- •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
24.1. Виды осложнений
Наибольшее влияний на эффективность бурения устойчивых трещиноватых пород оказывают два основных вида осложнений: самозаклинивание керна и потеря промывочной жидкости.
Самозаклинивание керна - один из главных факторов, определяющих не только качество и количество получаемого кернового материала, но и себестоимость, производительность бурения, так как является причиной прекращения рейса и преждевременного подъема бурового снаряда.
К основным причинам самозаклинивания керна можно отнести: 1) наличие отдельных кусков породы клиновидной формы, способных под давлением собственного веса и промывочной жидкости расклиниваться в колонковой трубе; 2) наличие крупного шлама и дробленной породы в колонковой трубе; 3) наличие прямой циркуляции промывочной жидкости, создающей давление сверху на керн, уплотняющей и расклинивающей мелкие частицы породы в зазоре между керном и стенками колонковой трубы; 4) трение кусков породы о колонковую трубу, препятствующее перемещению их в процессе бурения.
С увеличением длины керна в результате увеличения силы трения, расклинивания керна дробленной породой и повышения гидравлического сопротивления, создающего повышение давление промывочной жидкости, самозаклинивание керна возрастает.
Вторым серьезным осложнением при бурении трещиноватых пород является поглощение промывочной жидкости, оно возникает при наличии сквозных каналов утечки жидкости и создании давления промывочной жидкости, превышающего давление пластовой воды и давление гидроразрыва пласта.
В зависимости от величины раскрытия трещин, давления и вязкости промывочной жидкости возможны поглощения различной интенсивности.
Б.Б. Кудряшов [4] составил классификацию поглощений промывочной жидкости (табл. 24.2).
Предотвращение осложнений самозаклинивания керня осуществляют путем выбора соответствующей конструкции скважины, способа бурения и бурового снаряда, а предотвращение потери промывочной жидкости - путем специальной ее обработки с целью кольматации трещин.
Таблица 24.2
Интенсивность поглощения промывочной жидкости |
Процент от производительности насоса |
Удельные потери промывочной жидкости, м3/м |
Частичное |
До 30 |
0,1-0,2 |
Среднее |
30-60 |
0,2-0,3 |
Полное |
60-100 |
0,3-0,4 |
Катастрофическое |
Более 100 |
>0,4 |
24.2. Выбор конструкции скважины и способа бурения
При бурении трещиноватых пород особенно важно правильно выбрать конструкцию (диаметр) скважины и способ бурения.
Диаметр скважины следует выбирать в зависимости от степени трещиноватости пород. С увеличением степени трещиноватости куско-ватость породы увеличивается, величина кусков уменьшается и при наличии скважин больших диаметров возможность выпадения их в скважину увеличивается. Поэтому с увеличением степени трещиноватости диаметр скважины должен уменьшаться.
Способ бурения принимают в соответствии с геологическими условиями, глубиной скважин, геологической задачей и наличием в экспедиции бурового оборудования.
При хорошо изученном геологическом разрезе (детальная разведка) при любой глубине скважины - наиболее эффективным является бес-керновое бурение шарошечными долотами.
При необходимости получения керна применяют колонковые снаряды.
В настоящее время бурение трещиноватых клинящихся пород ведут одинарными колонковыми снарядами с прямой (ОКС) и обратной циркуляцией промывочной жидкости (ОЭС), снарядами гидроударного бурения, снарядами с гидротранспортом керна, снарядами со съемными керноприемниками и т.д.
Наиболее простым и дешевым способом бурения трещиноватых пород является бурение одинарными колонковыми снарядами (ОКС) с промывкой скважин буровыми растворами. Их широко применяют в неклинящихся или слабоклинящихся породах.
При бурении трещиноватых клинящихся пород одинарными колонковыми снарядами для предупреждения самозаклинивания керна предусматривают следующие мероприятия:
1) для увеличения зазора между колонковой трубой и керном, снижения таким образом гидравлических сопротивлений, желательно использовать коронки со значительным выходом за наружную поверхность (например, ребристые коронки);
2) с целью снижения трения керна о колонковую трубу ее следует хорошо отшлифовать и смазать антифрикционной смазкой;
3) для снижения давления промывочной жидкости на керн рекомендуется использовать конусные или овальные колпачки.
В клинящихся породах с целью устранения давления промывочной жидкости на керн часто применяют одинарный колонковый снаряд с обратной циркуляцией, создаваемой при помощи эжекторного устройства (ОЭС) или погружного насоса (винтового, поршневого и др.).
В этом случае полностью устраняется давление потока жидкости на керн, мелкодробленая порода, способная расклинить керн, вымывается в шламовую трубу, крупные клиновидные куски под давлением жидкости снизу переходят во взвешенное состояние и расклиниваться не могут.
Однако одинарные колонковые снаряды при бурении трещиноватых клинящихся пород обладают низкой производительностью и низким качеством керна. Их применяют при невозможности использования других способов бурения.
При бурении снарядами типа ОКС наблюдаются частые подклинки керна, снижающие выход керна и вынуждающие производить преждевременные подъемы снаряда. В снарядах типа ОЭС вследствие увеличения длины керна и повышения гидравлического сопротивления при циркуляции жидкости между керном и колонковой трубой ее расход резко понижается, что приводит к прижогу коронки. Такие снаряды эффективно работают при длине рейса не более 1,0-1,2 м. Несмотря на повышение качества опробования производительность бурения остается низкой. Создание динамических нагрузок и вибраций снаряда снижает трение керна о стенки колонковой трубы, повышает длину рейса, поэтому совместно со снарядом ОЭС желательно использовать погружной вибратор. Наиболее эффективным способом бурения неглубоких скважин (до 300 м) по трещиноватости неустойчивым породам невысокой прочности (II-IV категории по буримости с пропластками пород до VII категории) является бурение с гидротранспортом керна.
Применение «внутренней» промывки (промывки без выхода жидкости в затрубное пространство) позволяет в значительной степени сократить ее потери в трещиноватых породах и осуществить вынос керна (даже в породах с полным поглощением промывочной жидкости, наблюдаемым при бурении с прямой промывкой). Скорость бурения скважин комплексами КГК достигает 18 тыс. м/ст.-мес и более.
Для бурения горных пород VII-X категории с гидротранспортом керна разработан кольцевой гидроударник (ГК с полым корпусом), который позволяет увеличивать диапазон перебуриваемых пород и длину _ рейса при бурении трещиноватых пород.
При бурении скважин глубиной более 300-400 м рекомендуется применять так называемые прогрессивные способы бурения: алмазное высокочастотное бурение с помощью легкосплавной колонны бурильных труб, бурение
снарядами со съемными керноприемниками, вращательно-ударное и ударно-вращательное бурение.
Алмазное высокочастотное бурение легкосплавными бурильными трубами и бурение ССК наиболее эффективны по устойчивым породам со слабой и средней трещиноватостью VIII-IX категории с горизонтальным или пологим залеганием при отсутствии интенсивного поглощения промывочной жидкости (позволяющее использовать эмульсионные промывочные жидкости). Диаметр скважин принимается не более 46-59 мм.
Ударно-вращательный способ гидроударниками наиболее эффективно применять по трещиноватым породам с частой перемежаемостью, VI-IX категории по буримости и породам, вызывающим при вращательном бурении интенсивное искривление ствола скважин при наличии большого объема и воды, обеспечивающей беспрерывный процесс бурения. Этот способ можно совмещать с бескерновым и вращательным твердосплавным способами.
Для повышения выхода керна в зонах дробления применяют эжекторные и двойные колонковые снаряды ударно-вращательного бурения без снижения технических показателей.
Вращательно-ударный способ позволяет получать наиболее высокие технико-экономические показатели при бурении глубоких скважин с трещиноватыми и кавернозными очень крепкими породами (до XII категории) трещиноватых интервалов большой мощности. Его можно использовать в комбинации с бескерновым способом.
Глубина бурения высокочастотными гидроударниками при работе на воде составляет до 2 200 м, на глинистом растворе - 800-1 000 м.
В последнее время с целью дальнейшего повышения эффективности бурения используют комбинированные снаряды прогрессивных способов бурения: кольцевые снаряды с гидротранспортом керна, с включенными забойную часть снаряда гидроударниками; снаряды со съемными керноприемниками, с гидроударниками, эжекторными устройствами или вибраторами.