Реферат. Никаев реферат. Реферат по дисциплине Разведочное бурение на россыпях. на тему Вращательное безнасосное бурение и бурение всухую. Комбинированное бурение
 Скачать 174.5 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе» (МГРИ) Факультет: ФТРиР Кафедра геотехнологических способов и физических процессов горного производства Реферат по дисциплине: «Разведочное бурение на россыпях». на тему: «Вращательное безнасосное бурение и бурение всухую. Комбинированное бурение» Выполнил: студент 3 курса очной формы обучения группы ГИ-19 Никаев Инал Эльдарович ______________ /_____________ / Проверил: руководитель практики доцент Калинин Иван Сергеевич _____________ /_____________ / Москва 2020 Содержание. Введение Error: Reference source not found 1 Виды бурения 4 2 Способы бурения 6 2.1 Приложение 8 2.2 Примеры 10 3 Безнасосное бурение……………………………………………………………13 3.1 Характеристика Безнасосного бурения………………………………..……14 4 Комбинированный способ бурения……………………………………..….…15 Заключение 17 Список использованной литературы 18 Введение Задачей буровых работ при инженерно-геологических исследованиях является, как правило, изучение геолого-литологического строения вскрытого разреза и свойств пород. В настоящее время известны следующие способы разрушения горных пород: механический (разрушение инструментами, машинами гидравлическим аппаратами); физический (огневой и взрывной); химический (растворение, выщелачивание, газификация). Различают два основных вида механического способа бурения: ударное и вращательное бурение. При ударном бурении порода разрушается под действием ударов буровыми наконечниками, называемыми долотами. При вращательном бурении порода срезается или раздавливается и истирается в забое специальными режущими и дробящими долотам» или резцами коронок, буровой дробью или алмазами. Виды бурения Различают два вида ударного бурения: канатное и штанговое. В первом случае буровые наконечники опускаются в скважину и приводятся в действие канатом (тросом), во втором случае металлическими стержнями-штангами. Штанговое ударное бурение может производиться с промывкой забоя скважины и без промывки. Разрушение породы при ударном бурении осуществляется на полное сечение скважины — сплошным забоем. Вращательное бурение в свою очередь разделяется на собственно вращательное (роторное), обычно применяемое в тех случаях, когда скважину можно проходить сплошным забоем, и колонковое, при котором разрушение породы на забое ведется по кольцу при помощи пустотелого цилиндра-коронки. Внутри коронки остается неразрушенный столбик — керн или колонка породы, отсюда этот вид бурения и получил название колонкового. Для разрушения горных пород при вращательном бурении применяют алмазы, твердые сплавы и буровую стальную или чугунную дробь. Вращение бурового наконечника может быть осуществлено при помощи двигателя, находящегося на поверхности, через бурильные трубы—штанги, или при помощи двигателя, находящегося на забое непосредственно за буровым наконечником, К забою двигатель опускается на трубах, а в последнее время иногда на канате. К забойным двигателям относятся турбобур, электробур, гидровибратор и др. В настоящее время для колонкового бурения разрабатываются малогабаритные забойные двигатели и забойные механизмы, (типа гидроперфораторов), обеспечивающие одновременное воздействие на породу буровым наконечником ударным и вращательным способами (комбинированное бурение). По виду применяемой энергии различают бурение ручное и механическое. К  ак правило, вращательное, в том числе и колонковое бурение, ведется с промывкой (или с продувкой) забоя так, чтобы продукты разрушения породы выносились на поверхность восходящим потоком жидкости (или газа). При канатном и штанговом ударном бурении без промывки очистка забоя от породы, разрушенной долотом, производится специальными инструментами — желонками.С целью повышения эффективности разрушения породы ведутся работы по созданию механизмов которые обеспечивали бы комбинированное воздействие на породу— удар и вращение. К таким механизмам, в частности, относятся гидроперфораторы, гидровибраторы. При бурении г. твердых и очень твердых породах ударно-врашательный способ наиболее перспективен из всех механических способов. Дли проходки неглубоких скважин (до 25 м) в нетвердых породах применяется вибробурение. Способы бурения К физическим способам проходки скважин в первую очередь. относится термический, или как его называют огневой способ, применяемый главным образом для разрушении пород, имеющих кремнистое основание. Действие этого способа основано на том, что при воздействии на породу пламенем с высокой температурой (до 2400°) и скоростью до 1800 м/сек зерна кварца преобразуются, значительно увеличиваясь в объеме, за счет чего происходит скалывание частиц породы; частицы выносятся из скважины па поверхность водяным паром. Хотя производительность этого способа и превышает производительность механических видом бурения, однако из-за относительной сложности осуществления этот способ пока не вышел из стадии лабораторных исследовании. В будущем возможно использование в первую очередь для неглубоких скважин электрогидравлического эффекта, предложенного Л. А. Юткиным. Сущность этого способа заключается в том, что в зоне прохождения электрической искры между полюсами в воде образуются большие давления, в результате чего происходят взрывы, и порода вблизи искры разрушается. При бурении нефтяных скважин весьма успешно внедряется о полошив способ разрушения породы на забое при помощи привитых веществ, подаваемых в специальных капсулах промывочной жидкостью на забой. В ряде стран в последние годы ведутся исследования по разрушению горных пород в скважинах при помощи ультразвуковых колебаний, передаваемых долоту через бурильные трубы, или путем передачи ультразвуковых колебаний абразивному порошку, подсыпаемому под металлический инструмент. Абразивным порошком чаще служит карбид бора, смоченный жидкостью. При бурении инженерно-геологических скважин применяются следующие основные способы: колонковый, шнековый, вибрационный и ударно-канатный кольцевым забоем. Во всех этих способах процесс бурения, как правило, механизирован. Применение того или иного способа бурения определяется следующими основными условиями:
Ударно-канатное, вибрационное и шнековое бурение при необходимости изучения механических и прочностных свойств пород в естественном состоянии следует сопровождать отбором монолитов (образцов с ненарушенной структурой) пород исключительно при помощи грунтоносов различного типа. Так в глинистых грунтах твердой и полутвердой консистенции следует применять обуривающие грунтоносы, со скоростью их вращения, при отборе монолита, не более 60 об/мин и давлением на забой 150-300 кгс; в грунтах тугопластичной, мягкопластичной и текучепластичной консистенции – вдавливаемые грунтоносы. Величина заглубления грунтоноса не должна быть меньше полутора его диаметра и не больше 0,4 метров. Приложение Начальные диаметры бурения определяются количеством перемен диаметра по глубине скважины, связанных, как правило, с неустойчивостью стенок скважины и необходимостью их закрепления обсадными трубами, а также заданной величиной конечного диаметра. Так, например, при необходимости отбора монолитов для испытания в компрессионном приборе, диаметр обоймы (кольца) которого составляет 90 мм, диаметр скважины должен быть не менее 115 мм, если отбора не требуется, то 75 мм.
1  ) При колонковом бурении разрушение породы на забое производится прорезанием кольцевого канала при помощи вращения колонковой трубы с размещенной на ее конце буровой коронкой. При этом в центральной части забоя (внутри колонковой трубы) образуется керн в виде столбика (монолит) ненарушенной структуры. После образования керна достаточной длины его отрывают от массива при помощи кернорвателя, устанавливаемого на колонковой трубе сразу над коронкой и поднимают на поверхность.Следует отметить, что на инженерных изысканиях колонковое бурение в большинстве случаев производится «всухую», углубка скважин, в этом случае, нередко осуществляется грунтоносами обуривающего типа. Нередко колонковое бурение пород ведется с призабойной циркуляцией промывочной жидкости, реже с промывкой ствола скважины глинистым раствором, обеспечивающим вынос шлама и создающим надлежащий вес столба жидкости в скважине для поддержания в ней равновесия при помощи гидростатического давления, что позволяет поддерживать устойчивость стенок скважины. Для получения качественных образцов проходимых пород, необходимо, чтобы глинистый раствор, помимо вышеуказанных, удовлетворял следующим требованиям: - образовывал тонкую (0,5-1,0 мм) плотную корку на стенках скважины для предотвращения поглощения промывочной жидкости; - обеспечивал минимальное содержание свободной воды в суспензии с целью предотвращения набухания глин в стенках скважины. Таким требованиям отвечает раствор, приготовленный из бентонитовой глины, обладающей высокой дисперсностью, тиксотропностью. Контроль за качеством глинистого раствора и за его свойствами во время бурения устанавливают лабораторными методами, определяя его следующие параметры: 1) вязкость; 2) водоотдачу; 3) содержание фракций крупнее 0,005 мм; 4) суточный отстой; 5) толщу глинистой корки 6) сопротивление сдвигу; 7) стабильность суспензии; 8) плотность; 9) рН; 10) содержание газов; 11) температуру. Вместо промывки применяется также продувка забоя сжатым воздухом. Продувка имеет ряд немаловажных преимуществ перед промывкой, с точки зрения разведочного бурения, а именно: - исключается дополнительное увлажнение, а также размыв керна и забоя; - исключается возможность загрязнения и увлажнения шлама, а также смешивание разностей шлама, вынесенных с разных горизонтов. Ну и конечно исключается такой важный пункт, как доставка воды к скважинам. Существенная причина, препятствующая широкому использованию данного метода, заключается в геолого-гидрогеологическом ограничении возможности бурения: продувание забоя наиболее целесообразно и эффективно проводить в скважинах, не содержащих воду в жидком состоянии. 2) При шнековом способе бурения мягких и рыхлых пород разрушение породы на забое производят вращающимся долотом различных конструкций, разрушенная порода транспортируется с забоя на дневную поверхность шнеками, представляющими собой единый винтовой транспортер. Геологическая документация при шнековом бурении затрудняется частичным перемешиванием разрушенной породы в процессе ее транспорта шнеками. Пробы можно отбирать при непрерывной или при периодической углубке скважины. При шнековом бурении кольцевым забоем применяют магазинные шнеки и специальные коронки. Но шнековое бурение имеет свойство искривлять ствол скважины, что также сказывается на структуре и свойствах отобранных монолитов. В настоящее время в городах, в условиях плотной городской застройки, развитой сети коммуникаций и активизации техногенных процессов, все больше возникает необходимость в использовании «малогабаритного», но и мало применяемого, ударно-вращательного ручного способа бурения в рыхлых породах. Большим недостатком ручного бурения всегда являлась его низкая производительность и высокая трудоемкость. Поэтому, не занижая достоинств ударно-вращательного способа бурения, особенно в период все возрастающей его потребности, следует сейчас вернуться к его активному внедрению с обязательным условием механизации процесса. Подробнее о бурении скважин шнеками можно прочитать здесь 3) Вибрационное бурение основано на принципе передачи буровому инструменту направленных колебаний, создаваемых вибропогружателем. Частота колебаний существующих вибропогружателей составляет от 1200 до 2000 в минуту, а амплитуда колебаний от 1,5 до 10 мм. Вибропогружатели применяются в двух вариантах: с жестким креплением к бурильным трубам и со свободной опорой на специальную плиту – наковальню, в последнем случае вибропогружатель называют вибромолотом. Инструмент для вибрационного бурения состоит из зондов и бурильных труб. Зонды, практически, те же, что и стаканы при ударно-канатном бурении. Для бурения связных глинистых грунтов применяют зонды с одной прорезью, для бурения слабосвязных грунтов – зонды с клапаном. Подробнее о вибрационном бурении можно прочитать здесь 4) При бурении ударно-канатным способом, когда разрушение породы на забое производится повторными ударами наконечника, подвешенного на тросе (канате), в качестве наконечника применяют: в связных породах – буровой стакан, в несвязных – желонку, в полускальных – долото. Безнасосное бурение Безнасосным называется такая разновидность вращательного колонкового бурения, при которой в результате расхаживания бурового снаряда создается призабойная обратная циркуляция. Безнасосное бурение применяется в мягких и средней твердости породах: 1) для повышения выхода керна при пересечении пород и полезных ископаемых, подверженных размыванию промывочной жидкостью (мягкие железные руды, бокситы, бурый уголь и т. п.); 2) при значительных (вплоть до катастрофических) поглощениях промывочной жидкости; 3) для получения образцов с ненарушенной структурой и естественной влажностью при инженерно-геологических изысканиях; 4) для сохранения химического состава грунтовых или пластовых вод при гидрогеологических исследованиях; 5) при затруднениях со снабжением буровых вышек водой. Безнасосное бурение можно применять только при условии, если в скважине имеется столб жидкости. Если отсутствует естественный приток воды, необходимо ее периодически (перед спуском снаряда) подливать через устье скважины. При подъеме колонкового снаряда над забоем скважины на некоторую величину (рис. 66, а) шаровый клапан 2 перекрывает отверстие в ниппеле 3, в результате чего в пространстве над керном создается пониженное давление. Промывочная жидкость, захватывая частицы шлама, из скважины устремляется в колонковую трубу 5.  При движении снаряда к забою (рис. 66, б) основная часть жидкости под давлением со стороны керна проходит по каналам переходника 4 и ниппеля 3, открывает клапан 2 и через отверстия в шламопроводящей трубке 1 изливается в скважину. В связи с тем, что циркулирующая в призабойной зоне жидкость обогащается шламом, целесообразно в буровой снаряд включать шламовую трубу. В качестве породоразрушающего инструмента при бурении пород средней твердости используются стандартные твердосплавные коронки. Основные параметры технологического режима безнасосного бурения — частота расхаживания снаряда, высота его подъема над забоем при расхаживании, осевая нагрузка на коронку и частота вращения снаряда. Характеристика безнасосного бурения Частота расхаживания снаряда зависит от характера буримой породы. Чем больше плотность и буримость породы, тем чаще нужно расхаживать снаряд. Высота подъема снаряда над забоем тесно связана с частотой расхаживания. Чем больше частота расхаживания, тем меньше может быть высота подъема. Осевая нагрузка на коронку выбирается соответственно диаметру бурения в пределах 1,5—2 кН при бурении мягких, глинистых пород и 8—12 кН при бурении плотных пород средней твердости. Частота вращения снаряда при безнасосном бурении подбирается из расчета средней окружной скорости коронки в пределах 0,6—0,8 м/с Заклинивание керна производят затиркой всухую. При безнасосном бурении на поверхности керна образуется глинистая корочка с затертым в нее шламом, защищающая керн в процессе бурения от разрушения. Перед укладкой керна в ящики необходимо шламовую корочку с его поверхности удалить. КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ БУРЕНИЯ Иногда при проходке одной скважины необходимо рационально применять несколько видов бурения, каждый из которых будет оптимален в определённых горно-геологических условиях. Для этого зачастую применяется комбинированный метод бурения, сочетающий или поинтервально чередующий различные способы и виды бурения. Например, вблизи от поверхности земли горные породы (грунты) особенно разнообразны по физико-механическим свойствам, поэтому бурение неглубоких скважин при инженерно-геологических изысканиях, поисково-съёмочных работах, разведке нерудных строительных материалов часто производится комбинированным способом. Для проходки этих скважин (глубиной обычно 40—50 м) выпускаются передвижные и самоходные установки, которые позволяют сочетать несколько способов бурения. При бурении прослойки пород выше средней крепости эти установки работают по принципу ударно-канатного бурения, а в слабых грунтах - по принципу вращательного бурения. При детальной разведке глубокими скважинами многих полезных ископаемых бескерновое бурение часто сочетается с колонковым. При этом мощная толща пород, не содержащих полезного ископаемого, пробуривается бескерновым способом на форсированном режиме, а толща пород, вмещающая полезное ископаемое, проходится колонковым способом при тщательном отборе керна. Комбинированное бурение применяется при глубоком бурении на нефть и газ: мощные толщи вязкопластичных пород бурятся роторным способом, а скальные породы — с помощью Турбобуров и Электробуров. Находят применение и комбинированные буровые станки, которые могут работать и по принципу ударно-канатного бурения, и по принципу вращательного бурения. Опорное бурение — проведение системы исследовательских скважин с целью получения опорных данных, служащих основой проектирования объёмов и видов региональных и поисковых работ, а также технологического процесса строительства скважин. Геологическое опорное бурение применяется при региональных геологоразведочных работах для изучения геологического строения и геологической истории крупных геоструктурных элементов и научного обоснования наиболее перспективных направлений геологоразведочных работ на нефть, газ и другие полезные ископаемые. Как правило, опорные скважины закладываются по данным региональных геофизических исследований (аэромагнитных, гравиметрических, сейсмических и др.) в наиболее благоприятных структурных условиях. Бурение их производится с отбором керна обычно до кристаллического фундамента, а в областях глубокого его залегания — до технически возможных глубин. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Данный реферат является завершенной работой, в котором, на основе выполненных исследований, изложены научно обоснованные методики и разработки, имеющей важное значение в области технологии бурения и освоения скважин. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Анализ параметров бурения скважин с использованием роторных управляемых систем / М.В. Двойников, В.А. Ерофеев, А.А. Куншин, В.А. Морозов // Международной научно-практической конференции- СПб, «ЛЕМА». 2016. – С.93–94. 2. Балденко, Д.Ф. Одновинтовые гидравлические машины / Д.Ф. Балденко, Ф.Д. Балденко, А.Н. Гноевых // В 2т.-М.: ООО «ИРЦ Газпром». – 2007. – Т.2. Винтовые забойные двигатели – 470 с. 3. Wikipedia |
СП 11-105-97 Часть I. Общие правила производства работ Приложение Г (рекомендуемое)