Раздел 1. Основы бурения и физико-механические свойства горных пород

Пегматитовые месторождения

Осадочные месторождения

ВЫБОР БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Бурение разведочных скважин производится установками, в состав которых входят: буровой станок, насос и их привод (электродвигатели или двигатели внутреннего сгорания), буровая вышка иди мачта, транспортная база, буровое здание, система очистки промывочной жидкости, КИП.

Выбор бурового оборудования определяется проектной конструкцией скважины, способом бурения, параметрами бурового инструмента, а также требованиями к транспортабельности буровой установки.

Для вращательного бурения колонковым способом применяются станки со шпиндельными или подвижники вращателями, оборудованные гидравлическим механизмом подачи, что позволяет создавать необходимую осевую нагрузку на забой при любой глубине и направлении скважины. Основные параметры буровых установок, серийно выпускающихся в России, приведены в табл.5.

На основании проектной глубины скважины, выбранного конечного диаметра и способа бурения производится выбор буровой установки и оборудования, входящего в ее состав.

Пример. Выбрать буровое оборудование для условий бурения, приведенных в табл.4.

Учитывая глубину и диаметр бурения, а также угол наклона скважин, выбираем буровой станок СКБ-5. Он предназначен для бурения геологоразведочных скважин алмазными коронками диаметром 59 мм на глубину до 800 м. Буровой станок СКБ-5 имеет высокие скорости вращения шпинделя, что особенно важно при бурении алмазными коронками. Он оснащен необходимой контрольно-измерительной аппаратурой.

В качестве привода может быть использован электродвигатель мощностью 30 кВт или дизель. В комплект буровой установки входит мачта БМТ-5, буровой насос НБ-120/40.

Далее следует привести краткую характеристику выбранного бурового оборудования.

ВЫБОР БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА

Буровой инструмент для бурения скважин подразделяется на техно-логический, вспомогательный и аварийный. Технологический инструмент является основным инструментом для бурения скважин. Вспомогательный инструмент предназначен для обслуживания технологического инструмента, аварийный инструмент предназначен для ликвидации аварий при бурении.

Выбор очистного агента

Для очистки забоя скважины от выбуренной породы (шлама), охлаждения породоразрушающего инструмента, привода забойных механизмов и закрепления неустойчивых стенок скважины применяют различные очистные агенты. Они способствуют также предотвращению, а в некоторых случаях и ликвидации осложнений в скважинах в процессе бурения. Для промывки скважин применяют жидкости: техническую воду, глинистые растворы, различные специальные растворы (эмульсионные, аэрированные и др.) и сжатый воздух. Для продувки скважин применяют сжатый воздух.

Техническую вода самый дешевый вид промывочной жидкости. Ее можно применять при бурении устойчивых пород с хорошим выходом керна.

Глинистые растворы применяют при бурении рыхлых, трещиноватых и неустойчивых пород, склонных к обвалам и поглощению промывочной жидкости. Растворы приготовляются на поверхности из местных глин или глинопорошков, а также непосредственно в скважине при разбуривании глинистых пород (естественные глинистые растворы).

Безглинистые растворы (известковые, кальциевые и др.) используют для бурения в карбонатных породах и в обводненных песчаных отложениях, а также для предотвращения обвалообразований при бурении скважин в глинистых породах.

Эмульсионные растворы получили широкое применение при алмазном бурении. Их использование способствуют: снижению вибрации бурильной колонны; уменьшению самозаклиниваний керна; снижению затрат мощности при бурении; повышению механической скорости бурения за счет более высоких оборотов бурового инструмента. Основой для приготовления этих эмульсионных растворов в настоящее время являются следующие поверхностно-активные вещества: ЭЛ-4, ЭН-4, Ленол-10 и др.

Полимерные промывочные жидкости позволяют снизить потери промывочной жидкости при бурении в пористых и трещиноватых породах, улучшают качество вскрытия водоносных горизонтов. Полимерные промывочные жидкости представляют собой растворы водорастворимых полимеров: полиакрилонитрила (гипана, К-4, К-9), полиакрилоамида, карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и др.

Солевые растворы применяют при бурении растворимых солей и многолетнемерзлых пород. При проходке соляных толщ необходимо, чтобы химический состав разбуриваемых пород и солевого раствора был одинаковым. При бурении мерзлых пород рекомендуется применять охлажденный водный раствор.

Сжатый воздух используют при бурении многолетнемерзлых и необводненных пород, а также в безводных районах; его подают в скважину с помощью компрессоров.

При бурении скважин со сложным геологическим разрезом могут оказаться эффективными несколько видов очистных агентов.

Ликвидация скважин

После окончания бурения и проведения необходимых исследований каждая скважина должна быть закрыта (ликвидирована). Работа по ликвидации скважин предусматривают следующие цели: необходимо исключить обводнение продуктивных горизонтов пластовыми водами, что очень важно при последующей добыче полезных ископаемых, а также предотвратить смешение вод различных водоносных горизонтов. Последнее играет большую роль по охране от загрязнения многих водоносных горизонтов, если учесть, что во многих местах верхние водоносные горизонты уже являются загрязненными. При пересечении скважиной напорных водоносных горизонтов происходит самоизлив воды, а это приводит к большим тратам водных запасов.

Разрешение на закрытие скважины дает геолог партии или экспедиции. Основанием для закрытия скважины является выполнение поставленной задачи, а также возникновение тяжелых аварий и осложнений в скважине, вследствие чего дальнейшее ее бурение становится невозможным.

Перед закрытием скважины производят контрольный замер глубины, инклинометрию, каротаж, гидрогеологические исследования. В дальнейшем выполняют следующие работы: извлекают на скважины обсадные трубы; надежно перекрывают водоносные горизонты; ствол скважина заливают

густым глинистым раствором; надежно перекрывают устье скважины путем прочной забивки деревянного столба или обсадной трубы с пробкой; устанавливают опознавательный знак, на котором несмываемой краской отмечают номер и глубину скважины и наименование организации, проводившей бурение, дату начала и окончания бурения; наносят устье скважины на карту района работ с привязкой к существующей сети триангуляции; составляют акт о закрытии (ликвидации) скважины.

При закрытии скважины необходимо принять все меры к извлечению обсадных труб. Оставлять трубы в скважине можно только в случае необходимости (для перекрытия водоносных горизонтов, сохранения ствола и т.д.).

Методы и приемы перекрытия водоносных горизонтов разрабатываются на месте в зависимости от свойств пород и интенсивности водопроявлений.

К ликвидационному тампонажу предъявляют большие требования, так как это связано с охраной недр. Студенту необходимо выбрать наиболее эффективный способ изоляции водоносных и рудных горизонтов.

Список рекомендуемой литературы:

1. Соловьев Н.В. Бурение разведочных скважин. М. Высшая школа. 2007

2. Воздвиженский Б.И. и др. Разведочное бурение, М., Недра, 1979.

3. Козловский Е.А. и др. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин, т.I,II. М., Недра, 1964.

4. Володин Ю.И. Основы бурения. М., Недра, 1986.

ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КАФЕДРА БУРЕНИЯ СКВАЖИН

А.П. НАЗАРОВ

БУРЕНИЕ СКВАЖИН

Методические указания

• Специальность 0714 «Экономика и управление на предприятии»

Утверждено Редакционным советом центра дистанционного образования

МОСКВА 2010

Назаров А.П.

Бурение скважин./

Методические указания. М.: РГГРУ. 2009. ­ 40 с.: ил.

ISBN 5 – 247 – 03365 – 5

Приведены основные сведения по проектированию буровых работ, рассмотрены различные способы бурения геологоразведочных скважин, приведены рекомендации по построению проектных конструкций скважин, выбору оборудования и инструмента, расчету технологических параметров режима бурения, разработке мероприятий по повышению выхода керна и проведению скважины по проектной трассе, организации работ и ликвидации скважин.

Для студентов геологических и экономических специальностей вузов и студентов, обучающихся по программе дистанционного образования, изучающих дисциплину «Бурение скважин».

ПРОГРАММА КУРСА

ЛЕКЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

Содержание и значение курса. Роль бурения в геологоразведочных работах, добыче полезных ископаемых и др. Краткий исторический очерк.

Раздел 1. Основы бурения и физико-механические свойства горных пород

Тема 1. Основные понятия и определения. Элементы буровой скважины. Классификация буровых скважин по назначению. Способы бурения скважин. Общая схема бурения.

Тема 2. Физико-механические свойства горних пород: связность, пористость, устойчивость, плотность, прочность, твердость, абразивность, буримость. Классификация горных пород по буримости, способы определения категории буримости.

Читайте также:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров