Глава 5. Технология бурения геологоразведочных скважин

5.1. Выбор очистного агента.

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

В данном проекте я выбрал в качестве промывочной жидкости глинистый раствор, которые применяют при бурении рыхлых, трещиноватых и неустойчивых пород, склонных к обвалам и поглощению промывочной жидкости. Растворы приготовляются на поверхности из местных глин или глинопорошков.

5.2. Выбор параметров режима бурения

Под параметрами режима вращательного бурения с промывкой (продувкой) подразумевают осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент, частоту его вращения и расход очистного агента. Технико-экономические показатели бурения зависят от правильного выбора совокупности технологических параметров. Параметры режима бурения рассчитываются в зависимости от типа бурения (алмазного, твердосплавного, бескернового) и устанавливаются согласно технической характеристике бурового станка и насоса.

Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент определяется по формуле, кН:

Р_ОС = р_О D

где р_О – удельная нагрузка, кН/м; D –диаметр породоразрушающего инструмента, м.

Частота вращения породоразрушающего инструмента определяется по формуле, об/мин:

60V

n = –––––

D

где D – наружный диаметр, м; V - окружная скорость, м/с.

Расход промывочной жидкости, подаваемой на забой при колонковом бурении, производится с учетом следующих двух условий очистки скважины от шлама.

1. Из условий эффективной очистки забоя скважины от шлама и охлаждения породоразрушающего инструмента по формуле, л/мин:

Q = KD

где D – наружный диаметр коронки, м; K – удельный расход промывочной жидкости, л/мин на 1 м диаметра коронки.

2. Из условий очистки ствола скважины от шлама и выноса разрушенной породы с забоя на поверхность необходимое количество промывочной жидкости определяется по формуле, л/мин:

Q = V_восх* pp/4* (D_скв² - D_б.т.²)

D_скв - диаметр скважины

D_б.т. - диаметр бурильных труб

V_восх - скорость восходящего потока

По этой же формуле рассчитывается расход промывочной жидкости при бескерновом бурении.

Слой 1

• Осевая нагрузка Р = Р0*D_дол = (100/200)*0.093= (9,3/18,6) кН

Р0 для шарошечных долот- 100/200

D_дол = 0,093 м

Частота вращения (об/мин) n = (60*Vокр.) / 3,14* D_дол

n = (60*(0,8/1,4))/3,14*0,093

Vокр. окружная скорость=0,8/1,4

D_дол = 0,093 м

• Расход промывочной жидкости определяется по формуле:

Q = V_восх* pp/4* (D_скв² - D_б.т.²)

D_скв - диаметр скважины = 0,93дм

D_б.т. - диаметр бурильных труб = 0,837 дм

V_восх - скорость восходящего потока = 480 дм/мин.

Q = 480*0.785*((0,93)² – (0,837)²) =61,9 л/мин

Слой 2

• Осевая нагрузка Р = Р0*D_дол=(100/200)*0.076=(7,6/15,2)

Р0 =100/200 (для шарошечных долот)

D_дол = 0,076 м (для шарошечных долот)

• Частота вращения (об/мин)

n = (60*(0,8/1,4))/3,14*0,076=(201,13/351,99)

• Расход промывочной жидкости

D_скв - диаметр скважины = 0,76 дм

D_б.т. - диаметр бурильных труб = 0,684 дм

V_восх - скорость восходящего потока = 480 дм/мин.

Q = 480*0.785*((0,76)² – (0,684)²) =41,4л/мин

Слой 3

• Осевая нагрузка Р = Р0*D_дол=(80/160)*0.059=(4,72/9,44)

Р0 для однослойных алмазных коронок=80/160

D_дол=0,059 (для алмазной коронки)

• Частота вращения (об/мин)

n = (60*(1,0/2,0))/3,14*0,059=(323,87/647,74)

Vокр. -1,0/2,0

D_скв - диаметр скважины =0,059 м.

• Расход промывочной жидкости

Q = KD

D – наружный диаметр коронки = 0,059 м.

K – удельный расход промывочной жидкости, л/мин на 1 м диаметра коронки =600/900

Q=(600/900)*0,59 =35,4/53,1

Слой 4

• Осевая нагрузка Р = Р0*D_дол=(60-100)*0.059=(4,72/9,44)

Р0 = 60-100 (для твердосплавной коронки)=

D_дол=0,059 м.

• Частота вращения (об/мин)

n = (60*(1,0/1,5))/3,14*0,059=(323,87/485,80)

Vокр.= 1,0/1,5 (для твердосплавных коронок)

D_скв=0,059 м

• Расход промывочной жидкости

Q = KD

D – наружный диаметр коронки = 0,059 м.

K – удельный расход промывочной жидкости, л/мин на 1 м диаметра коронки =1000/1500

Q=(1000/1500)*0,059 =59/88,5

Слой 5

• Осевая нагрузка Р = Р0*D_дол=(80/160)*0.059=(4,72/9,44)

Р0 для однослойных алмазных коронок=80/160

D_дол=0,059 (для алмазной коронки)

• Частота вращения (об/мин)

n = (60*(1,0/2,0))/3,14*0,059=(323,87/647,74)

Vокр. -1,0/2,0

D_скв - диаметр скважины =0,059 м.

• Расход промывочной жидкости

Q = KD

D – наружный диаметр коронки = 0,059 м.

K – удельный расход промывочной жидкости, л/мин на 1 м диаметра коронки =600/900

Q=(600/900)*0,59 =35,4/53,1