряда, с увеличением скорости темп повышения механической скорости бурения снижается. Так, при частоте вращения 300 об/мин механическая скорость вращательно-ударного бурения выше механической скорости вращательного бурения в 1,5 - 2 раза, а при 1000 об/мин всего в 1,1 - 1,3 раза.
При ударно-вращательном способе применяют среднечастотные гидроударники с частотой ударов 1000-1400 в минуту, но с высокой энергией ударов до 80 Н м, в результате чего происходит более эффективное разрушение горной породы - скалывание и дробление. Механическая скорость бурения при этом может возрастать почти в 2 раза, а длина рейса даже по трещиноватым породам - достигать десятков метров.
В зависимости от вида породоразрушающего инструмента различают твердосплавный колонковый (твердосплавными коронками) и шарошечный (бескерновый, шарошечными долотами) способы ударно-вращательного бурения.
Гидроударное бурение - высокопроизводительный способ, однако требует дополнительных затрат труда, средств, его применение связано с возможностью обеспечения эффективного использования гидроударников в сложных геолого-технических условиях скважины.
Наиболее эффективным из ударно-вращательных способов является пневмоударный, позволяющий увеличить производительность бурения в 2-3 раза (по сравнению с вращательным способом с промывкой).
Однако применение его ограничено теми же причинами, что при вращательном бурении с продувкой сжатым воздухом.
При бурении неглубоких скважин, кроме вращательного колонкового способа, применяют:
- медленно-вращательный способ (ручной, машинный, скважин большого диаметра);
- шнековый (подъем разрушенной породы при бурении производится
специальными шнековым транспортером);
- вибрационный (разрушение и уплотнение мягких пород производится под воздействием вибраций);
- канатно-ударный колонковый (путем забивания колонковой трубы в мягкую породу);
- канатно-ударный бескерновый (путем долбления породы за счет сбрасывания на забой тяжелого бурового снаряда, подвешенного на канате).