Общие сведения о районе и участке работ

Аннотация

Проектируемые работы проводятся с целью выделения продуктивного горизонта подземных вод и определения возможности их использования для хозяйственно-питьевого водоснабжения города Великий Новгород.

В проекте приведены геологические и гидрогеологические характеристики территории, произведён расчёт технологических параметров бурения, подобрана буровая установка по условиям бурения и основное технологическое оборудование. Произведен финансовый расчёт сметной стоимости проектируемых работ. Рассмотрены мероприятия по охране окружающей среды и безопасности жизнедеятельности. Технологическая часть проекта содержит специальную главу, посвященная применению фильтра с гравийной обсыпкой.

Пояснительная записка содержит: страниц -, таблиц -, рисунков -, приложений -.

 

ABSTRACT

In graduation work design of exploration hydrogeological holes in the work segment of Novoe Rahino of Novgorod district Kresteckogo region are realized. Project completed on the base of collected during pregradational practice in FSUE “Petersburg complex geological expedition (PCGE) ” materials.

In project submitted geological and hydrogeological characteristics of the territory, on the base of drilling conditions well drill and basic technological equipment were chosen. Financial payment of budgeted cost of work designed was calculated. Environmental and life safety measures are given under consideration. Technological part of the project contains purpose-specialized chapter, which is dedicate to filter with gravel pack use.

Clarification includes: pages -, tables -, figures –, supplements -.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 5

1. ГЕОЛОГО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 6

1.1. Общие сведения о районе и участке работ. 6

1.2. Краткая характеристика района работ. 7

1.2.1. Стратиграфическая характеристика. 7

1.2.2. Тектоническая характеристика. 11

1.2.3. Гидрогеологические особенности района работ. 11

1.2.4. Физико-механические свойства пород. 16

1.3. Методика проектируемых работ. 17

Геолого-гидрогеологическая изученность. 17

1.4. Буровые работы.. 18

1.4.1. Опытно-фильтрационные работы – одиночные откачки. 18

1.4.2. Геофизические работы.. 19

1.4.3. Топографо-геодезические работы.. 19

1.4.4. Подсчет запасов подземных вод. 20

1.4.5. Результаты подсчета эксплуатационных запасов подземных вод и категоризация запасов 21

2. Техническая часть. 22

2.1. Анализ ранее выполненных работ. 22

2.2. Геолого-технические и гидрогеологические условия бурения. 23

2.3. Обоснование и выбор способа бурения. 25

2.4. Разработка конструкции скважины.. 25

2.4.1. Выбор типа и конструкции фильтра. 25

2.4.2. Расчет конструкции скважины.. 27

2.5. Выбор бурового оборудования. 29

2.6. Обоснование и выбор бурового инструмента. 31

2.6.1. Породоразрушающий инструмент. 31

2.6.2. Бурильные трубы и соединения. 32

2.6.3. Обсадные трубы.. 33

2.6.4. Вспомогательный инструмент. 33

2.6.5. Аварийный инструмент. 34

2.7. Технология бурения. 35

2.7.1. Технологические режимы бурения. 35

2.7.2. Проверочные расчеты.. 35

2.8. Спуско-подъемные операции. 41

2.9. Промывка скважин. 42

2.10. Тампонирование обсадных колонн. 43

2.11. Технология вскрытия водоносного пласта. 47

2.12. Специальная глава. 48

Оборудование фильтра с гравийной обсыпкой. 48

2.12.1. Расчет гравийной обсыпки. 48

2.12.2. Технология устройства гравийной обсыпки. 50

2.12.3. Расчет эрлифта. 52

3. Охрана окружающей среды... 55

3. 1. Общая экологическая характеристика района. 55

3.2. Основные нарушения и загрязнения. 57

3.3. Мероприятия, обеспечивающие охрану окружающей среды.. 58

4. Безопасность жизнедеятельности.. 61

4.1. Характеристика условий и анализ потенциальных опасностей. 61

4.2. Обеспечение безопасности при проектируемых работах. 62

4.2.1 Обеспечение безопасности при монтаже и эксплуатации оборудования. 62

4.2.2 Санитарно-бытовое и медицинское обслуживание. 64

4.2.3 Мероприятия по предупреждению несчастных случаев при транспортировке людей и грузов 64

4.3. Обеспечение безопасности при чрезвычайных ситуациях. 65

4.3.1 Предупреждение и ликвидация пожаров. 65

5. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 66

5.1. Проектирование. 66

5.2. Полевые работы.. 67

5.2.1. Буровые работы.. 67

5.2.2. Геофизические работы.. 70

5.2.3. Гидрогеологические работы.. 71

5.2.4. Оборудование оголовков скважин. 72

5.2.5. Топографо-геодезические работы.. 72

5.3. Организация и ликвидация полевых работ. 72

5.4. Транспортировка грузов и персонала. 73

5.5. Камеральные работы.. 73

5.6. Лабораторные работы.. 73

5.7. Основные технико-экономические показатели. 74

5.8. Организация работ. 74

5.8.1. Расчет производительности труда при бурении скважин. 74

5.8.2. План-график выполнения этапов геологического задания. 75

5.8.3. Штатное расписание и фонд оплаты труда. 76

5.9. Смета на производство геологоразведочных работ. 77

5.9.1. Расчет основных расходов по видам работ. 77

5.9.2. Компенсируемые затраты.. 83

5.9.3. Сводная смета. 83

Заключение.. 85

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 86

 

ВВЕДЕНИЕ

Дипломный проект посвящен проблеме обеспечения хозяйственно - питьевого водоснабжения города Великий Новгород.

Город Великий Новгород – центр Новгородской области РФ с населением свыше 200 тыс. человек. Расположен на р. Волхов, у северного побережья оз. Ильмень.

Хозяйственно - питьевое водоснабжение города основано на использовании поверхностных вод р. Волхов. Производительность поверхностного водозабора составляет 93 – 96 тыс. м³/сут.

Потребность г. Великого Новгорода в подземных водах питьевого качества – 95 тыс. м3/сут.

Поисково – оценочные работы будут проводиться Федеральным государственным унитарным предприятием «Петербургская комплексная геологическая экспедиция» (ГП ПКГЭ МПР России). Территория г. Великий Новгород относится к району практически не обеспеченному пресными подземными водами из–за приуроченности его к Приильменской низине - очагу разгрузки глубоких горизонтов соленых вод. Практически с поверхности в гидрогеологическом разрезе района развиты солоноватые воды.

Граница появления пресных вод в верхней части разреза проходит ~ в 20 км к западу от города. Мощность зоны пресных вод в разрезе увеличивается в западном направлении от этой границы.

На основании геолого–съемочных материалов для поисково – оценочных работ были выбраны 2 участка. Один (Юрьевский), вблизи южной окраины города Великого Новгорода, второй (Батецкий), в 34 км к северо – западу от города, в верховьях р.Луги.

Основанием для выбора Юрьевского участка послужили сведения о приуроченности пресных подземных вод к межморенным горизонтам в древней долине р.Волхов.

Выбор Батецкого участка был обусловлен информацией о высокой водообильности саргаевско – семилукского и арукюласко – аматского водоносных горизонтов в долине р.Луги. Именно этот участок я и рассматриваю в своём дипломном проекте.

 

 

ГЕОЛОГО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Краткая характеристика района работ

Тектоническая характеристика

В геолого-структурном плане рассматриваемая территория расположена на северо-западе Русской плиты в пределах Балтийской моноклинали.

Плитный осадочный чехол неметаморфизованных пород представлен разноплановыми структурными ярусами; нижнебайкальским, верхнебайкальским, каледонским и нижнегерцинским. В целом он повторяет положение поверхности дорифейского кристаллического фундамента сложенного гнейсами, гранитами, мигматитами и залегающего на абсолютных отметках –600 м (г. Луга) – 800 м (г. Новгород) с падением в доли градусов на ЮВ к приосевой части Московской синеклизы [13].

В кристаллическом фундаменте по характеру геофизического поля и геологическим данным выделяется ряд структур, в пределах одной из них - Новгородского блока - находится район работ.

 

Буровые работы

На поисковой стадии на Батецком участке запланировано бурение 13 поисковых скважин (№№ 1, 5, 7, 9 – 13, 15, 16, 18 – 20) глубиной 80 м.

Задача поисковых скважин глубиной 80 м - изучение саргаевско –семилукского и верхней части (интервал 40 –80 м) арукюласко – аматского горизонта.

Геофизические работы

Геофизические работы на Батецком участке проводятся для:

- уточнения геологического разреза по площади;

-выделения и прослеживания зон повышенной трещиноватости и закарстованности известняков саргаевско-семилукского водоносного горизонта;

-установления границы пресных и солоноватых вод в разрезе арукюласко-аматского водоносного горизонта и определения закономерности изменения минерализации с глубиной и по площади участка.

Поставленные задачи решаются с помощью метода вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) и электрокаротажа (КС). Применение этих методов основано на различии удельных электрических сопротивлений (УЭС) пород, в частности, четвертичных отложений и карбонатных пород саргаевско – семилукского горизонта. В качестве регистрирующего прибора применяется аппаратура АЭ-72 № 373.

В состав комплексного каротажа входят: радиоактивный каротаж (ГК), электрометрия (КС), резистивиметрия. Комплексный каротаж выполняется во всех поисковых скважинах.

 

Техническая часть

Расчет конструкции скважины

Конструкция скважины – это характеристика буровой скважины, определяющая изменение ее диаметра с глубиной, а так же диаметры и глубины обсадных колонн, установленных в скважине.

Основными факторами, определяющими конструкцию скважины, являются:

· гидрогеологическое строение;

· конструкция фильтра и способ его установки;

· глубина бурения;

· проектный дебит;

· способ откачки.

 

Расчёт конструкции центральной скважины.

1. Конечный диаметр бурения (диаметр долота под фильтр):

при 10 мм, (2.4)

где - диаметр фильтра, мм; - зазор между фильтром и стенкой скважины( мм);

D_Д =189+2*10=209 мм.

Принимаем D_Д =219 мм.

2. Внутренний диаметр труб эксплуатационной колонны:

при мм, (2.5)

где D_НФ – диаметр надфильтровой трубы, мм; - зазор между надфильтровой трубой и внутренним диаметром труб эксплуатационной колонны ( мм).

=196+2*50=296 мм.

Принимаем внутренний диаметр эксплуатационной колонны =312 мм, наружный - =325 мм, толщина стенки труб 6,5 мм.

Выбранный для проведения откачек погружной насос ЭЦВ-12-250-70 НРО имеет поперечный размер равный 281 мм, то есть свободно помещается внутри колонны обсадных труб.

3. Диаметр долота под эксплуатационную колонну (с учётом цементирования затрубного пространства):

при мм, (2.6)

где – зазор между стенками скважины и наружным диаметром труб эксплуатационной колонны ().

мм.

Принимаем = 345 мм.

4. Внутренний диаметр кондуктора:

где - зазор между долотом и внутренним диаметром кондуктора ().

=190+2*5=355 мм.

Принимаем внутренний диаметр кондуктора = 355 мм, наружный - = 361 мм, толщина стенки труб 8 мм.

5. Диаметр долота под кондуктор (с учётом цементирования затрубного пространства):

= 361+2*10 мм = 381 мм.

Принимаем = 381 мм.

6. Внутренний диаметр направляющей трубы:

при 8 мм, (2.7)

где - зазор для свободного прохода долота ().

d_нв=381+2*5=391 мм.

Принимаем внутренний диаметр направляющей трубы d_нв= 393 мм, наружный D_н=407 мм, толщина стенки труб 7 мм.

7. Диаметр долота под направляющую трубу. Поскольку верхний интервал бурения представлен мягкой рыхлой породой, направляющая труба будет опускаться под действием собственного веса. В том случае, когда труба не будет самостоятельно опускаться, её будут осаживать ударами стальной «бабой» по наголовнику. Подбуривание под трубу будет осуществляться тем же долотом, которое будет использоваться для бурения под кондуктор.

 

 

Таблица 2.4

Интервалы и диаметры бурения

 

Интервал бурения, м	Диаметр бурения, мм
0-4
4-40
40-80

Выбор бурового оборудования

Исходя из проектных глубин скважин, диаметра и способа бурения для прохождения наблюдательной скважины применяется буровая установка УРБ-3А3. Установка самоходная, состоит из механизмов, смонтированных на общей раме, которая крепиться к раме шасси автомобиля МАЗ-5337.

Буровая установка типа УРБ-3А3 представляет собой модификацию комплекса унифицированных самоходных агрегатов БА15 и применяются для бурения структурно-поисковых скважин на нефть и газ, для водоснабжения, водопонижения и для других целей с прямой промывкой забоя при соответствующей комплектации. УРБ-3А3 является модернизацией буровой установки УРБ-3АМ, увеличена величина подроторного пространства и высота над рамой установки, улучшена система управления при транспортировки блока и уменьшена транспортная ширина блока. В качестве привода используется автономный двигатель повышенной мощности. Мачта складывающегося типа. Подъем и опускание мачты осуществляется гидродомкратами двойного действия. Тормоз лебедки ленточный с ретинаксовыми колодками. Ротор имеет повышенный ресурс работы. На палубе установки расположен генератор мощностью 30 кВт, питающий электромеханизмы, лампы освещения и другое. Вращения палубного двигателя через трансмиссию передается на раздаточный редуктор и коробку передач. Буровой насос с клиноременной трансмиссией монтируется на автоприцепе.

Установка имеет механизм свинчивания и развинчивания бурильных труб с электродвигателем, а также механизм-противозатаскиватель. Бурильные трубы устанавливаются на подсвечник. На мачте установлена стрела грузоподъемностью 10 кН с передвижной талью для вспомогательных работ. Установка снабжена легкосъемными укрытиями над рабочим местом бурильщика и верхового рабочего. Управление механизмами осуществляется с пульта. Общий вид установки представлен на рис. 2.3, техническая характеристика - в таблице 2.5.

Рис. 2.3. Схема буровой установки УРБ-3А3

 

Таблица 2.5

Техническая характеристика буровая установка УРБ-3А3

 

Наименование показателей	Величина
1. Глубина бурения, м:
бурильными трубами диаметром 60,3 мм и 63,5 мм
73,0 мм и 89,0 мм
2. Диаметр бурения, нач/кон
трубами диаметром 60,3 и 63,5 мм	243/93
трубами диаметром 73,0 и 89,0 мм	394/190
3.Максимальная грузоподъемность установки, кН
4.Скорость подъема талевого блока при оснастке 2 на 1, м/c	0,54; 0,94; 1,56
5.Лебедка	Однобарабанная с фрикционной двухдисковой муфтой и одноленточным тормозом
6.Максимальное натяжение каната, кН
7.Вращатель	Ротор
8.Диаметр проходного отверстия стола ротора, мм
9.Частота вращения ротора, об/мин	110;190;314
10.Буровой насос	НБ-50
11.Приводной двигатель	Дизель Д54А
12.Мощность двигателя, кВт
13.Высота мачты от земли до оси кронблока, м
14.Генератор	Трехфазный, синхронный ЕССБ1-4М мощностью 8кВт
15.Габариты установки, мм:
Длина
Ширина
Высота
16.Масса установки без насоса, т	13,2
17.Общая масса оборудования, т	16,0
18.Дополнительная осевая нагрузка от механизма подачи, кН	34,0

 

Техническая характеристика бурового насоса НБ-50 установки УРБ-3А3, приведена в табл. 2.6.

Таблица 2.6

Техническая характеристика насоса НБ-50

 

Подача, л/мин	330; 498; 660
Давление нагнетания, Мпа	6,3
Высота всасывания, м
Ход поршня, мм
Частота вращения трансмиссионного вала, об/мин
Мощность электродвигателя, кВт
Габариты насоса, мм	1860х740х1330
Масса насоса, кг

Обсадные трубы

Обсадные трубы применяются для закрепления неустойчивых стенок скважины, разъединения пластов горных пород и устройства эксплуатационных колонн.

При бурении скважин на воду широко используются обсадные трубы нефтяного сортамента (ГОСТ 632-80). Соединение труб предусмотрено выполнять муфтами. Однако применение муфтового соединения утяжеляет конструкцию скважин при бурении на воду.

С целью оптимизации конструкции скважины и ввиду небольшой глубины проектом предусмотрено использование безмуфтового соединения обсадных труб «труба в трубу» с нарезкой внутренней и наружной резьбы для их соединения. Для удобства труборезных работ внутреннюю резьбу нарезают на патрубке, который затем приваривается к основной трубе электросваркой.

Технические данные обсадных труб приведены в таблице 2.9.

Таблица 2.9

Техническая характеристика обсадных труб

Наружный диаметр трубы, мм			219,1
Толщина стенки трубы, мм
Масса 1 м трубы, кг	75,6	60,9	41,6
Длина трубы, мм	1500,3000, 4500,6000	1500,3000, 4500,6000	1500,3000, 4500,6000

 

Вспомогательный инструмент

Вспомогательный инструмент предназначен для закрепления стенок скважины и обслуживания технологического инструмента. К вспомогательному инструменту относятся обсадные трубы и соединения, хомуты, ключи, элеваторы, подкладные вилки.

Хомуты применяются для спуска и подъема колонны обсадных труб с упором под муфту и для поддержания колонны на весу с захватом в любом месте трубы.

Для подъема и спуска бурильной колонны служит элеватор, подвешенный на талевом стальном канате лебедки бурового станка. Элеватор своим гнездом подхватывает бурильную колонну за прорези замка. Он имеет подвижное кольцо (защелку), препятствующее выпадению труб. При проведении спуско-подьемных операций колонна бурильных труб удерживается на весу с помощью подкладной вилки.

Для ручного свинчивания и развинчивания бурильных труб применяются цепные и шарнирные ключи.

Аварийный инструмент

Аварии прибурении можно рассматривать как непредвиденное прекращение углубки скважины, вызванное нарушением нормального состояния бурового инструмента (обрывы, падения инструмента в скважину, прижоги коронки и другое.).

Опыт проведения буровых работ показывает, что наиболее частые аварии связаны с обрывами бурильных труб. При обрыве бурильной колонны необходимо установить причину, место и характер излома поднятой части бурильной колонны. При сложных изломах или «завалах» спускают печать, по отпечатку определяют аварийную ситуацию и выбирают необходимый аварийный инструмент.

Ликвидация аварии начинается с попыток извлечь оставленный инструмент из скважины. Для извлечения оставленного инструмента из скважины используются труболовки, метчики, колокола и пики. Метчики ловильные используются для извлечения бурильных и обсадных труб путем соединения с аварийным концом трубы за нарезаемую ими резьбу. Для этого на конусной поверхности метчика имеется остроугольная резьба. Метчики изготавливаются с правой резьбой из легированной стали марки 12ХН2 [19]. Метчики обычно используются для ликвидации обрывов, происшедших в соединении бурильной трубы или в ее утолщенной части (высадке).

Колокол ловильный используется для извлечения аварийных бурильных труб за нарезаемую им на трубе или замке наружную резьбу. Колокол обычно применяют при больших диаметрах скважин и в случае невозможности использовать метчик, например, при клиновом или спиральном изломе трубы.

Колокола по конструкции могут быть проходные (пропускающие через себя трубу и захватывающие за верхнюю часть замка) и непроходные, нарезающие резьбу на конце аварийной трубы. Ловильная конусная остроугольная резьба колокола выполняется правой или левой (для извлечения бурильных труб по частям левым снарядом).

Для извлечения и подъема с забоя металлических предметов применяются магнитные ловушки. Ловушка состоит из корпуса, верхнего переходника, постоянного магнита и фрезерной коронки. Магнит имеет центральный канал для прохода промывочной жидкости. Ловушку спускают в скважину на бурильной колонне. При подходе к забою включают промывочную жидкость и с вращением ставят на забой. Продолжительность вращения ловушки на первой скорости станка 5 -10 мин, при осевой нагрузке 100 - 200 даН и расходе промывочной жидкости 15-25 л/мин [19]. Подъем необходимо выполнять без рывков и ударов. Во избежание размагничивания ловушку не рекомендуется хранить около источников тепла и в зоне действия электромагнитного поля, подвергать воздействию вибраций.

Для отрезания в скважине части колонны труб для последующего извлечения на поверхность при проведении ремонтно-восстановительных работ в процессе подземного и капитального ремонта скважин применяются труборезы внутренние механические типа РВ.

Для отклонения к оси скважины конца аварийной бурильной трубы, попавшего в каверну или в выемку стенки скважины применяют отводной крюк. В верхней части корпуса крюка иногда располагают метчик или колокол. Крюк спускают в скважину на трубах, заводят ниже оборванного конца трубы и вращением вправо лезвием крюка выводят трубу на положение по оси скважины. Опуская крюк ниже, накрывают конец трубы колоколом или метчиком.

 

Технология бурения

Проверочные расчеты

Проверочные расчеты определяют возможность осуществления процесса бурения при работе выбранного бурового инструмента и оборудования. По их результатам производится окончательный выбор режимных параметров бурения, которые затем заносятся в ГТН.

В качестве примера проверочные расчеты произведены только для центральной скважины.

Расчет потребной мощности на бурение

Мощность двигателя, расходуемая в процессе собственно бурения, складывается из трех основных составляющих:

, (2.12)

где N _z – мощность, расходуемая на забое скважины; N _т - мощность на вращение колонны бурильных труб в скважине; N _ст – мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка.

, (2.13)

где Р – осевая нагрузка, даН; n – частота вращения, об/мин; D – диаметр долота, м.

.

N _т мощность на вращение колонны бурильных труб в скважине складывается из двух составляющих:мощности на холостое вращение колонны бурильных труб в скважине N _хв и дополнительной мощности N _доп, затрачиваемой на вращение сжатой части бурильной колонны.

Границу раздела зон частот вращения колонны бурильных труб:

, (2.14)

где d - наружный диаметр бурильных труб, м; d - радиальный зазор, d=(D-d)/2=(0,19-0,089)/2=0,05 м.

об/мин.

При высоких частотах вращения колонны бурильных труб при n>n₀ (190>51) используется формула Л.Г. Буркина (ВИТР):

(2.15)

где k – коэффициент, учитывающий влияние смазки и промывочной жидкости, k = 1; q – масса 1 м бурильной трубы, q = 21,2 кг/м; δ – радиальный зазор, δ = 0,05 м; d – наружный диаметр бурильных труб, d = 0,089 м; L – глубина бурения, L =150 м.

кВт.

;(2.16)

кВт.

; (2.17)

кВт.

Мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка, определяется по формуле:

, (2.18)

где В_ст – коэффициент, характеризующий переменные потери в станке, кВт*мин/об.

кВт.

кВт.

Данные расчеты удовлетворяют техническим характеристикам установки УРБ-3А3, приведенным в табл. 2.5. Следовательно, бурение на предельную глубину с использованием выбранного оборудования, инструмента и режимных параметров осуществимо.

Расчет колонны бурильных труб на прочность.

Цель расчета - определение напряжений у устья скважи­ны при аварийном извлечении КБТ.

Вес, растягивающий колонну бурильных труб, принимается равным усилию лебедки на 1-й скорости подъема (G= 30000 Н).

Напряжения растяжения в верхнем сечении у устья по формуле:

, (2.19)

где F - площадь сечения трубы, м².

МПа.

Мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка, определяется по формуле:

, (2.20)

где В_ст – коэффициент, характеризующий переменные потери в станке, для установки УРБ-3А3 равен 5,5·10^-3 кВт·мин/об;.

кВт.

Угловая скорость:

. (2.21)

с^-1.

Крутящий момент:

. (2.22)

Н^.м.

Касательные напряжения:

, (2.23)

где - полярный момент сопротивления кручению:

(2.24)

м³.

МПа.

Коэффициент запаса прочности у устья скважины при действии статических нагрузок:

(2.25)

где = 490 МПа – предел текучести при растяжении для труб ТБСУ-89.

Данные расчета показывают, что при бурении напряжения, возникающие в бурильных трубах, не выходят за пределы допустимых значений. Следовательно, при работе колонны обрывов не должно произойти.

 

Гидравлический расчет

Для обеспечения циркуляции промывочного агента в заданном количестве насос должен развивать давление, достаточное для преодоления гидравлических сопротивлений, встречающихся во всех звеньях циркуляционной системы. Давление, которое должен создавать буровой насос при прокачке промывочного агента, складывается из суммы потерь давления на различных участках потока.

Наиболее напряженный участок работы насоса 40 – 80 м, где расход насоса составляет 330 л/мин = 0,0055 м³/с. В соответствии с технической характеристикой насоса НБ-50 максимальное давление нагнетания 6,3 МПа.

Общее потребное давление, которое должен развивать насос:

МПа (2.26)

где k - коэффициент, учитывающий необходимость запаса давления на преодоление дополнительных сопротивлений при зашламовании скважины, образовании сальников и т.п. (k = 1,3 -1,5); р₁ - давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в нагнетательном шланге, сальнике, ведущей трубе, бурильных и утяжеленных трубах, МПа; р₂ - давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в соединениях бурильной колонны, МПа; р₃ - давление на преодоление сопротивлений при движении жидкости в кольцевом пространстве скважины, МПа; р₄ - давление на преодоление сопротивлений в колонковом снаряде, коронке или долоте, МПа.

Формула для определения давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в бурильных, утяжеленных трубах, нагнетательном шланге, сальнике и в ведущей трубе имеет следующий вид:

, [МПа] (2.27)

где ρ – плотность промывочной жидкости, кг/м³, ρ=1000 кг/м³; d₁ –внутренний диаметр бурильных труб, м, d₁ = 0,067 м; l – длина колонны бурильных труб, м, l =80 м; V₁ – скорость нисходящего потока промывочной жидкости, м/с:

, [м/с] (2.28)

λ₁ – безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления; D_э – эквивалентный диаметр канала потока, м, D_э =0,067; R_е – параметр Рейнольдса:

, (2.29)

,

-кинематическая вязкость промывочной жидкости (для воды =1 10^-6 м²/с);

 

, (2.30)

где, к_Ш - гидравлическая или эквивалентная шероховатость, к_Ш =0,05^.10^-3.

.

l_э – эквивалентная длина бурильных труб, потери давления на которой приравниваются к потерям давления в нагнетательном шланге, сальнике, ведущей трубе, м:

, м (2.31)

где l_ш – длина шланга, м, l =20 м; l_с – длина сальника,м, l_с = 0,895 м; l_вт – длина ведущей трубы, м,l_вт = 13,7 м [5]; d_ш – диаметр шланга, м, d_ш = 0,049 м; d_с – диаметр сальника, d_с = 0,054 м; d_вт – диаметр ведущей трубы, d_вт = 0,14 м.

.

.

Формула для определения давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении промывочной жидкости в соединениях бурильной колонны имеет следующий вид:

, МПа (2.32)

где n – количество соединений в бурильной колоне, шт, n =длина КБТ/длина 1 бурильной трубы= 167/6=28 шт; ξ – коэффициент местного сопротивления, б/р:

, (2.33)

d_о – наименьший диаметр проходного отверстия в бурильной колонне, м, d_о=0,045 м; а – опытный коэффициент, зависящий от вида соединения бурильной колоны, при муфтово-замковом соединении а =2.

.

Формула для определения давления на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в кольцевом пространстве скважины имеет следующий вид:

, МПа (2.34)

где ρ₁ – плотность промывочной жидкости, обогащенной шламом, кг/м³, ρ_{1 =} 1040 кг/м³;

эквивалентный диаметр между диаметром скважины и бурильными трубами D_э = D_c-d = = 0,132-0,089 = 0,043 м; _кр – безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления в кольцевом пространстве скважины:

, м/с (2.35)

где - скорость восходящего потока; F - площадь сечения кольцевого пространства скважины,

, м² (2.36)

По формулам находим:

(2.37)

.

, (2.38)

.

Давление на преодоление гидравлических сопротивлений в колонковом снаряде или УБТ и ПРИ, как правило, не рассчитывается, а принимается на основании практических данных в зависимости от длины снаряда, наличия керна, расхода и свойств промывочной жидкости. Для практических расчетов можно принимать р₄ =0,35 МПа.

Общее потребное давление, которое должен развивать насос:

Таким образом, общее потребное давление, которое должен развивать насос, будет равно 0,85 МПа, что соответствует возможностям насоса НБ-50 при подаче 330 л/мин. Техническая характеристика насоса НБ-50 приведена в табл. 2.6.

 

Спуско-подъемные операции

Спуско-подъемный инструмент применяется для выполнения операций по наращиванию бурильной колонны, ее спуску и подъему, а также операций с обсадкой.

Спуско-подъемные операции на установке УРБ-3А3 производятся с помощью талевой системы. Талевая система представляет собой оснастку 2х1 при 3-х скоростях подъема буровой колонны. Скорость подъема талевого блока: 0,54; 0,94; 1,56 м/с. Лебедка однобарабанная с фрикционной двухдисковой муфтой и одноленточным тормозом.

Бурильные трубы спускают и поднимают свечами. Длина свечи 12 м. Для этого применяется подвисной полуавтоматический элеватор ЭН-12,5 (табл. 2.10) Для работы с трубами ТБСУ-89 используется безрезьбовой наголовник, который состоит из корпуса, головки, кольца, стопорного винта и пружинной шайбы.

Установка имеет механизм свинчивания и развинчивания бурильных труб электродвигателем, а также механизм – противозатаскиватель. Бурильные трубы устанавливаются на подсвечник. Также на мачте устанавливается стрела грузоподъемностью 10 кН с подвижной талью для вспомогательных работ.

Таблица 2.10

Техническая характеристика полуавтоматического элеватора ЭН-12,5

Грузоподъемность, кН
Масса, кг	26,0
Способ захвата колонны	Под наголовник седлом в корпусе элеватора
Габаритные размеры, мм В плане: Высота:	230х248

 

Спуско-подъемные операции на буровой установке комплекса КГК-А-150 осуществляются с помощью механизма спуско-подъема и подачи инструмента, техническая характеристика которого приведена в табл. 2.11.

Таблица 2.11

Техническая характеристика механизма спуско-подъема и подачи инструмента

Механизм	Гидравлический с полиспастом