- •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
23.2. Технология бурения
Выбор промывочной жидкости при бурении в мерзлых породах Мерзлые горные породы по своим свойствам сходны с соленосными горными породами. Только место соли в пооолах занимает лед. По структуре и свойствам лед близок к соли. Как соль, так и лед - кристаллические вещества. Как соль, так и лед растворяются в воде, только растворение льда происходит при более низкой температуре. Интенсивность растворения льда так же, как и соли зависит от температуры и состава промывочной жидкости, наличия и концентрации соли (электролитов), твердой фазы (глины, конденсированной фазы) полимеров, неполярных жидкостей и смазывающих добавок. Подобно растворению соли, интенсивность растворения льда зависит от гидрофильности солей раствора. Растворы с более гидрофильными солями растворяют лед при одинаковой температуре раствора с меньшей интенсивностью.
Основной проблемой при промывке скважин в мерзлых породах является температура промывочной жидкости. При разведочном бурении как мерзлых, так и талых пород чаще всего применяют растворы на водной основе. Температура чистой воды в естественном состоянии составляет не менее +4° С . Использование растворов с такой температурой приводит к растеплению мерзлых пород, их обвалу и авариям, а под воздействием температуры скважины сама промывочная жидкость при прекращении циркуляции замерзает. Поэтому в буровой раствор добавляют различные компоненты, понижающие температуру его замерзания, что позволяет охладить буровой раствор до температуры мерзлой породы.
Для понижения температуры замерзания раствора обычно используют электролиты NaCl, KСl, СаСl2. Понижают температуру замерзания раствора и другие компоненты раствора, в том числе твердая фаза (глина, конденсированная фаза), полимеры и другие гидрофильные добавки.
Известно, что температура замерзания воды зависит от ее вида. Гидратированная вода может иметь температуру замерзания -78°С, а прочносвязанная вода даже -186°С. Таким образом, с увеличением гидрофильности компонентов при одинаковой их концентрации количество связанной воды возрастает, следовательно, температура замерзания понижается. Например, при одинаковой концентрации солей NaCl и СаСl2, равной 3%, и одинаковой температуре через 0,5, 1,0 и 1,5 часа потеря массы образца льда в растворе менее гидрофильного элемента NaCl составит, соответственно,0,62, 0,96 и 1,96 г, в растворе более гидрофильного электролита СаСl2, соответственно, - 0,30, 0,39 и 0,70 г.
С увеличением концентрации компонентов раствора количество связанной воды возрастает, а температура замерзания понижается. Так, с увеличением количества соли NaCl на 1 м3 раствора 12-15 кг температура замерзания понижается на 1°С.
Количество других компонентов, обеспечивающих понижение температуры до требуемого значения, можно ориентировочно определить по формуле
где - желаемое понижение температуры замерзания раствора; М - молекулярная масса добавки; — масса воды.
Чаще всего для понижения температуры замерзания в раствор вводят электролиты. Помимо основного своего назначения, электролиты способствуют и ингибированию разупрочнения глинистых пород. Однако при значительной концентрации электролитов их ионы начинают активно взаимодействовать с молекулами льда. В результате взаимодействия (гидратации ионов) температура возрастает и лед разрушается (тает). Так при увеличении в растворе NaCl от 25 до 106 кг/м3 скорость растворения льда при t = -1°С возросла от 0,0163 до 0,0882 кг/г. Полому введение в раствор электролитов более 5% не допускается.
Растворение льда резко снижается (в 3-4 раза) при введении в раствор глины, еще больше - при введении и солеглинистый раствор полимеров. Так как кальций - весьма гидрофильный ион, то лучшей глиной считается кальциевый монтморилонит.
Растворение льда значительно понижают и поверхностно-активные вещества. Так, добавка и 6%-й раствор NaCl 0,05% OП-7 и 0,05% сульфонола снижает растворимость льда с 0,82 до 0,2 г за один час, а введение смеси 0,5% ОП-7 и 0,05% АПП-2 с 0,1 до 0, г за час.
Для бурения в мерзлых породах в настоящее время применяют следующие промывочные жидкости: соленая вода, эмульсии, глинистые, полимерглинистые и полимерсолевые растворы и их комбинации.
Соленая вода - промывочная жидкость, состоящая из воды с добавками поваренной соли. Этот наиболее дешевый буровой раствор применяют в устойчивых морозных породах, а также в мерзлых породах с жидкой минерализованной водой. Температура раствора должна быть не более чем на 2-3°С выше температуры в скважине. Для бурения мерзлых пород с температурой от 0 до -2,5°С температуру раствора достаточно понизить до -1°С. Полимермалоглинистые растворы применяют при бурении мерзлых неустойчивых и гравийно-галечниковых пород. В качестве полимеров используют М-14, КМЦ, ПАА и ГПАА (0,5-2,0%); лучшими глинами являются кальциевые монтморилониты (3-6%).
Повышения морозостойкости раствора достигают добавлением в него электролитов (не более 5%).
Для предотвращения обрушения стенок скважин раствор можно утяжелять до 1300 кг/м . При бурении мерзлых устойчивых пород хорошие результаты падает использование полимерсолевых растворов (полиакриламидхлоркалиевые, гипановосоле-вые и др.) с концентрацией полимеров: ПАА - 0,3 0,5%, гипана - 1-5%, электролитов - до 5%.
Полимеркалиевые растворы применяют для бурения мерзлых глинистых пород. Вязкие полимеркалиевые растворы (ПАА до 1,5%) могут быть рекомендованы [4] для бурения мерзлых гравийных отложений.
При использовании глинистого раствора начальная температура промывочной жидкости t = -2 С, солевого раствора t = -2,5 -3,0°C .
Охлаждение жидкости проводят в специальных теплообменниках и холодильных установках. Во ВНИИКР нефти разработаны теплообменники с эвтектическим льдом, намороженным в зимний период. В летний период раствор охлаждают специальными смесями, добавлением в раствор льда и снега, в шурфах со льдом, зимой - в металлических емкостях, установленных под открытым небом.
П
Выбор
параметров технологических режимов
бурения
где N - мощность, расходуемая при разрушении забоя; G - массовый расход промывочной жидкости, кг/с; с - удельная теплоемкость раствора; - осевая нагрузка на забой; - число оборотов бурового снаряда; К - коэффициент.
Таким образом, для предотвращения растепления стенок скважин необходимо ограничивать параметры режимов бурения. Но с понижением параметров уменьшится скорость бурения, след вательно, возрастает время действия промывочной жидкости на стенки скважин, которые сильнее размываются, особенно при наличии в растворе шлама.