кп-текеянов. Курсовой проект По предмету Бурение скважин на твердые полезные ископаемые

Название	Курсовой проект По предмету Бурение скважин на твердые полезные ископаемые
Дата	05.11.2020
Размер	127.55 Kb.
Формат файла
Имя файла	кп-текеянов.docx
Тип	Курсовой проект #148103

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

ФГАОУ ВО «Северо-восточный федеральный университет

им. М.К.Аммосова»

Геологоразведочный факультет

Кафедра недропользования

Курсовой проект

По предмету: «Бурение скважин на твердые полезные ископаемые»

На тему: «Проектирование разведочной скважины на месторождении титана»

Выполнил: ст. гр. ТР-17

Текеянов Альберт

Проверил: преподаватель

Тимофеев Н.Г.

Якутск 2019

Содержание:

Исходные условия…………………………………………………….…………2

Введение…………………………………………………………………………..3

Глава I Выбор способа бурения и построение конструкции скважины………………………………………………………………………....4

1.1Выбор способа бурения……………………………………………………….4

1.2Составление проектной конструкции скважины……………………………6

Глава II Выбор бурового оборудования и инструмента………………………………………………………………………9

2.1Выбор буровой установки…………………………………………………...10

2.2Выбор бурового насоса………………………………………………………10

2.3Выбор бурового инструмента……………………………………………….11

2.4Выбор буровой вышки или мачты.………………………………………….14

Глава III Разработка технологии бурения геологоразведочных скважин………………………………………………………………………….17

3.1Выбор очистного агента……………………………………………………..17

3.2Разработка режимов бурения……...………………………………………...18

Глава IV Расчет мощности бурового оборудования……………………….23

4.1.Определение мощности двигателя Nдв, расходуемой на собственно бурение…………………………………………………………………………...23

4.2. Мощность, затрачиваемая на спуско-подъемные операции Затраты мощности в узлах и механизмов бурового станка………….............................25

4.3. Затраты мощности в узлах и механизмах бурового станка…………….27

4.4. Определение технологических возможностей бурового агрегата, исходя из мощности приводных двигателей…………………………………………...27

Глава V. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ

5.1. Мероприятия по повышению выхода керна……………………………...28

5.2 Мероприятия по дополнительному отбору пробы………………………..29

5.3. Мероприятия по ликвидации скважины…………………………………..29

5.4. Мероприятия по контролю за процессом бурения………………………30 Организация буровых работ………………………………………………….31

Заключение…………………………………………………………………...…33

Литература………………………………………………………………………34

Задание №19

на курсовой проект по бурению скважин на твердые полезные ископаемые.

Студент: Текеянов Альберт, группа ТР-17

Тема: Проектирование разведочной скважины на месторождении титана

Исходные условия

Геологический разрез (проектный): горизонтальное залегание пород, вмещающие породы: осадочные

№	Наименование и характеристика работы	Мощность, м
1	Песчано-глинистые отложения	35
2	Сланцы кварцево-хлористые	85
3	Габбро с вкрапленностью титаномагнетита	30
4	Титаномагнетитовые руды	20

Конечный диаметр – 76 мм
Количество скважин – 18
Количество буровой установки – 2 5.
Продолжительность буровых работ –10 месяцев

Введение

Разведочное бурение является основным способом поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, целью которой стоит оконтуривание и определение запасов полезного ископаемого. При изучении курса «Бурение разведочных скважин твердые полезные ископаемые» студенты специальности «Технология и техника разведки МПИ» должны изучить теоретическую базу и практические навыки решения задач, связанных с составлением проекта на бурение геологоразведочных скважин, а именно:

Иметь представление о различных способах бурения скважин;
Самостоятельно уметь строить проектные конструкции скважин;
Не ошибаться в выборе бурового оборудования и инструмента;
Научится определять рациональную технологию бурения.

Цель курсового проекта – закрепление, обобщение знаний, полученных при изучении дисциплины «Бурение скважин на твердые полезные ископаемые» с учетом требований, а также развитие навыков самостоятельной работы со специальной и справочной литературой, решения инженерных задач геологоразведочного производства.

Задача курсового проекта – разработать конструкцию скважины, выбрать способ бурения, оборудование и инструмент, определить режим бурения, проводимый в данной скважине.

I. Выбор способа бурения и построения конструкции скважины

1.1Выбор способа бурения.

В зависимости от типа, выбранного породоразрушающего инструмента бурение подразделяется на твердосплавное и алмазное. Твердосплавное бурение целесообразно применять при бурении мягких и средней твердости пород до VII категории по буримости. Алмазное бурение применяют при бурении твердых и крепких пород от VI до XII категорий по буримости. Для повышения производительности и выхода керна при алмазном бурении рекомендуется применять снаряды со съемными керноприемниками (ССК). Возможность извлечения съемного керноприемника без подъема колонны бурильных труб позволяет, кроме увеличения выхода керна, значительно сократить затраты времени на непроизводительные спуско-подъемные операции (СПО).

По характеру движения породоразрушающего инструмента к механическим способам бурения относятся: ударное, вращательно-колонковый и ударно-вращательное. Исходя из целевого назначения скважины, типа полезного ископаемого (титан) и физико-механических свойств горных пород останавливаемся на вращательно-колонковом бурении. Категория пород по буримости начинается с II и доходит до VIII, следовательно, следует применить твердосплавные коронки до VI и алмазные коронки VIII-IX.

Область применения определяется буримостью пород и глубиной скважины. Каждым способом бурят породы, определенной буримости, по классификации Протодьяконова, которая делится на 12 категорий по буримости.

№	Наименование и характеристика работы	Категория по буримости
1	Песчано-глинистые отложения	II-IV
2	Сланцы кварцево-хлористые	VI
3	Габбро с вкрапленностью титаномагнетита	VIII-IX
4	Титаномагнетитовые руды	IX

1.2Составление проектной конструкции скважины.

Конструкция – характеристика буровой скважины, определяющая ее глубину и направление, диаметр на различных интервалах глубины, количество, диаметр и глубина спуска обсадных колонн.

При выборе конструкции скважины необходимо стремиться к составлению наиболее простых конструкций – одноколонных; следует избегать применения потайных колонн обсадных труб и ступенчатости открытого ствола скважины.

Целью разработки наиболее экономичной конструкции скважины - это стремление к уменьшению конечного диаметра скважины, но без ущерба достоверности опробования месторождения. Это позволяет не только повысить устойчивость стенок скважины и сократить необходимое количество колонн обсадных труб, спускаемых в скважину, но и получить более высокие технико-экономические показатели бурения.

Исходными данными для построения проектной конструкции разведочной скважины являются: глубина и угол залегания полезного ископаемого, физико-механические свойства и горно-геологические условия залегания пород, выбранный способ бурения.

Глубина скважины: 170м

Угол наклона скважины принимается равным 90 .

Полезное ископаемое: Титан

Определение диаметров скважины на различных интервалах глубины производится снизу вверх, начиная с определения диаметра последнего интервала скважины (конечный диаметр бурения). При бурении разведочных скважин на твердые полезные ископаемые, конечный диаметр бурения определяется представительностью керновой пробы и размерами скважинного геофизического оборудования.

Минимально допустимый диаметр керна, который удовлетворяет требованиям качественного опробования продуктивного пласта, зависит от степени изменчивости залегания пласта полезного ископаемого. При разведке месторождений золота рекомендуют следующие диаметры бурения: по песчано-глинистым отложениям – 112 мм, после следует сделать обсадную колонну – 108мм, так как могут быть возможные осложнения в виде воды; по кварцево-хлористым сланцам – 93мм, габбро и титаномагнетитам – 76мм, он же и будет конечным диаметром.

Конструкция скважины

112

108

85

170

50

76

II. Выбор бурового оборудования и инструмента

2.1 Выбор буровой установки (станка).

Выбор бурового оборудования определяется проектной конструкцией скважины, способом бурения, параметрами бурового инструмента, а также требованиями к транспортабельности буровой установки в зависимости от географии участка. Бурение разведочных скважин производится установками, в состав которых входят: буровой станок, насос и их привод (электродвигатели или двигатели внутреннего сгорания), буровая вышка или мачта, транспортная база, буровое здание, система очистки промывочной жидкости и приборы для технологических измерений.

Учитывая диаметр бурения и глубину, я выбрал буровой станок УКБ-4С который предназначен для бурения скважин колонковым способом, на твердые полезные ископаемые до глубины 500м, твердосплавными, алмазными коронками.

Самоходная буровая установка УКБ-4С предназначена для колонкового бурения вертикальных и наклонных скважин в районах с трудными условиями транспортировки при круглогодичной эксплуатации

Параметры	УКБ-4С
Глубина бурения: твердосплавными коронками — 93 мм алмазными коронками — 59 мм	300м 500м
Начальный диаметр бурения	151
Диаметр бурильных труб	55; 54; 50; 42
Угол бурения к горизонту, градус	90
Подача инструмента на забой	Гидравлический
Ход шпинделя	400мм
Частота вращения шпинделя об/мин	155; 280; 390; 435; 640; 710; 1100
Грузоподъемность лебедки	2500ДАН
Мачта	БМТ-4
Ходовая база установки	УРАЛ
Грузоподъемность мачты, кН	50
Длина свечи	9,5
Буровой агрегат	СКБ-4130
Промывочный насос	НБ- 160/6,3
Приводный двигатель	Дизель Л-144-60
Мощность двигателя, кВт	15кВт
Масса установки, т	19т

2.2. Выбор бурового насоса

При бурении скважин, очистка забоя от разрушенной породы, охлаждения ПРИ и выноса шлама на поверхность осуществляется очистным агентом, в качестве которого в большинстве случаев используется промывочная жидкость. Выбор необходимого насоса производится в зависимости от глубины скважины и типа бурового станка.

Я выбрал плунжерный насос НБ-4 160/6,3

Параметры

НБ4-160/6,3

Подача, л/мин

Давления нагнетания, МПа

Число плунжера(цилиндра)

Частота вращения коленчатого вала, об/мин

Диаметр плунжера, мм

Длина хода плунжера, мм

Двигатель привода насоса:

Тип

Мощность, кВт

Габариты, мм

Длина

Ширина

Высота
Масса насоса, кг

32, 55, 105, 125, 162

6,3; 6.3; 6.3; 6.3; 5.5; 3

3

95, 140, 260

45, 70

90
4АМ132М422

11квт

1315

1110

866

950
400

2.3. Выбор бурового инструмента

В зависимости от конструкции скважины, способа бурения, типа бурового станка, производится выбор бурового инструмента. Необходимо выбрать технологический, вспомогательный и аварийный инструмент, который будет использоваться для бурения скважин.

2.3.1. Выбор технологического бурового инструмента

К технологическому относится инструмент, при помощи которого производится процесс бурения скважины. Набор технологического инструмента, соединенный в определенной последовательности, называется буровым снарядом.

В состав бурового снаряда при колонковом бурении входят: породоразрушающий инструмент (коронка), кернорвательное устройство, расширитель, колонковая труба (одинарная или двойная), переходники различного типа

№	Породы	Категория Буримости	Мощность	Породоразрушающий инструмент
1	Песчано-глинистые отложения	II-IV	35	Твердосплавная ребристая коронка М5 с диаметром 112мм. II-IV категорий буримости.
2	Кварцево-хлористые сланцы	VI	85	Твердосплавная резцовая коронка CМ5 с диаметром 93мм VI категории буримости.
3	Габбро с вкрапленностью титаномагнетита	VIII-IX	30	Алмазная однослойная коронка 01А4 с диаметром 93мм VII-IX
4	Титаномагнетитовые руды	IX	20	Алмазная однослойная коронка 01А4 с диаметром 76мм VII-IX

2.3.1.Породоразрушающий инструмент колонкового бурения

Породоразрушающий инструмент — часть бурового снаряда, предназначенная для непосредственного разрушения горной породы в процессе бурения скважины.

2.3.1.1 Бурильные трубы

В колонковом бурении бурильные трубы передают не только вращение породоразрушающему инструменту, но и осевую нагрузку на него, необходимую для разрушения горной породы. Они являются также каналом для подвода к забою промывочной жидкости или сжатого воздуха, служат для производства спуско-подъемных операций (СПО) при бурении и для ликвидации аварии.

Выбор бурильных труб зависит от глубины и конструкции скважины, конечного ее диаметра и способа бурения. Я выбрал стальные бурильные трубы муфтово-замкового соединения СБТМ-50. Они используются при диаметре скважины 76-112 мм., и до глубины скважины до 1200м труба применяется в алмазном бурении и в твердосплавном.

Примерное соотношение наружного диаметра бурильных труб (dт) муфтово-замкового соединения и основного диаметра скважины (Dскв) принимается равным:

0,6 = 𝑑т/𝐷скв

0,6=50/76=0,6

Выбор состава колонкового набора

В типовой колонковый набор входят следующие элементы: коронка, кернорватель, расширитель, колонковая труба, переходник бурильные трубы.

Колонковые трубы служат для приема и доставки керна на поверхность и поддержания требуемого направления скважины.

Кернорвательное устройство предназначено для срыва столбика керна по окончании рейса и для его удержания во время подъема бурового снаряда из скважины.

Переходник предназначен для соединения колонковой трубы с колонной бурильных труб. Используются следующие типы переходников: фрезерный, клапанный, центрирующий, отсоединительный, тройной и др.

Шламовая труба предназначается для сбора шлама при бурении скважины и применяется в случае, если производительность насоса недостаточна для выноса шлама на поверхность.

Буровой сальник-вертлюг, предназначен для подачи очистного агента от насоса через нагнетательный шланг во вращающуюся колонну бурильных труб. Буровой сальник выбирается в зависимости от глубины скважины, частоты вращения бурильной колонны и давления промывочной жидкости в нагнетательной линии.

2.3.2 Выбор вспомогательного инструмента

В состав вспомогательного инструмента входят: труборазворот, элеватор, ключи для свинчивания и развинчивания бурильных труб. Для работы с буровым снарядом используются следующие инструменты:

Ключи шарнирные для бурильных труб.
Ключи шарнирные типа КШ для обсадных и колонковых груб.
Ключи короночные типа КК для твердосплавных и алмазных коронок.
Ключи гладкозахватные типа КГ колонковых труб.
Ключи типа КБ для алмазных коронок и расширителей.
Вилки подкладные, отбойные.
Хомуты шарнирные.
Полуавтоматический элеватор.

Для ликвидации аварий в скважине используются аварийные инструменты. В состав аварийных инструментов входят:

Метчик – предназначен для зацепки оборванной в ходе бурения бурильной трубы, путем вкручивания и ее зацепки.

Колокол – предназначен для зацепки бурильной трубы, по принципу болта и гайки.

Кольцевые фрезеры—Фрезеры с направлением предназначенные для разбуривания колонкового набора: ловушки секторов матриц, магнитные ловушки, труборезы, труболовки, скважинные вибраторы и другие аварийные инструменты.

2.4.Выбор буровой вышки или мачты

Буровые вышки и мачты предназначены для:

- выполнения спуско-подъемных операций с бурильными и обсадными трубами;

- поддержания бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой;

- установки свечей, извлеченных из скважины; - размещения средств механизации спуско-подъемных операций

При ориентировочном расчете высоту мачты или вышки можно определить по формуле.

– это коэффициент, учитывающий высоту переподъема и высоту подъемных механизмов.

– длина бурильной свечи, м

Глубина скважины – 170 м длина свечи – 9,5

1.25

9,5=11,875м

При расчете высоты мачты в данной скважине была выбрана мачта типа БМТ-4

Параметры	БМТ-4
Грузоподъемность, кН	50
Высота до оси кронблока, м	13

Проверочный расчет буровой вышки или мачты

Выбрав буровую вышку или мачту необходимо произвести проверочный расчет по грузоподъемности. Буровая вышка (мачта) испытывает нагрузки от:

а) массы бурильных и обсадных труб;

б) собственной массы;

в) ветра, стремящегося опрокинуть вышку (мачту);

г) свечей, поднятых из скважины и установленных в свечеприёмник;

Грузоподъемность вышки или мачты – это расчетная величина нагрузки на крюке, равная максимальной массе бурового снаряда или колонне обсадных труб, с учетом возможных аварийных прихватов в скважине.

𝑄ном = 𝛼𝑞𝐿скв (1 −

) ∙ (𝑐𝑜𝑠𝜃ср + 𝑓тр ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜃ср)

𝑄ном=1,1∙59,2∙170∙(1-

) ∙(0+0,1∙1)=953 Н

где а - коэффициент, учитывающий вес соединений бурильных труб

q – вес 1 м гладкой части бурильных труб, Н/м

l_скв – проектная глубина скважины, м;

_м - плотность материала труб

Максимальная грузоподъемная сила Qmax равна номинальной Q_ном, увеличенной на коэффициент, учитывающий силы сопротивления подъему бурильной колонны:

𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝑘_пр𝑄_ном , Н

𝑄𝑚𝑎𝑥 = 1,6*953=1524Н

Исходя из полученных расчетов выбранная нами вышка подходит для нашей скважины.

Грузоподъемность, кН 50

𝑄𝑚𝑎𝑥=1524Н

III. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН

3.1. Выбор очистного агента

Для очистки забоя скважины от частиц выбуренной породы и выноса их на поверхность, охлаждения породоразрушающего инструмента и закрепления неустойчивых стенок скважины применяются различные очистные агенты. В качестве очистного агента, в зависимости от горно-геологических условий бурения, могут быть использованы промывочные жидкости (техническая вода, глинистые растворы, эмульсионные и полимерные растворы), газожидкостные смеси и сжатый воздух.

Производительности бурения и сохранность керна также во многом зависит от схемы циркуляции очистного агента. Существует несколько основных схем циркуляции: прямая, обратная, призабойная и комбинированная.

В качестве очистного агента я выбрал соляной раствор. С прямой циркуляцией.

3.2. Разработка режимов бурения

Режимом бурения называется сочетание ряда основных задаваемых параметров, характеризующих скоростные и качественные показатели бурения, связанных с разрушением горных пород на забое скважины и выносом выбуренной породы на поверхность.

Осевая нагрузка – сила, приложенная по оси бурового снаряда к породоразрушающему инструменту на забое скважины.

Частота вращения коронки рассчитывается, исходя из рекомендуемых значений окружной скорости ω коронки, которые принимаются тем больше, чем меньше диаметр коронки.

Расход очистного агента – величина показывающая расход очистного агента (л/мин или м 3 /мин) в процессе бурения за определенное время.

3.2.1. Проектирование режимов твердосплавного бурения

Осевая нагрузка на твердосплавную коронку определяется исходя из количества основных резцов m и рекомендуемой удельной нагрузки на 1 основной резец:
Р =p·m, кН

где Р – осевая нагрузка на твердосплавную коронку, кН;

p – рекомендуемая удельная нагрузка на 1 резец, кН;

m – число основных резцов в коронке, шт.

Частота вращения n (об/мин) рассчитывается по формуле:

𝑛 = 20𝜔/𝐷𝑐 , об/мин

где: ω – окружная скорость коронки м/с

Dс – средний диаметр коронки, м.

𝐷с = (𝐷+𝑑) /2

где: D и d – наружный и внутренний диаметры коронки, м.

Расход промывочной жидкости определяют по формуле:

Q=qp ·Dk, л/мин где:

qp – расход промывочной жидкости на 1 см диаметра коронки, л/мин;

Dk – наружный диаметр коронки, см.

интервал (0-35) твердосплавными коронками М5 (112)

Осевая нагрузка:

P =

Частота вращения:

расход очистного агента

интервал (35-120) твердосплавными коронками СМ5 (93)

Осевая нагрузка:

P =

Частота вращения:

расход очистного агента

3.2.2. Проектирование режимов алмазного бурения

Осевая нагрузка (в кН) на алмазную коронку при бурении в монолитных и слаботрещиноватых породах рассчитывается на основании значений удельной нагрузки на 1 см 2 рабочей площади торца алмазной коронки, рекомендованной для различных категорий пород, по формуле:

𝑃 = 𝛼 ∙ 𝑃у ∙ 𝑆, кН

где: α – коэффициент, учитывающий трещиноватость и абразивность пород, для монолитных, малоабразивных пород

α=0,7-0,8;

Ру – удельная нагрузка на 1 см2 рабочей площади торца коронки, кПа

S – рабочая площадь торца алмазной коронки, см2 ;

𝑆 = 𝛽 ∙ 𝜋 4 (𝐷𝐻 2 − 𝐷𝐵 2 )

где: Dн и Dв – наружный и внутренний диаметры коронки, см.;

β – коэффициент уменьшения площади торца коронки за счет промывочных каналов (для большинства алмазных коронок β=0,8; для зубчатых - β=0,6);

Частота вращения. Частоту вращения бурового снаряда при алмазном бурении определяют по формуле для твердосплавного бурения.

Расход очистного агента.

Расход промывочной жидкости (л/мин) определяется выражением:

𝑄 = 𝑘 ∙ 𝑞𝑡 ∙ 𝐷н, л/мин

где: k – коэффициент, учитывающий абразивность и трещиноватость горных пород (для монолитных и малоабразивных пород k=1, абразивных и сильноабразивных пород k=1,3-1,4);

qt – удельное количество подаваемой жидкости, л/мин на 1 см2 наружного диаметра Dн алмазной коронки (qt = 1,2 – 2,4 л/мин·см2 ).

Интервал (120-170) алмазными коронками 01А4(76)

Осевая нагрузка:

Частота вращения :

Расход очистного агента:

IV. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

После выбора параметров режима бурения необходимо выполнить проверочный расчет затрат мощности выбранного бурового и силового оборудования расходуемую на процесс бурения проектной скважины. Мощность бурового агрегата (двигателя) расходуется на: бурения, в результате которого осуществляется углубка скважины; спуско-подъемные операции; привод бурового насоса или компрессора.

4.1. Определение мощности двигателя Nдв, расходуемой на собственно бурение

Мощность двигателя Nдв (в кВт) в процессе вращательного бурения геологоразведочных скважин расходуется на:

- холостое вращение бурильной колонны Nхв;

-разрушение горной породы на забое скважины NЗаб;

- преодоление сопротивлений, возникающих при трении колонны бурильных труб о стенки скважины,Nдоп.

𝑁дв = 𝑁хв + 𝑁заб + 𝑁доп , кВт

𝑁дв = 2,2 + 3,8 + 3,1=9,1 кВт

Расчет затрат мощности на холостое вращение Nхв, определяется для различных частот вращения (при n > n0 и n < n0). Для вертикальных и слабонаклонных скважин (до 750) рекомендуются формулы для расчета Nхв:

- для высоких частот вращения колонны бурильных труб (при n > n0)

𝑁хв =

(2 ∙

𝑞

+ 0,8 ∙

𝑞

) ∙ 𝐿, кВт

𝑁хв=0,8(2∙

6,04∙0,013

+0,8

∙6,04∙0,0025∙273) ∙170=2,2квт

где L – проектная глубина скважины, м;

q – масса 1 м бурильной колонны, кг;

– диаметр бурильных труб, м;

– коэффициент, учитывающий влияние смазки и промывочной жидкости,

=0,8 при использовании смазки КАВС и эмульсии,

=1,5 при отсутствии смазки;

δ - радиальный зазор между стенками скважины и бурильных труб, м.

где

– наружный диаметр бурильных труб, м.;

Dскв – диаметр скважины, м.

- для низких частот вращения колонны бурильных труб (при n < n0)

𝑁хв = 1,44 ∙

∙

𝑞

𝑛𝐿, кВт

𝑁хв=1,44

∙ 0,8∙6,04∙0,0025∙60∙170=1,7квт

𝑛0 = 0,32 ∙

∙

- граница раздела зон частот вращения бурильной колонны.

𝑛0=0,32 ∙

∙

= 61,5 об/мин

Расчет затрат мощности на разрушение горной породы на забое скважины Nзаб.

При бурении твердосплавными коронками затраты мощности (кВт) на забое определяются по формуле:

𝑁заб = 5,3 ∙

Р𝑛

.(0,137 + 𝜇), кВт

𝑁заб=5,3∙

∙0,96∙326 ∙0,073 ∙(0,137+0,10)= 2кВТ

где Р – осевая нагрузка на коронку, даН;

n – частота вращения коронки, мин-1

Dcp – средний диаметр коронки, м.;

μ – коэффициент трения резцов коронки о породу на забое скважины

м

при бурении алмазными коронками:

Nзаб = 2·

, кВт

𝑁заб=2·

0,067=3,8кВт

Расчет затрат мощности на преодоление сопротивлений, возникающих при трении колонны бурильных труб о стенки скважины, Nдоп.

, кВт

2,45

=3,1кВт

4.2. Мощность, затрачиваемая на спуско-подъемные операции

Определение мощности двигателя на выполнение СПО в скважине при максимальной ее глубине составит:

𝑄 =

𝑔𝐿𝑞 (1 − 𝜌

), Н

𝑄=1,2*9,8*170*6(1-

)=10329Н

где:

- коэффициент, учитывающий наличие и влияние кривизны самой колонны бурильных труб, влияние состояния ствола скважины (kпр=1,2-1,8)

L – длина колонны бурильных труб, м;

g – ускорение свободного падения, м/с2 ;

q – масса одного метра трубы в сборе, кг;

ρ – плотность промывочного агента, кг/м3

ρм – плотность материала труб (ρм = 7,85×10³ кг/м3 для стальных труб)

Мощность, затрачиваемую на подъем бурильных труб, определяют по формуле:

= =7,7квт

где

– коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление при подъеме, зависящий от интенсивности искривления и геолого-технических условий (кпр=1,2-1,8);

Q – вес бурового инструмента в скважине, Н;

V_к– скорость подъема крюка, м/с;

к_п – общий коэффициент полезного действия подъемной установки (кп = 0,80-0,85);

i – коэффициент перегрузки двигателей (i= 1,1-2,0).

4.3. Затраты мощности в узлах и механизмах бурового станка

𝑁_ст = 1,1𝑁_дв(6 ∙ 10⁻² + 1,2 ∙ 10⁻⁴𝑛) , кВт

𝑁_ст = 1,1∙15 (6 ∙ 10⁻² + 1,2 ∙ 10⁻⁴∙270)=2,2квт

где Nдв – номинальная мощность двигателя бурового станка, кВт;

рассчитанное значение требуемой мощности привода Nст не превышает номинальную мощность выбранного станка, значит данная буровая установка соответствует проектным требованиям.

4.4. Определение технологических возможностей бурового агрегата, исходя из мощности приводных двигателей

для алмазного бурения

=419м

Предельная глубина станка оказалась больше глубины проектируемой скважины. Из этого следует что, выбранная буровая установка соответствует проектным требованиям.

где Nдв – номинальная мощность двигателя, кВт;

P – осевая нагрузка, даН;

n – частота вращения бурильной колонны, об/мин;

Dср – средний диаметр колонны бурильных труб, м;

δ – радиальный зазор между стенками скважины и бурильными трубами, м;

Вс – опытный коэффициент характеризующий переменные потери в станке, кВт;

Кс – коэффициент учитывающий влияние смазки и промывочной жидкости, Кс=0,8 при использовании смазки КАВС и эмульсии, Кс=1,5;

g- ускорение свободного падения.

РАЗДЕЛ V. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ

5.1. Мероприятия по повышению выхода керна

Для изучения геологического строения того или иного месторождения требуется получение кернового материала в необходимом количестве и нужного качества. Но на практике далеко не всегда удается добиться 100 %-го выхода керна по различным причинам.

Для выхода керна влияют: горно-геологические условия (строение,структура горной породы), способы разрушения горной породы, количество и качество очистного агента , продолжительность рейса, скорость бурения и др.

Для предотвращения этих осложнений можно выбрать следующие технологические мероприятия и технические средства для повышения выхода керна:

1) снижение частоты вращения бурового снаряда при бурении по полезному ископаемому;

2) снижение количества промывочной жидкости;

4) применение специальных растворов

5) использование обратной схемы промывки

6) использование снарядов со съёмными керноприемниками (сск) и двойные колонковые наборы.

7) применение больших диаметров бурения

5.2 Мероприятия по дополнительному отбору пробы

При уменьшении выхода керна снижается достоверность получаемых геологических данных о месторождении, физико-механических, химических и других данных о конкретной горной породе. Вспомогательным материалом для опробования полезных ископаемых и горных пород может быть шлам, получающийся при бурении.

Сбор шлама в процессе колонкового бурения скважин при прямой промывке – наименее достоверный материал, так как промывочная жидкость, воздействуя на стенки скважин, обогащает шлам частицами других горных пород.

Сбор шлама на поверхности при колонковом (алмазном и твердосплавном) с промывкой осуществляется либо способом сепарации, либо способом фильтрации.

Фильтрационный отбор шлама. Отделение шлама по способу фильтрации осуществляется с помощью джутовых мешков, одеваемых на конец раствороотводящей трубы.
Сепарационный отбор шлама. При сепарации шлам собирают с помощью шламоулавливающих желобов, ловушек и гидроциклов

5.3. Мероприятия по ликвидации скважины

После завершения бурения скважины до проектной глубины проводят ликвидационное тампонирование, заключающееся в заполнении ствола скважины глиной, цементным или густым глинистым раствором. Цель ликвидационного тампонирования – устранение возможности циркуляции подземных вод по стволу скважины, охрана недр и др.

После тампонирования на устье ликвидированной скважины устанавливают репер – отрезок обсадной труб с цементной пробкой, на котором обозначены номер скважины, ее глубина, название организации и дата окончания бурения

5.4. Мероприятия по контролю за процессом бурения.

Контрольно-измерительные приборы в геологоразведочном разведочном бурении

В качестве контрольно-измерительного прибора целесообразно выбрать аппаратуру "Курс-411"

Аппаратура "Курс-411" обеспечивает визуальный контроль и регистрацию нагрузки на породоразрушающий инструмент, контроль механической скорости бурения, расхода и давления промывочной жидкости; а также обеспечивает световую и звуковую сигнализацию при уменьшении расхода промывочной жидкости ниже допустимого предела.

Организации буровых работ.

В задании курсового проекта указано количество проектных скважин m, необходимо определить количество буровой установки n или срок буровых работ t (мес.) по проекту.

При глубине типовой скважины Lскв (м) общий (проектный) объем работ L (м) составит:

𝐿 = 𝐿скв ∙ m

𝐿 = 170 ∙ 18 = 3060

где Lпл – плановая производительность в метрах на станко-месяц, (м/ст.- мес.); t – продолжительность работ по календарному плану, (мес.); 𝜂 – коэффициент, учитывающий дополнительные затраты времени на монтажно-демонтажные работы, перевозки, плановый ремонт и сопутствующие бурению работы, принимается равным 0,8; т.е. коэффициент η предполагает увеличение парка буровых установок на 20%, по сравнению с тем, которые были бы необходимы только на бурение скважин без перевозок, ремонтов и др. рассчитанное количество буровых установок n округляется до целого числа nц.

Плановая месячная производительность при количестве станко-смен в месяце 103 определяется по формуле:

𝐿пл =

𝐿пл =

= 178,8

где k – коэффициент планового увеличения производительности, принимается равным 1,1. Т – общие затраты времени на бурение

Нормы времени на бурение 1 м скважины с отбором керна передвижными установками:

глубина	категория пород
глубина	I-III	VI	VIII	IX
до 600	0,17	0,76	0,7	0,82

Продолжительность буровых работ:

= 10 = 10 месяцев

Заключение

При разработке курсового проекта по курсу «Бурение скважин на твердые полезные ископаемые» я научился выполнять необходимые расчеты в проекте бурения скважин; составлять конструкцию скважин. Полученные знания и навыки будут полезны мне в будущем, для работы по специальности и для написания последующих работ.

Использованная литература

Учебно-методическое пособие по составлению курсового проекта Н.Г. Тимофеев, издательский дом СВФУ, 2017.
Ганджумян Р.А., Калинин А.Г., Сердюк Н.И. Расчеты в бурении. Под

редакцией А.Г. Калинина. - М.: РГГРУ, 2007

Сулакшин С.С. «Бурение геологоразведочных скважин» 1994г.
hhttp://www.drillings.ru
Нескоромных В.В. Проектирование скважин на твердые полезные ископаемые: учеб. пособие
Пономарев П.П., Каулин В.А. Отбор керна при колонковом геологоразведочном бурении. - Л.: Недра.1989