Курсовой проект разведочной скважины глубиной 540 м

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Курсовой  проект разведочной скважины глубиной 540 м 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Москва

     2007

 

      Введение 

     В ходе проектирования разведочной скважины были проработаны следующие вопросы:

1. целевое задание и геологические условия бурения;
2. выбор и обоснование способа бурения;
3. выбор и обоснование конструкции скважины;
4. выбор бурового оборудования (станок, насос, мачта, двигатель);
5. выбор породоразрушающих наконечников;
6. выбор промывочной жидкости;
7. определение параметров режима бурения;
8. мероприятия по повышению выхода керна;
9. меры борьбы с искривлением скважин, замеры искривления;
10. проверочные расчеты выбранного оборудования, инструмента и технологии бурения;
11. мероприятия по технике безопасности;

     Графическим приложением проекта является геолого-технический наряд на бурение скважины.

 

      Целевое задание  и геологические условия бурения 

     По  данным задания проводится бурение разведочной скважины глубиной 540 м.

     По  категориям по буримости встречаются  следующие породы – III (суглинок с примесью до 20% мелкой (до 3 см) гальки и щебня), VI (сланцы кварцево-хлорит-серицитовые трещиноватые), VIII (сланцы окремненные кварцево-хлоритовые), X (мелкозернистые граниты), VI (дуниты), VII (рудная зона), VI (дуниты).

     Рудная  зона представлена хромитами, находится  на глубине 500 м., с мощностью 30 м.

     Угол  наклона скважины 85 °. 

     Выбор способа бурения 

     Учитывая  характеристики пород (категория по буримости, абразивность, прочность, упругость, пластичность и т.д.) геологические  особенности месторождения и  опыт бурения в данном районе, предлагаются следующие способы бурения:

1. от 0 до 180 м – бескерновое бурение шарошечным способом;
2. от 180 до 380 м – алмазное бурение импрегнированными коронками;
3. от 380 до 540 м – твердосплавное бурение;

     Бурение верхней части разреза будет  производиться бескерновым способом, как более производительное, до глубины 180 м, далее для уточнения геологического разреза будет применяться твердосплавное и алмазное бурение с отбором керна.

 

      Выбор и обоснование  конструкции скважины 

     С целью предохранения устья скважины от размыва предполагается установка направляющей трубы до глубины 10 м. Диаметр скважины – 76 мм, диаметр направляющей трубы – 73 мм.

     Слой  трещиноватых кварцево-хлорит-серицитовых  сланцев, осложненных поглощением требует установки обсадной трубы длиной 180 м диаметром – 57 мм, при диаметре скважины – 59 мм. По гранитам, дунитам и хромитовой руде производится бурение диаметром – 46 мм без установки обсадных труб с отбором керна диаметром 36 мм в интервале глубин от 180 м до 540 м.

     При выборе параметров конструкции скважины учитывались конечный диаметр скважины, геолого-технические условия, цели и способы бурения.

     Учитывая  минимально допустимый диаметр керна  хромитовой руды – 22 мм при диаметре скважины – 36 мм, бурение ввиду возможных  осложнений в скважине предлагается осуществлять конечным диаметром – 46 мм.

     В скважину предлагаемой конструкции  проходят все геофизические приборы, необходимые для проведения исследований, в том числе и инклинометры. 

     Выбор бурового инструмента 

     Буровая установка была выбрана в соответствии с глубиной и конструкцией скважины, а также способом бурения.

     Учитывая, глубину скважины целесообразно использовать:

     - буровую установку УКБ – 5П;

     - буровой станок СКБ – 5;

     - буровой насос НБ 120/40

 

      Техническая характеристика буровой  установки с гидравлической подачей УКБ – 5П

 

      Выбор породоразрушающих наконечников 

     А) Для бескернового бурения суглинка с примесью до 20% мелкой (до 3 см) гальки и щебня III категории до глубины 10 м предполагается применение шарошечного долота типа М – 76 

     Техническая характеристика долот типа М-76

 

     Б) Для бескернового бурения сланцев  кварцево-хлорит-серицитовых трещиноватых VI категории в интервале глубин от 10 до 180 м применим шарошечное долото типа Т – 59 

     Техническая характеристика долот типа Т-59

 

     В) Для бурения с отбором керна  с глубины 180 м до 380 м в породах  VIII категории (сланцы окремненные кварцево-хлоритовые) и X категории (мелкозернистые граниты) целесообразно применять алмазное бурение импрегнированными коронками типа О2И.

 

      Техническая характеристика коронок  типа О2И

 

     Г) Для бурения с отбором керна  на интервале глубин от 380 до 540 м  в породах VI категории (дуниты) и VII категории (рудная зона) применим твердосплавное бурение коронками типа СА4. 

     Техническая характеристика коронок типа СА4

 

     Выбор промывочной жидкости 

     Для очистки скважины от шлама, охлаждения и закрепления неустойчивых стенок скважины будем применять промывку:

1. в интервале от 0 до 10 м – вода;
2. в интервале от 10 до 180 м из-за возможности поглощения по причине трещиноватости горных пород – глинистым раствором с добавлением карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) с целью понижения водоотдачи;
3. в интервале от 180 до 540 м после установки обсадной колонны до глубины 180 м – глинистым раствором, чтобы повысить процент выхода керна.

     Выбор параметров режима бурения 

     Данные  по удельной осевой нагрузке - С₀ берутся из таблицы №1

     Данные  по удельному расходу промывочной  жидкости 1 см диаметра долота - K_к берутся из таблицы № 2 

     Бескерновое бурение. Ø 76 мм М-76; Ø 59 мм Т-59

     А) При бурении лопастными и шарошечными долотами осевую нагрузку определяют исходя из удельной нагрузки на 1 см диаметра долота: 

     С=С₀•D  кН 

     Где С₀ – удельная нагрузка на 1 см долота, кН/см;

     D – диаметр долота, см; 

     М-76:    С=2,0•7,6=15,2 кН

     Т -59:    С=2,0•5,9=11,8 кН 

     Б) Частота вращения бурового инструмента определяется по формуле: 

       об/мин 

     Где V – окружная скорость вращения долота, м/с;

     D – диаметр бурового наконечника, м; 

     М-76:    об/мин

     Т -59:    об/мин

 

      В) Количество промывочной жидкости определяется по формуле: 

     Q=K_к•D_д л/мин 

     Где K_к – удельный расход промывочной жидкости, л/мин на 1 см диаметра долота;

     D_д – наружный диаметр долота, см; 

     М-76:   Q=12•7,6=91,2 л/мин

     Т -59:   Q=10•5,9=59 л/мин 

     Алмазное  бурение. Ø 46 мм О2И

     А) При бурении алмазными коронками осевую нагрузку определяют исходя из удельной нагрузки на 1 см² площади торца коронки: 

     С=С₀•F кН 

     Где С₀ – удельная нагрузка на 1 см² площади торца коронки, кН/см²;

     F – площадь торца коронки, см²; 

     О2И: для VIII кат.   С=0,6•8,2=4,92 кН

     для X кат.   С=0,9•8,2=7,38 кН 

     Б) Частота вращения бурового инструмента  определяется по формуле: