Проектирование скважин на воду

Пример 5. Подобрать буровой инструмент для бурения скважины вращательным способом для случая , рассмотренного в примере 3, с учетом того что на интервале 10 - 150 залегают глины, а на интервале 150 - 160 м трещиноватые известняки.

    При глубине бурения 160м  начальный диаметр 295 мм до глубины 10 м, а конечный диаметр 190, можем предложить к использованию установку УРБ - ЗАМ. 

Буровой инструмент.

1. Установка УРБ - ЗАМ допускает бурение с помощью бурильных труб диаметром 73 мм с муфтово-замковыми соединениями 95 мм (таблица 12).

2. УБТ при бурении  долотом диаметра 243мм до глубины 150 м используем УБТ-203 с массой одного метра 192 кг. (таблица 13) При бурении долотом диаметром 190мм: Выбираем УБТ-146 с массой одного метра 97кг.

3. Для  забуривания скважины  под  направляющую  трубу  необходимо трёхлопастное долото ЗЛ - 295. На интервале бурения от 10 до 150 м бурение под эксплуатационную колонну диаметра 194 мм будем осуществлять трёхлопастным долотом ЗЛ - 243. На интервале 150 – 160 м  по трещиноватым известнякам потребуется шарошечное долото С- 190.

4. Для сборки технологического инструмента в процессе бурения потребуются переходники:

- с ведущей трубы на долото ЗЛ - 295

- с ведущей трубы на УБТ- 203

- с ведущей трубы на бурильные трубы диаметром 73 мм

- с бурильных труб 73 мм на УБТ- 203

- с бурильных труб 73 мм на УБТ- 146

- с УБТ- 203 на долота диаметра 245мм

- с УБТ- 146 на долота  диаметра 190 мм

Вспомогательный инструмент.

1. Элеваторы для бурильных труб ЭБ-73 2 шт.

2. Элеваторы для обсадных труб ЭО - 194 2 шт.

3. Элеваторы для обсадных труб ЭО - 273 2 шт.

4. Переводник на УБТ- 203 для постановки элеватора ЭБ - 73

5. Роторные клинья для захвата УБТ- 203 и УБТ-146.

6. Переводник на УБТ- 146 для постановки элеватора ЭБ - 73

7. Штропы для элеватора ШЭ - 25.

8. Шарнирные ключи типа РИК для бурильных труб 73 мм

9.Цепные  ключи для свинчивания  обсадных труб.

    Для механизации спускоподъёмных  операций целесообразно  оснастить буровую  комплектом приспособлений для развинчивания  колонны с помощью  ротора. 

3.9. Выбор типа промывочной жидкости

    Тип промывочной жидкости подбирается  с учетом проходимых пород.

    Вода - широко применяется при бурении устойчивых монолитных пород (применяется в том случае, если она не размывает вышележащие породы).

    Глинистые   растворы - применяются при бурении осадочных малосвязных пород, а также при проходке зон раздробленных и сильно трещиноватых пород. Плотность 1,08 - 1,2 г/ . В сильно неустойчивых породах глинистые растворы подвергают обработке реагентами-стабилизаторами с целью снижения фильтрационных свойств.

    Малоглинистые растворы - готовятся из высококачественных бентонитовых глин, содержание которых 5 - 7%. Эти растворы имеют невысокую водоотдачу и низкую плотность 1,02 - 1,05 г/ . Применяются при алмазном бурении в относительно устойчивых трещиноватых породах.

    Ингибированные  растворы - применяются при бурении пород глинистого комплекса очень не устойчивых и склонных к взаимодействию с фильтратом бурового раствора. Это толщи вязких глин, сильно трещиноватые глинистые сланцы, алевролиты, аргиллиты. Процесс ингибирования связан с насыщением промывочных жидкостей ионами кальция. В качестве реагентов поставляющих ионы кальция применяются хлористый кальций, известь, гипс.

    Эмульсионные  растворы - ([5], стр. 437) применяются чаще всего при бурении мощных толщ, глинистых и глинисто-карбонатных пород, склонных к образованию сальников на бурильных трубах. Плотность 1,05 -1,15 г/ . 

    При выборе раствора необходимо указать, с  помощью каких средств достигаются  необходимые параметры этого  раствора. 

3.10.Выбор параметров режима бурения

    Основными параметрами режима бурения являются: частота вращения бурового снаряда, осевая нагрузка и расход промывочной  жидкости.

1. Частота вращения.

    При выборе числа оборотов для различных  пород принимают во внимание следующие  соображения:

    в мягких породах, особенно, если они залегают в верхних слоях разреза, после посадки направляющей трубы целесообразно использовать повышение скорости вращения. В этом случае обеспечивается высокая производительность и при правильно выбранном инструменте исключается возможность поломки бурильных труб;

    в породах средней твёрдости с  малыми абразивными свойствами (мергели, аргиллиты, известняки, доломиты) скорость вращения породоразрушающего инструмента  выдерживается также в высоких  пределах;

    в твердых абразивных породах бурение целесообразно осуществлять при минимальном числе оборотов с тем, чтобы избежать преждевременного износа долот;

    при бурении трещиноватых пород скорость вращения следует снижать;

    при бурении алмазными коронками  во всех случаях, за исключением трещиноватых пород, следует бурить на повышенных оборотах;

    при глубине бурения, близкой к номинальной  для данного типа буровой установки, скорость вращения инструмента должна быть уменьшена до средних значений, так как мощность буровой установки  не позволяет вести процесс бурения при высоких скоростях вращения на таких глубинах;

    при забурке скважины во избежание искривления  ствола число оборотов снижают до минимального;

    при определении рациональной скорости вращения долот следует исходить из следующих значений окружной скорости вращения (табл. 16).

    Значения  окружной скорости вращения (V, м/с)

    Таблица 16

 

    Частота вращения (об/мин) рассчитывается по формуле:

     , (12)

    где - диаметр долота, м.

2. Осевая нагрузка.

    Осевую  нагрузку на долото принято определять из расчёта С_уд - удельной нагрузки на 1 см. диаметра долота (Н/см) (таблица 17) 

Удельные  нагрузки на долота

    Таблица 17

 

    Осевая  нагрузка (Н) на долото определяется по формуле:

     , (13)

Где - диаметр долота, см.

    Вес УБТ должен превышать расчётное  осевое усилие на долото. 

    Длина УБТ (м) подбирается по формуле:

     , (14)

к - коэффициент, учитывающий превышение веса утяжеленных труб над нагрузкой на долото (к=1,25-1,3);

- вес 1 м труб УБТ, Н/м;

- плотность промывочной жидкости, г/ ;

  - плотность материала труб, г/ .

    Общий вес бурового снаряда (Н) с учетом коэффициента прихвата

     , (15)

     - длина бурильных труб, м, 

     - вес 1м бурильных труб, Н/м.

    Грузоподъёмность буровой установки должна быть больше G_КР. 

Пример  6. Бурение ведётся долотом 190 мм, тип долота С, породы доломиты V категории. Определить осевое усилие на долото и подобрать диаметр и длину УБТ.

    Определяем  осевую нагрузку на долото, приняв по таблице 17, что

    

     .

    Диаметр УБТ

    

    Принимаем УБТ диаметром 146 мм с массой 1 м 97 кг (таблица 13).

Предполагая использование промывочной  жидкости плотностью 1,1  г/ , имеем длину УБТ

    Учитывая, что длина трубы УБТ равна 6 м, принимаем, что для бурения необходимо иметь 12 утяжелённых бурильных труб. 

3. Расход очистного агента.

    Количество  очистного агента определяется с  учетом скорости восходящего потока (табл. 18). Для тех пород, где не достигаются рекомендуемые осевые нагрузки, минимально допустимая скорость движения очистного агента может быть принята 0,2 -0,25 м/с.

Скорость  восходящего потока промывочной жидкости для различных  долот

Таблица 18