Бурению скважин ТПИ

    3.Бурить породоразрушающим инструментов малых диаметров на большие глубины при сравнительно компактном легком оборудовании с небольшими затратами энергии и средств.

         В связи с тем, что геологический  разрез представлен породами IХ, Х, выбираем  – алмазное бурение. 

    4.2 Выбор и обоснование  конструкции скважины 

         Конструкция скважины – это характеристика буровой  скважины, определяющая изменения ее  диаметра с глубиной, а также диаметра и     длины обсадных труб, устанавливаемых в скважине и  место их тампонирования.

         Устанавливается глубина  скважины, которая зависит от залегания  рудного тела исследуемого слоя горизонта, скважина, как правило, должна углубляться  на 10-20 м ниже целевого назначения, что связано с необходимостью надежного его исследования геофизическими методами или каротаже.

         Проектная глубина  скважины 1590 м. Выбор конечного диаметра зависит от способа бурения, энергетических возможностей станка, а также от массы пробы необходимой для опробования.

         Конечный диаметр бурения в зависимости от группы месторождения, генетических типов и габаритов геофизической аппаратуры, выбираем конечный диаметр 76мм.

         После определения  конечного диаметра определяют интервалы, требующие крепления обсадными  трубами. Для закрепления устья  скважины, предохраняя его от разрыва  и отвода восстающего потока промывочной  жидкости, устанавливается направляющая труба диаметром 108мм. 
 
 
 
 

 
 
 
 

    4.3 Обоснование и  выбор буровой  установки 

         Обоснование и выбор бурового агрегата зависит  от начального и конечного диаметра, вида бурения, угла наклона скважины, используемого инструмента, и физико-механических свойств пород. В связи с тем, что глубина скважины составляет 1590 м, угол наклона 90º , начальный диаметр 112 мм, конечный 76 мм, выбираем УКБ-1200/2000 (СКБ-7). 

• Глубина бурения, м:

  с бурильными трубами диаметром  68мм…….…….1200

  с бурильными трубами диаметром 54 и 50мм…..….2000 

• Начальный диаметр скважины, мм………..……...…214

 

• Угол бурения  к горизонту, градус………………...…75 – 90

 

• Диаметр бурильных  труб, мм………………………..50, 54, 68

 

• Частота вращения бурового снаряда, об/мин……….80 – 1500

 

• Скорость  навивки каната, м/с………………………..0,7-6

 

• Усилие  подачи, кН:

                    вверх……………………………….150

                    вниз………………………………...110 

• Ход подачи, мм………………………………………..600
• Мощность приводного электродвигателя, кВт……...55
• Высота мачты, м……………………………………….26
• Длина свечи, м………………………………………...18,5

 

• Грузоподъемность  на крюке, кг:

         номинальная…………………………………..12500

         максимальная…………………………………20000 

• Масса, кг: станка………………………………………5500

             установки…………………………………25000 

• Габаритные  размеры установки, м

     длина………………………………………………….13,5

     ширина ……………………………………………….10

     высота……………………………………………...…26 

    4.4 Выбор состава  бурового снаряда,  породоразрушающего  инструмента 

       При бурении пород снаряд состоит из коронки, алмазного расширителя, колонковых труб, переходника, бурильных труб, ведущей трубы, сальника.

       Коронка служит для разрушения пород на забое.

       Для бурения пород Х, XI категории применяется импрегнированная коронка типа 02И4 диаметром 73 мм, для пород IX категории многослойные коронки типа 01М4 диаметром 112 мм и 02М3 диаметром 93 мм.

       Алмазные  расширители служат для сохранения диаметра скважины, стабилизации работы колонкового снаряда, для уменьшения вибрации, что увеличивает износостойкость коронок и обеспечивает направление ствола скважины.

       Колонковые  трубы предназначены для приема и доставки керна на поверхность, а также для поддержания требуемого направления скважины.

       При забурке применяем колонковые трубы длиной 0,5-1 м и диаметром 108  мм. Во время бурения колонковые трубы диаметром 89 мм,  длиной 4-6 м.

       Переходники предназначены для соединения бурильных труб с колонковыми, также для соединения колонковых труб со шламовыми. Применяются переходники П₁ 42/112, П₁ 42/89.

       Бурильная колонна – часть бурового снаряда, состоящая из бурильных труб и их соединений. Бурильная колонна предназначена для спуска и подъема ПРИ, передачи ему крутящего момента и осевой нагрузки, подачи очистного агента (жидкости или воздуха).

       Ведущая труба служит для передачи вращения  буровому снаряду от шпинделя станка. 
 

    4.5 Выбор вспомогательного  оборудования и  инструмента 

       Для свинчивания развенчивания бурового снаряда, спуска его в скважину и  удержанием над устьем скважины применяются:

Ключи шарнирные  универсальные для твердосплавных и алмазных коронок, корпусов кернорвателей, переходников, колонковых, обсадных и бурильных труб КШ-76, КШ-93.

Шарнирные хомуты 50 мм.

Подкладные вилки  50 мм.

Хомуты для  обсадных труб 89 мм.

Трубодержатель  гидравлический.

       Для автоматизации работы спуско-подъемных операции применяются полуавтоматические элеваторы и труборазвороты.   
 
 

Техническая характеристика полуавтоматического  элеватора МЗ-50-80-1:

 Грузоподъемность:

Номинальная: 10 тонн;

Максимальная: 15 тонн;

Масса: 27,4 кг;

Комплект наголовников для бурильных труб. 

Техническая характеристика труборазворота РТ-1200:

Диаметр проходного отверстия: 205 мм;

Максимальный  крутящий момент: 350;

Скорость вращения: 75 об/мин;

Мощность двигателя: 3 кВт;

Время свинчивания  или развенчивания одного соединения: 4-5 сек:

Масса: 292 кг;

Размеры:

Длина: 885 мм;

Ширина: 495 мм;

Высота: 760 мм; 

    4.6 Выбор промывочной  жидкости 

       При алмазном бурении  будет использоваться малоглинистые полимер-бентонитовые промывочные жидкости (ПБР). При использовании ПБР увеличивается механическая скорость бурения, снижаются вибрации, уменьшается расход алмазов, предотвращаются различного рода осложнения и аварии. 

Качества  промывочной жидкости:

• Плотность раствора  1020-1030 кг/м³.
• Вязкость 16-30 секунд.
• Водоотдача не более 3-7 см³ за 30 минут.
• Толщина глинистой корки 0,1-0,5 мм
• Концентрация водородных ионов 10 pН.

 

       При бурении в крепких и устойчивых породах в качестве промывочной  жидкости применяется техническая  вода. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4.7 Технологический  режим бурения 

       Основными параметрами режима бурения являются:

1. Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент.
2. Частота вращения инструмента.
3. Расход очистного агента при соответствующем его качестве.

 

1. Осевая нагрузка  на породоразрушающий инструмент  определяется по формулам:  

1.1 Осевая нагрузка  на породоразрушающий инструмент  при алмазном бурении  определяется по формуле: 

Р=Р_о*S             (4.1) 

Где: Р_о- осевая нагрузка на 1 см² алмазсодержащей площади торца коронки;

        S – алмазсодержащая площадь торца коронки.    

Для многослойной коронки, диаметра 112 мм:

      Р_о=0,4-1,5 кН

      S=37

      Р=0,4*37=14,8 кН

      Р=1,5*37=55,5 кН

          P=14,8-55,5 кН

Для многослойной коронки диаметра 93 мм:

      Р_о=0,4-1,5

      S=26,1

      Р=0,4*26,1=10,4  кН

       Р=1,5 *26,1=39,2 кН

       P=10,4-39,2 кН 

Для импрегнированной коронки диаметра 76 мм:

          Р_о=0,3-1,2

     S=16,2

     Р=0,3*16,2=4,86  кН

     Р=1,2 *16,2=19,4  кН

     Р=4,86-19,4 кН 
 
 
 
 
 
 

    2. Частота вращения породоразрушающего инструмента при алмазном бурении определяется по формуле: 

                        

                                                (4.2)

Где, - окружная скорость вращения коронки.

         D_ср- средний диаметр коронки. 

Для многослойной коронки, диаметра 112 мм:

      =4,0-4,5

     D_ср=0,097 м.

     n=60*4,0/3,14*0,097=152 об/мин.

     n=60*4,5/3,14*0,097=329 об/мин.

     n=152-329 об/мин.    

Для многослойной коронки диаметра 93 мм:

      =4,0-4,5

     D_ср=0,078 м.

     n=60*4,0/3,14*0,078=212 об/мин.

     n=60*4,5/3,14*0,078=409 об/мин.

     n=212-409 об/мин.      

Для импрегнированной коронки диаметром 76 мм:

      =2,4-2,8

     D_ср=0,061 м.

     n=60*2,4/3,14*0,061=251 об/мин.

     n=60*2,8/3,14*0,061=510 об/мин.

     n=251-510 об/мин.