Тульских.О.И. буровые станки контрольная. Контрольная работа по дисциплине Буровые станки и бурение скважин
 Скачать 137.13 Kb.
|
|
24.Фильтры и оборудование ими скважин. В зависимости от характера пород, слагающих водоносный горизонт, водоприемная часть скважины оборудуется фильтрами различных типов, но может быть и бесфильтровой. Фильтры устанавливаются в водоносных горизонтах, представленных рыхлыми (галька, гравий, пески) или сильнотрещиноватыми породами (известняки, песчаники, граниты и т. п.), для предохранения их от обвалов и препятствия выноса породы водой. Фильтровая колонна состоит из надфильтровой трубы 3, рабочей части фильтра 1 и отстойника 2. Надфильтровая труба должна иметь приспособление 5 для спуска и подъема фильтра и герметизирующий сальник 4 для перекрытия кольцевого зазора между фильтром и колонной обсадных труб. Отстойник предназначен для сбора оседающих из жидкости механических примесей. Главный элемент фильтровой колонны — фильтр. От правильного его выбора зависят продолжительность службы скважины и постоянство ее дебита. Поэтому фильтры должны удовлетворять следующим требованиям. Обеспечивать отбор необходимого количества воды. Иметь небольшие гидравлические сопротивления, максимальную пропускную способность при минимальных размерах. Обладать необходимой механической прочностью. Быть устойчивыми против химической и электрохимической коррозии, не забиваться частицами окружающих пород, не зарастать осадками, выделяющимися из воды. Очищать воду от механических примесей; пропускать песок и мелкие фракции породы только в начальный период работы. Не ухудшать качество воды. Материалы для их изготовления должны отвечать санитарным требованиям. Быть простыми в изготовлении и иметь небольшую стоимость. Бесфильтровая водоприемная часть скважины устраивается в водоносных горизонтах, представленных устойчивыми трещиноватыми скальными породами и мелко- и тонкозернистыми пылеватыми песками. При устойчивыхскальных водоносных породах не требуется какого-либо оборудования водоприемной части или особой методики откачки. Для эксплуатации водоносных горизонтов, сложенных мелкими пылеватыми песками, непригодны никакие фильтры, кроме гравийных. Если же установка гравийного фильтра невозможна, то прибегают к бесфильтровой эксплуатации горизонта. Устройство бесфильтровой водоприемной части скважины возможно только при мощной и прочной кровлях водоносных песков (аргиллиты, песчаники, мергели и т. п.) и высоком напоре вод вплоть до самоизлива. При этом скважиной вскрывается только верхняя часть водоносного горизонта, а затем в результате интенсивной откачки эрлифтом разрабатывается воронка с большой водосборной площадью, которая и является водоприемной частью скважины.Бесфильтровые скважины должны эксплуатироваться при непрерывном и равномерном режиме откачки, не нарушающем естественного откоса водоносной породы. Все фильтры делятся на пять основных типов: 1) трубчатые и каркасно-стержневые; 2) фильтры с покрытием из проволоки, сетки и штампованного листа; 3) гравийные; 4) блочные; 5) гравитационные. Основными конструктивными характеристиками фильтра являются его скважность и размер проходных отверстий. Под скважностью понимают отношение площади отверстий к общей площади рабочей части фильтра. Современные фильтры имеют скважность от 7 % в трубчатых щелевых и из штампованных листовых материалов до 70 % в каркасностержневых фильтрах. 25.Проектирование скважин и исследования в них. Скважины на воду сооружаются по индивидуальным проектам. Составление типовых проектов недопустимо, так как гидрогеологические условия даже на одном участке могут быть чрезвычайно многообразными. Одиночные скважины для водоснабжения, сооружаемые на ранее детально не изученных участках, бурятся как разведоч- но-эксплуатационные. Эксплуатационными они становятся только после передачи их в эксплуатацию. Требуемый дебит скважины (водозабора) определяется по нормам СНиП II Г.1—62 и СНиП II Г.З—62 из расчета удовлетворения потребностей в водоснабжении предприятий, учреждений и населения, а также перспективного развития водопровода на 20—25 лет (расход повышается на 15 %). Скважины для водоснабжения закладываются по возможности ближе к потребителю, но на достаточно большом расстоянии и выше по рельефу от источников загрязнения (торфяников, болот, складов отходов, выгребных ям, скотных дворов и т. п.). Вокруг скважины организуется два пояса зоны санитарной охраны. Территория первого пояса, на которой расположена скважина и все головные водопроводные сооружения, устанавливается размером: а) 0,25 га с радиусом не менее 30 м вокруг скважины при использовании хорошо защищенных с поверхности водоносных горизонтов; б) 1 га с радиусом не менее 50 м вокруг скважины при использовании грунтовых вод. Эта территория должна быть ограждена забором, защищена полосой зеленых насаждений и обеспечена охраной, а площадка вокруг скважины, подземного резервуара, проезды — замощены или заасфальтированы. Второй пояс (зона ограничений) представляет собой территорию, использование которой для тех или иных целей в зависимости от санитарных и гидрогеологических условий может ограничиваться. Требования к качеству' воды зависят от того, для каких целей она расходуется. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения согласно ГОСТ 2874—73 они сводятся к следующему. Вода должна быть без запаха, привкуса, бесцветной и прозрачной с общей жесткостью до 10-2 моль/л*, содержанием сухого остатка до 1500 мг/л, железа до 1,0 мг/л. Жесткость воды и содержание в ней железа не оказывают вредного влияния на здоровье человека, но такая вода неудобна для употребления в быту (ухудшается приготовление пищи, стирка, выпадают осадки). Повышенные количества свинца, мышьяка, фтора вызывают отравления и хронические заболевания людей и животных. Однако при малом содержании фтора (<1 мг/л) возникает заболевание зубным кариесом, поэтому воду фторируют. Присутствие аммиака, азотной, азотистой кислот, сероводорода, образующихся при распаде организмов, а иногда слишком большое содержание хлора в подземных водах служат косвенными показателями органического загрязнения. Показателем загрязнения принята бактерия «кишечная палочка» («бактерия-коли»). Количество кишечных палочек в 1 л воды не должно быть более 3, а титр ее — не менее 300. Бурение скважин на воду, переоборудование разведочных скважин в эксплуатационные, передача для эксплуатации производятся только с разрешения республиканских органов геологии и по согласованию с органами мелиорации и водного хозяйства. 26. Осложнения при бурении. При бурении и заканчивании скважин наиболее характерны следующие осложнения: обвалы, осыпи пород, проходимых скважиной поглощения бурового и цементного раствора, связанные с гидроразрывом пластов или наличием каверн, «пустот» газонефтеводопроявления прихваты бурового инструменты порывы обсадных колонн в процессе ожидания ОЗЦ из-за температурных перепадов осложнения при первичном цементировании и установке цементных мостов повышение давления при промывке скважины падение посторонних предметов в скважину 27. Испытания пластов Испытатели пластов на трубах позволяют выполнять испытание продуктивных горизонтов в процессе бурения без подъема долота на поверхность (испытатель пластов входит в компоновку бурильной колонны), а также испытание перспективных пластов в процессе бурения после подъема долота на поверхность. Во втором случае испытатель пластов представляет собой сборку специальных инструментов, спускаемых в скважину на бурильных трубах. Процесс испытаний заключается в следующем. Отрезок ствола скважины против опробуемого интервала с помощью пакера изолируется от остальной части скважины. Затем подпакерное пространство скважины сообщается с внутренней полостью частично не заполненных промывочной жидкостью бурильных труб. За счет перепада давлений происходит приток жидкости из опробуемого интервала. Через заданный промежуток времени (время стояния на притоке) подпакерное пространство снова изолируется от полости бурильных труб на время восстановления давления. После этого освобождают пакер и испытатель пластов поднимают на поверхность. При подъеме отбирают пробы жидкости из бурильных труб и определяют объем притока по количеству пустых и заполненных труб. Пробы в дальнейшем подвергаются физико-химическому анализу. В процессе испытаний с помощью самопишущих манометров, установленных в испытателе, регистрируется диаграмма изменения давления в подпаркерном пространстве. По данным испытателей пластов получают осредненную характеристику насыщенности и основных гидродинамических параметров пласта: пластовое давление, гидропроводность, коэффициент проницаемости, продуктивность и др. Опробование пластов с помощью ОПК используют для экспресс-оценки характера насыщенности пластов до спуска испытателя пластов на трубах. После проведения работ с испытателями пластов и окончания бурения скважины до проектной глубины спускают эксплуатационную колонну и проводят детальные исследования выявленных испытателями пластов перспективных горизонтов. 28.Свойства промывочных жидкостей 1. Техническая вода (пресная, морская, рассолы) применяется при бурении в устойчивых породах. 2. Глинистые растворы применяются в трещиноватых, рыхлых сыпучих, плывучих и других слабоустойчивых породах для предотвращения обвалов, а также в трещиноватых скальных породах для борьбы с потерей циркуляции. Кроме того, при бурении в особо сложных и специфических условиях применяют более сложные растворы с специальными добавками.: 1. Для приготовления легких химически аэрированных буровых растворов применяют глинопорошки, поверхностно-активные вещества (0,1- 0,2%), реагенты-структурообразователи (каустическая сода 0,1-0,2%) или кальцинированная сода (0,5-2,5%). 2. Утяжеленные глинистые растворы применяются при вскрытии пластов с большим пластовым давлением для предупреждения выбросов из устья скважины фонтанной воды, нефти или газа. Для изготовления утяжеленного глинистого раствора к нему добавляют инертный порошкообразный материал – утяжелитель, изготовленный из тяжелых минералов: барита (BaSO4); гематита (Fe2O3) и др. После задавливания фонтана под действием гидростатического давления утяжеленного раствора, над устьем скважины устанавливают противовыбросную арматуру, промывают скважину облегченным аэрированным глинистым раствором или технической водой, удаляют утяжеленный раствор и фонтанирование скважины восстанавливается. 3. Эмульсионные буровые растворы. Эмульсией называется система, состоящая из двух (или нескольких) взаимно нерастворимых жидких фаз, одна из которых диспергирована в другой. Различают два типа эмульсии. Эмульсии первого рода – «масло в воде» (М/В), когда масло в водной среде находится в виде мельчайших шариков. Эмульсии второго рода, называемые инвертными или обратными, – «вода в масле» (В/М), когда вода в виде мельчайших шариков распределена в масле. Для придания эмульсии устойчивости применяют специальные реагенты – эмульгаторы. Эмульсионные растворы первого рода нашли широкое применение при алмазном высокоскоростном бурении с целью гашения вибрации и снижения мощности на вращение бурильной колонны. 4. Растворы на нефтяной основе (РНО), применяют для вскрытия нефтяных и газовых пластов для сохранения их естественной проницаемости. Эти растворы сложны по своему составу, более дорогие, чем буровые растворы на водной основе. 5. Термостойкие промывочные жидкости 29.Колонковое бурение Колонковое бурение – метод, позволяющий с наибольшей точностью определять глубину расположения кровли и подошвы грунтовых слоев, а также глубинную отметку зеркала грунтовых вод. Колонковая буровая технология широко применяется в таких отраслях: Водоснабжение в промышленной и частной сфере. Бурение скважин для частного водоснабжения, организация водозабора целых поселков или городских кварталов эффективно выполняется колонковым бурением благодаря тому, что бур легко проникает на большие глубины. Колонковый снаряд способен поднять практически любую разрушенную породу кроме водонасыщенных и рыхлых несвязных грунтов (песков, гравия, гальки); Геологоразведка в горнодобывающей промышленности. При проходе горной породы происходит точечное воздействие на грунт по радиусу вращения. Другими словами, снарядом, конструктивно напоминающим трубу, выбуривается цельный массив горных пород без нарушения их структуры и состояния. Строительство. Проведение инженерно-геологических исследований для изучения физико-механических свойств грунтов, состояния пород. Колонковая технология предоставляет возможность с высокой точностью выявить УГВ и отобрать пробы воды для изучения их агрессивности по отношению к бетону. В ходе колонкового бурения извлекается керн – столбик грунта или смежных грунтовых слоев. Керн характеризуется цельной естественной структурой, что обеспечивает проведение всестороннего анализа изучаемой породы. Бурение колонковой трубой позволяет с наивысшей точностью определить глубину залегания породы с целью изучения. Использование колонкового бура в строительстве существенно облегчает и ускоряет процессы. В подготовленное колонковым буром отверстие легко забивается свая либо монтируется готовая железобетонная конструкция. Колонковое бурение позволяет создавать цилиндрические отверстия в кирпичных и бетонных конструкциях. Технология проведения работ и оборудование Известны два метода использования колонкового бура: работа с подачей жидкости на забой или на сухую, то есть без бурового раствора. Бурение без использования бурового раствора применяется в случае, если несвязные грунты пропитаны естественной влагой в достаточном для проходки и извлечения количестве. Воду также не подают в ствол выработки при проходке по текучепластичным, мягкопластичным и тугоппластичным суглинкам/глинам, твердым и пластичным супесям. Жидкость в обязательном порядке применяют при разбуривании скальных и полускальных горных пород. При отсутствии воды в этом случае углубление происходит значительно медленнее. Помимо этого существенно возрастает вероятность преждевременного выхода из строя коронки, в связи с чем бурение на сухую считается более затратным. При бурении с буровым раствором скорость углубления существенно возрастает. Чаще всего данный способ применяется при бурении скважин значительной глубины. Это позволяет выполнить работы в кратчайшие сроки с минимальным риском повреждения коронки. Еще воду под высоким напором подают на забой в процессе разработки скважины в рыхлых несвязных грунтах, если отбор керна не является задачей. Струей воды в данном случае просто промывают забой, освобождая ствол выработки от разрушенного грунта. Принцип колонковой методики Основным элементом при колонковом бурении является разрушающая режущая деталь, установленная на подошву колонковой трубы. Называют ее коронкой. Для проходки скальных пород применяют особые коронки, оснащенные алмазными резцами. Именно алмазная коронка обеспечивает практически беспрепятственное прохождение бура на большую глубину при проходке водозаборных выработок на известняк. То есть при разработке скважин, заглубленных в коренные породы, в трещинах которых в результате многовековой конденсации формировались запасы наиболее чистой подземной воды. Горная порода разрезается с помощью коронки, вращающейся на высоких оборотах. Скорость вращения бура можно регулировать в зависимости от плотности разрабатываемого грунта. Коронка “вырезает” грунт только по краю своеобразного цилиндра, центральная часть которого продавливается в колонковую трубу. Для извлечения керна буровой снаряд поднимают на поверхность. Захваченный им грунт буквально выдувают из колонкового бура струей воздуха, поданной в верхнюю часть трубы. Процесс выдува ускоряют, простукивая снаряд кувалдой. Вдобавок, долота полностью разрушают породу, которую нужно будет “вычерпывать” желонкой или подавать воду с напором для промывки забоя. По сути придется дважды, а то и трижды проходить один и тот же отрезок: сначала разрушать, затем расчищать. Колонковая технология позволяет пройти и расчистить забой за один прием. 30. Понятие о скважине, ее элементы, разновидности скважин. Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без доступа в нее человека и имеющая диаметр во много раз меньше ее длины. Основные элементы буровой скважины: Устье скважины– пересечение трассы скважины с дневной поверхностью Забой скважины– дно буровой скважины, перемещающееся в результате воздействия породоразрушающего инструмента на породу Стенки скважины – боковые поверхности буровой скважины Обсадные колонны– колонны соединенных между собой обсадных труб. Если стенки скважины сложены из устойчивых пород, то в скважину обсадные колонны не спускают Ось скважины— воображаемая линия, соединяющая центры поперечных сечений буровой скважины Ствол скважины-пространство в недрах, занимаемое буровой скважиной. По пространственному расположению в земной коре буровые скважины подразделяются: 1. Вертикальные; 2. Наклонные; 3. Прямолинейно искривлённые; 4. Искривленные; 5. Прямолинейно искривлённые (с горизонтальным участком); 6. Сложно искривлённые. |