Основы бурения скважин

28

1. Задачи, объемы и сроки проведения буровых работ

Разведка производится бурением геологоразведочных скважин в количестве двенадцать штук, средней глубиной 300 метров. Объем буровых работ составляет 3505 погонных метров.

Буровые работы планируется Геологической задачей буровых работ является предварительная разведка участка «Йоа- Березитовый»; находящегося в северо-восточной части Таймырского полуострова. Бурение производится по отдельным линиям на россыпепроявлениях золота с целью оценки запасов.

Производить в зимний период (сентябрь-май) в течение двух лет.

Начало работ - октябрь 2000г.

Окончание работ - декабрь 2002г.

2. Географо-экономическая характеристика района работ

Территория проектируемых работ расположена в северо-восточной части Таймырского полуострова в Ленивенско-Челюскинской структурной фациальной зоне. Рельеф площади характеризуется грядово-увалистыми поверхностями на выходах коренных пород палеозойско-протерозойских пород и прилегающих к ним плоской морской аккумулятивной равнины, изрезанной речной и ложковой сетью. Абсолютные высотные отметки варьируют от 335м (г.Аструна) до 10м, относительные превышения над днищами долин 100-170м.

Климат района - морской арктический, с 10 ноября по 30 января - стоит полярная ночь, а с 13 мая по 6 августа солнце не заходит - длится полярный день. Средняя температура самого холодного месяца января -34С, хотя в некоторые дни морозы могут достигать -55С. Снежные пурги случаются редко, не чаще двух раз в месяц. Летний период не большой, он длится со второй половины июня до середины августа. Средняя температура лета +8С, но в отдельные дни может доходить до +30С.

Растительный мир не богат и представлен в основном мхами и лишайниками, важнейшим представителем полярной фауны является дикий северный олень, полярные волки.

Гидрогеологическая сеть территории принадлежит бассейнам рек Серебрянки и Кунар. Все реки вскрываются в середине июня, ледостав происходит в конце сентября. Зимой реки полностью промерзают.

Гидрогеологические условия площади рудопроявления практически не изучены. В процессе поисковых работ проводились лишь простые гидрогеологические работы, включающие ежемесячные замеры уровня грунтовых вод, в скважинах положение которого относительно дневной поверхности варьируют от 15 до 30 м.

Единственным жилым населённым пунктом района является поселок Челюскин с пограничной заставой и аэродромной службой. Аэродром способен принимать самолеты АН-26, АН-2, летом вертолеты. Материально техническое обеспечение поселка осуществляется, в основном, летней навигацией по Севморпути.

Экономически район практически не освоен (населенные пункты и дороги отсутствуют, для транспортировки груза и персонала используется авиация), но в последние годы перспективы его развития в связи с обнаружением месторождений золота, редких металлов, редких камней на архипелаге северная земля в первую очередь связана с коренной и россыпной золото и платиностностью.

3. Геолого-технические условия бурения

Площадь участка составляет 195 кв.км (прил. 3). В его геологическом строении принимают участие метаморфизованные вулканогенные породы основного состава (модинская толща, нижняя подтолща - PRmd1), метаморфизиванные вулканогенные породы кислого состава (модинская толща. Верхняя подтолща - PRmd2), согласные со структурами отдельные интрузивные тела метагаббро (северобыррангский комплекс - vPRsb) и четвертичные отложения.

В структурном отношении участок представляет собой сложную складчатую систему. Породы испытали интенсивное смятие с образованием много порядковых линейных и изоклинальных складок, северо-восточного простирания, нарушенных разрывными нарушениями различных направления, часто осложняющих геологические границы. Падение слоистости пород на северо-запад и юго-восток под углом 40-70о. На участке развиты многочисленные со складчатые кварцево-жильные зоны общего северо-восточного простирания, представляющие собой серию сближенных, часто будинированных жил, местами соединяющихся между собой многочисленными прожилками с образованием так называемых линейных штокверков. Преобладающая мощность жил в таких штокверках 0,2-0,8м. Кроме того, часто прослеживаются отдельные кварцевые жилы, либо скопления отдельных жил без признаков соединения между собой зонами прожилкования. Мощность таких жил колеблется от 0,5м до 4 м. Кварц обычно брекчирован, редко с тонкой вкрапленностью пирита.

Ближе к западной части участка, в междуречье правых притоков р.Серебрянки и левых притоков р. Кунар, наряду с кварцево-жильными зонами и жилами кварца широко развиты линейные поля и зоны лиственитов, сформировавшихся в результате гидротермально-метасоматической проработки метаморфизованных вулканогенных пород основного состава. Аналогичное линейное поле лиственитов, прослеживается на востоке участка вдоль разрывного нарушения северо-северо-восточного простирания. Ширина его от 250 м до 900 м.

Листвениты представляют собой зернисто-сланцевую породу карбонат кварцевого состава, желто-зеленоватого цвета, часто с сульфидной минерализацией (пирит, халькопирит, борнит). Среди лиственитов часто наблюдаются реликты измененных в различной степени, метабазитов субстрата, в которых также отчетливо следится сульфидная минерализация.

При проведении ГГС-50 с общими поисками на Челюскинской площади по основному проекту в поисково-съемочных маршрутах было проведено точечное и штуфное опробование ряда объектов потенциально перспективных на рудное золото. По результатам спектрозолотохимического анализа из лиственитов, линейных кварцевожильно-прожилковых штокверков и жил кварца содержание рудного золота в них составляет от 0,2 г/т до 50 г/т (граф. П.1.3).

В результате поисков россыпного золота на Челюскинской площади Северного Таймыра в 1985-1988 гг. были выявлены погребенные палеороссыпи юрского возраста (Кунарская, Серебрянская), оконтуривающие выделенный поисковый участок "Кунар-Серебрянка" с севера и запад юго-запада, а с востока выявлена четвертичная аллювиальная россыпь р.Ханневича

При проведении комплексной аэрогеофизической съемки геофизической службой ГГП ЦАГРЭ в пределах поискового участка "Кунар-Серебрянка" выделены две крупные комплексные аномалии, интерпретируемые как высокоперспективные в отношении золотого оруденения.

Местоположение участка "Канар-Серебрянка" на водоразделе верхних течений рр.Кунар, Ханневича и правых притоков р.Серебрянка, оконтуривание его золотоносными россыпями, широкое развитие линейных полей и зон лиственитов, кварцевожильно-прожилковых линейных штокверков и кварцевых жил, наличие пунктов золоторудной минерализации, результаты комплексной аэрогеофизической съемки (Комплексная аэрогеофизическая съемка …, 1997) позволяют утверждать о высокой степени перспективности участка на выявление в его границах значимого золоторудного объекта.

4. Выбор конструкции скважин и способа бурения

4.1 Обоснование выбора конструкции скважин

Геологический разрез представлен осадочными, метаморфическими породами. В данном разрезе имеются два участка с осложненными зонами. Первый участок находиться на интервале от 0 до 30 метров, на данном участке происходит растепление, обрушение стенок скважины. На интервале от 80 до 90 метров находятся кварцево-жильные образования и березиты с повышенной трещиноватостью, на этом участке происходит поглощение промывочной жидкости.

Общую глубину скважины берём равной 300 метов, вследствие того, что полезное ископаемое (кварцево-жильные образования и листвениты) залегает на глубине 260-285 метров. К этой глубине добавляем еще 15 метров, для достоверности подсечения подошвы и возможности исследования пласта геофизическими приборами.

Для конструкции данной скважины наиболее рационально выбрать 3 ступени, как минимально возможное число для исследуемого геологического разреза. Конечная ступень скважины будет в интервале 30-300 метров, диаметром 59 мм, так как на этом интервале находится осложненная зона. Вторая ступень будет находиться в интервале от 3 до 30 метров, диаметр второй ступени возьмем, на размер больше чем диаметр предыдущей ступени, равный 76 мм. На глубине от 0 до 3 м будет находиться первая ступень, диаметром 93мм.

В соответствии с данной конструкцией скважины потребуется две колонны обсадных труб. Использовать будем обсадные трубы ниппельного соединения. Первая колонна (направляющая) на глубине от 0 до 3м, диаметром 89 мм. Вторая колонна предназначена для закрепления неустойчивых стенок скважины на интервале от 3 до 30 м. Диаметр второй обсадной колонны 73мм. Башмаки обсадных колон, с целью герметизации зазора между стенкам скважин и обсадными трубами, следует зотампонировать цементным раствором, а сверху на трубы установить пеньковые сальники.

4.2 Обоснование выбора способа бурения

В данном геологическом разрезе целесообразнее использовать вращательный способ бурения. Это обусловлено тем, что этот способ наиболее эффективен при бурении неклинящихся хрупких пород I- XII категорию по буримости при горизонтальном залегании рудных тел, что соответствует данному разрезу. Так же вращательный способ применяют и при бурении разрезов с небольшими по мощности слоями трещиноватых пород, в которых использовать ударно-вращательный способ вследствие вывалов кусков пород под воздействием ударных импульсов невозможно.

Так как данная сеть скважин предполагает поиск и предварительную разведку, то требуется взять керн по всей глубине скважины, поэтому следует применять колонковый способ бурения. Достоинствами колонкового способа являются возможность извлекать образцы горных пород, бурить скважины с относительно небольшим искривлением, бурить скважины на значительную глубину с относительно не высоким расходом энергии.

Вследствие того, что мы имеем сложный геологический разрез, применяем комбинированный способ бурения (твердосплавный и алмазный). Твердосплавный способ следует применять на интервале 0-30 м. Этот интервал представлен мягкими, рыхлыми породами, для бурения которых более эффективно использовать твердосплавные коронки, так как алмазные коронки имеют малый выход режущей кромки алмаза, что резко уменьшает механическую скорость бурения в рыхлых и мягких породах. В отличие от алмазных коронок, твердосплавные коронки имеют больший выход резца, что позволяет ему более глубже внедрятся в породу. Наиболее целесообразнее использовать твердосплавные коронки типа СМ4 и СМ5, как наиболее подходящие для бурения в данных условиях. Диаметры коронок выбираем 93мм. для первой ступени и 76мм. для второй ступени.

На интервале 30-300м следует использовать алмазные коронки, как более производительные для бурения вмещающих пород этого участка. Алмазные коронки, за счет высокой износостойкости, позволят существенно повысить параметры технологических режимов бурения; повысить механическую скорость бурения и длину рейса. Для представленных пород наиболее подходят алмазные коронки типа А4ДП предназначенные для бурения абразивных, среднезернистых пород VIII-IX категории по буримости.

5. Выбор бурового снаряда, оборудования и инструментов для ликвидации аварий

5.1 Обоснование выбора бурового снаряда

Породы, слагающие разрез в основном устойчивые, однородные, поэтому бурение скважин будем осуществлять с помощью одинарного колонкового снаряда высокооборотного алмазного бурения. Эти снаряды отличаются простотой конструкции и использование любых промывочных жидкостей. Они позволяют повышать механическую скорость бурения при высоком качестве опробования.

Верхний интервал представлен дробленными и трещиноватыми породами, их следует перебуривать одинарным колонковым снарядом твердосплавного бурения, при невысоких скоростях вращения снаряда.

Забойный снаряд алмазного бурения состоит из, расширителя секторного типа РСА-59 с кернорвательным кольцом, колонковой трубы диаметром 57 мм, переходника-центратора П-1, отсоединительного переходника с бронзовым кольцом и забойного амортизатора ЗА-7.

Бурильная колонна должна соответствовать выбранной конструкции скважины диаметром 59 мм. для высокооборотного бурения скважин диаметром 59 мм рекомендуется использовать легкосплавную бурильную колонну ниппельного соединения ЛБТН-54, длиной бурильных труб 4400 мм. достоинствами легкосплавных труб ниппельного соединения являются: малы коэффициент трения при вращении, малая вибрация снаряда, малая энергоёмкость.

Для подачи промывочной жидкости в бурильную колонну выбираем сальник типа СА.

Предусматривается следующая контрольно-измерительная аппаратура для предупреждения аварий: детектор износа труб ДИТ, толщномер Т-1, дефектоскоп, прибор ОМ-40. Прибор предупредительной сигнализации. Для измерения расхода промывочной жидкости в процессе бурения электромагнитный расходомер ЭМР-2

5.2 Выбор оборудования и инструментов для ликвидации аварий

Наиболее характерными и часто встречающимися авариями при бурении являются: обрыв и прихват снаряда, прижег коронки.

Выбор аварийного инструмента производится исходя из опыта выполнения подобных ликвидационных работ.

Метчики ловильные Д-57;

Колокола ловильные А-76;

Гидравлический труборез труболовка ТТ-59;

Метчик коронка МК-59;

Магнитная ловушка МЛ-59;

Вибратор забойный ВЗ-2;

Домкрат гидравлическийДГ-40;

Ударные бабы весом 150 и 160 кг.

Большую роль в успешной ликвидации аварии играет быстрота при проведении ликвидационных работ.

6.Технология бурения

6.1 Выбор очистных агентов

В верхнем интервале от 0 до30 м. Неустойчивая горная порода IV-VI категории по буримости. В следствии того, что бурение происходит в условиях вечной мерзлоты, для предотвращения растепления, и как следствие этого, обрушения стенок скважины бурение производим в сухую.

В интервале от 30 до 300 метров разрез представлен крепкими породами VII-IX категории по буримости. Так как в этом интервале мы используем, по проекту, высокооборотное алмазное бурение то целесообразней использовать эмульсионные растворы. Эмульсионные снижают вибрацию бурового снаряда, трение, износ бурильных труб и обладают высокой несущей способностью.

В качестве контрольно-измерительных приборов, для определения качества эмульсионных растворов, применяются специальные колбы для определения содержания масла в эмульсии и для определения концентрации эмульсии.

Количество промывочной жидкости при колонковом бурении рассчитывают по формуле:

VP=KCVPL м3;

Где :

VP=(7.4-6.3)Д2 - расход бурового раствора на 1 метр скважины, диаметром Д;

L ? общий метраж скважины с применением данного раствора;

КС ? коэффициент сложности по группам, принимаем КС=2.

VP=2*5*592*300= 10443000 м3.

6.2 Выбор породоразрушающих инструментов и технологических режимов бурения

Забурку скважины на интервале 0- 30 м. следует осуществлять шарошечным долотом. Далее, на интервале 3-30м. бурение производят коронкой СМ5 диаметром 76 мм. Осевую нагрузку на коронку определяют по формуле:

C=mP, Н

Где:

m- число резцов в коронке, для коронки СМ5 диаметра 76 мм. m=16,

Р-удельная нагрузка на резец, принимаем 1.0 кН.

С=6*1.0=6.0 кН

Частота вращения коронки рассчитывается по формуле:

n=38.2Јo0/(D1-D2) об/мин.

Где:

Јo0 - окружная скорость коронки, принимаем 0,8 м/с.

D1 и D2 - наружный и внутренний диаметры коронки по резцам, для коронки СМ5 - 76 мм D1= 76мм, D2=59мм=0.059м.

n=38.2*0,8/(0,076+0,059)=226 об/мин.

Расход промывочной жидкости определяется по формуле:

Q=gD1 л/мин;

Где: g - удельный расход жидкости на один сантиметр диаметра коронки, принимаем 12 л/мин по таблице 3[8] для VI категории по буримости.

Q=12*7.6= 91,2 л/мин.

В интервале от 30 до 300 метров породы абразивные, монолитные VII-IX категории по буримости. По таким породам эффективна алмазная коронка А4ДП диаметром 59 мм.

Осевую нагрузку на коронку рассчитывают по формуле:

С=pS, H;

Где:

р- удельная нагрузка на 1 см2 торца коронки;

S- площадь торца коронки

Удельную нагрузку, по монолитным породам, рекомендуется принимать 1 кН/см2.

Площадь торца коронки составит:

S=рD2H/4- рD2B/4 см2;

D1=5.9cm, D2=4.2cm.

S=3.14(5.92-4.22)/4=13 cm2

C=1.0*13=13kH.

Частота вращения коронки рассчитывается по формуле:

n=38.2Јo0/(D1-D2) об/мин.

Где:

Јo0 - окружная скорость коронки, м/с.

D1 и D2 - наружный и внутренний диаметры коронки по резцам, для коронки СМ5 - 76 мм D1= 59мм, D2=42мм=0.042м.

Окружную скорость по этим породам следует принимать согласно рекомендациям ВИТР 4-4.5 м/с. Для высокоскоростного бурения принимаем максимальное значение 4.5 м/с.

n=38.2*4,5/(0,059+0,042)=1562,7 об/мин.

Расход промывочной жидкости можно рассчитать по формуле:

Q=р(D2-d2)хл/4, об/мин;

Где: D,d - диаметр коронки и бурильных труб, м.

хл- скорость восходящего потока промывочной жидкости м/с. рекомендуется 0,35-0,6. При бурении абразивных пород с промывкой скважины промывочной жидкостью малой вязкости скорость восходящего потока принимают по максимуму 0,6 м/с. Тогда

Q=3,14(0,0592-0,0542)0,6/4=26 л/мин.

Для бурения скважин диаметром 59 мм по абразивным породам ВИТР рекомендует принимать 25-35 л/мин.

На интервале 80-87 м разрез представлен породами повышенной трещиноватости IX категории по буримости. На этом интервале идет интенсивное поглощение промывочной жидкости. Для бурения используем одинарный колонковый снаряд с алмазной коронкой А4ДП диаметром 59 мм

Осевую нагрузку рассчитываем по формуле:

С=pS, H;

р=0,9 кН/см2, S=13см2

С=0,9*13=11,7 кН;

Частоту вращения по абразивным трещиноватым породам понижают в зависимости от степени трещиноватости( для сильно трещиноватых до 180- 200 об/мин). Вследствие того, что породы устойчивые принимаем на этом интервале частоту вращения принимаем 600 об/мин.

Расход промывочной жидкости можно рассчитать по формуле:

Q=р(D2-d2)хл/4, об/мин;

Где: D,d - диаметр коронки и бурильных труб, м.

хл- скорость восходящего потока промывочной жидкости.

Q=3.14(0.0592-0.0542)*0.75/4=33 л/мин.

По рекомендации ВИТР принимаем Q=40 л/мин.

7.Тампонирование скважин

В геологическом разрезе имеется зона осложнений, в интервале 80-87м. В этой зоне залегают трещиноватые Кварцево-жильные образования. На этом интервале возможно поглощение промывочной жидкости. Величина раскрытия трещин д=3мм., интенсивность поглощения частичное, подземные воды отсутствуют. При тампонировании данного интервала можно использовать цементные растворы и их разновидности: глинистые и полимерные пасты, синтетические смолы. Задачей тампонирования является кольматация трещин на данном интервале разреза. Связи с величиной раскрытия трещин д=3мм. и с экономической точки зрения целесообразней всего использовать глинисто-цементную смесь, в качестве используем опилки как наиболее доступные и дешёвые.

Рассчитываем объем тампонажной смеси требуемой для кольматации зоны осложнения по формуле

VP=K[рD2(N+h0+h1)/4] м3;

Где: К- коэффициент, зависящий от радиуса проникновения смеси(1-5) проектом предусматривается К=2;

D- диаметр скважины, м;

N- мощность трещиноватой зоны N=7м;

h0,h1- мощность заполнения раствором выше и ниже мощности трещиноватости пласта h0=h1=3м.

VP=2[3,14*0,0592(7+3+3)/4]=0,087 м3;

Состав сухой смеси: глины-60%, цемента-20%, опилок-10%, воды-10%.

Количество сухой смеси для приготовления тампонажного раствора определяем по формуле:

Gcc=VP/[?(ai/pi)+m?(bi/pi)] т;

Где: VP-объем тампонажной смеси;

?(ai/pi)-отношение массовых долей к плотности компонентов в сухой смеси;

?(bi/pi)-отношение массовых долей компонентов жидкости к их плотности;

m-водоцементное отношение;

Gcc=0,174/[(0,6/3,15)+(0,2/1,6)+(0,1/0,04)+0,6(0,1/1)]=0,06 т.

Исходя из этого количество цемента равно:

Gц=0,06*20/100=0,012т;

Количество глины равно:

Gг=0,6*0,06=0,036 т;

Количество опилок равно:

Gо=0,06*0,1=0,06 т;

Количество воды равно:

GВ=0,06*0,01=0,06 т.

Плотность тампонажного раствора находим по формуле:

p=(Gcc+GB)/Vp т/м2;

Для тампонирования трещиноватых зон залегающих на глубине 150-200м. С плохой проницаемостью поглощающих горизонтов при тампонировании однорастворочными смесями, можно применять способ тампонирования с помощью пакеров. СКБ ВПО «Союзгеотехника» для тампонирования скважин диаметром 59мм. разработало комплект тампонажного инструмента ТУ-7, состоящего из герметизатора, пакеров и смесителя. Для тампонирования данной зоны требуется только два пакера опускаемых на бурильных трубах. Два пакера на бурильных трубах устанавливают на заданной глубине выше и ниже трещиноватой зоны. Затем через бурильную колонну прокачивают тампонажную смесь под давлением, тампонажная смесь проникает в трещины. Для тампонирования зоны закачивают рассчитанный объем тампонажной смеси.

Для проведения исследований в зоне осложнений требуется контрольно-измерительная аппаратура. Для измерения диаметров скважин используют каверномер КМ-38, его опускают в скважину на каротажном кабеле. Глубину залегания, число и мощность проницаемых зон, интенсивность поглощения промывочной жидкости используют расходомер ДАУ-3М. Уровень воды в скважине замеряется хлопушей. Для определения гранулометрического и минерального состава используют боковые пробоотборники БП. Для определения параметров тампонажной смеси предусмотрено использовать набор приборов: Конус «АзННИ», прибор ВИКА, имитатора для определения закупоривающей способности и прибор Микаэлиса.

8.Выбор оборудования и контрольно-измерительных приборов «КИП»

8.1 Обоснование выбора бурового оборудования и КИП

Площадь проектируемых работ располагается в зоне экстремальных географических и климатических условий. Бурение производится в зимний период в течении двух лет. Рельеф местности спокойный, проектом предусмотрено высокооборотное алмазное бурение, поэтому используем высокооборотные буровые установки типа УКБ-4П. Достоинства УКБ-4П: малые затраты времени на монтажно-установочные работы, более благоприятными условиями для рабочих.

Техническая характеристика установки:

Установка представляет собой комплекс бурового и электрического оборудования, сведенный в один технологический блок, перевозимый без разборки. Установка предназначена для бурения вертикальных и наклонных геологоразведочных скважин алмазными и твердосплавными коронками, с отбором керна колонковыми снарядами и снарядами ССК.

В качестве привода предусмотрено использовать электродвигателя. Электроэнергия вырабатывается дизелем Д37Е-С2 с воздушным охлаждением и запуском от пускового двигателя.

В состав бурового оборудования установки входят: грязевый насос НБ3 120/40 ,труборазворот РЕ-1200, элеватор М3-50-80. В соответствии с уже выбранными размерами бурильных, колонковых и обсадных труб выбираем вспомогательный инструмент: ключи корончатые типа КК, ключи шарнирные трубчатые типа КШ служащие для свинчивания и развинчивания бурильных труб и забойных снарядов. Вспомогательный инструмент для осуществления спускоподъемных операций: подкладные вилки, разъемные хомуты, вертлюг-амортизатор.

Выбор талевой системы.

Выбор талевой системы начинают с выбора каната. Разрывное усилие каната определяют по формуле:

P1=mI PЛ, Н;

Где:mI=3-3.5-запас прочности,

РЛ- грузоподъемность лебедки;

P1=3,5*32=112 кН.

Таким образом, по ГОСТу3077-69 выбираем канат 15,0-Г-1-СС-Л-Н-170

Где: 15,0- диаметр каната, Г - грузовой, 1- марка проволоки; оцинкован по группе СС; Л - левой крестовой свивки; Н - нераскручивающийся с разрывным усилием маркировочной группы по временному сопротивлению разрыву 1700 мПа.

Минимальное количество роликов в талевом блоке определяют из выражения:

k?Q/2PЛ

k?20/2*32=0,3 принимаем к=1

в кронблоке

к1=к+1=1+1=2.

КИП для контроля параметров режимов бурения установки УКБ-4П применяют те приборы, которые установлены на станке и насосе (дрилометры, манометры, электроприборы).

8.2 Обоснование выбора для приготовления промывочных жидкостей

В качестве промывочных жидкостей используется эмульсионный раствор на основе сульфатных мыл. Приготавливают раствор в эмульгаторе, непосредственно на буровой. Воду получают путем таяния снега.

Расход промыворчной жидкости на буровую установку в сутки расчитываемпо формуле:

Q=[(Y1+Y2+Y3)nC]/mC m3/сут;

Где: Y1- объем скважины;

Y2-объем резервуаров и отстойноков 2-5 м3

Y3- потеря промывочной жидкости, зависит от трещиноватости горной породы, в среднем

Y3=(2-5)Y1;

nC- число одновременно бурящихся скважин.

mC -время использования промывочной жидкости.

Y1=рD2L/4 m3;

Где: D- диаметр скважины

L- глубина скважины;

Y1=3,14*0,0592*300/4=0,82 м3;

Y3=4*0,82=3,28

Q=(0,82+3+3,28)2/2=7,1 м3/сут;

8.3 Обоснование выбора средств очистки промывочной жидкости от шлама

Для очистки промывочной жидкости от шлама применяют гидроциклонные установки, состоящие из гидроциклона и насоса с электроприводом. Гидроциклонные установки принудительно очищают структурированные промывочные жидкости как эмульсионные растворы.

8.4 Выбор бурового здания

Буровое здание установки УКБ-4П представляет собой объемную металлоконструкцию, обшитую алюминиевыми панелями с теплоизоляционной прослойкой. Тип здания ПБЗ-4, размеры 7500х3160х2500. В светлое время суток освещение естественное, а в ночное искусственное электрическое. Система обогрева помещения - электрическая с помощью электротенов. В холодное время года температура в здании поддерживается не ниже +150 С. Электроснабжение осуществляется от дизельной электростанции, напряжение в сети 380 В.

8.5 Выбор тампонажного оборудования

Для приготовления цементного раствора применяют цементосмесительные машины СМ-4М. Она предназначена для доставки сухого цемента и приготовления раствора для тампонирования. Так для тампонирования непосредственно применяется комплект для тампонирования ТУ7 состоящий из герметизатора устья скважины, пакера для герметизации ствола скважины и смесителя для тампонирования с непосредственным смешиванием жидкого ускорителя перед тампонированием в скважине.

8.6 Составление геолого-технического наряда

Установка УКБ-4П с приводом станка от электродвигателя АО2-71-4 мощностью 22кВт. Максимальное усилие подачи на забой 40 кН, вверх 60 кН. Максимальная производительность насоса 120 л/мин, с давлением 0,2 кПа. Все эти данные соответствуют рассчитанным режимам для твердосплавного и алмазного породоразрушающего инструмента.

Таким образом, установка УКБ-4П является наиболее рациональной для бурения геологоразведочных скважин на участке "Канар-Серебрянка".

9. Эмульсионные промывочные жидкости

При алмазном бурении широко применяются специальные эмульсионные промывочные жидкости, которые помимо выполнения основных функций промывки (охлаждение породоразрушающего инструмента и удаление с забоя разрубленной породы), обладают повышенными смазочными и антивибрационными свойствами и активно воздействуют на весь процесс разрушения горных пород. Такими свойствами при различной степени активности в зависимости от характера горных пород и степени минерализации вод обладает ряд жидкостей.

Наибольший и практический интерес представляют жидкости, которые приготавливаются из товарных продуктов нефтеперабатывающей, химической, лесотехнической промышленности и апробированы в лабораторных и производственных условиях.

Эмульсии из кожевенной эмульгирующей пасты.

Кожевенная паста - товарный продукт, выпускаемый отечественными нефтеперобатывающими заводами, представляет собой минеральное масло средней вязкости, загущенное натровыми мылами синтетических жирных кислот.

Пасту вводят в воду в соотношении от 1:2000 до 1:50, т.е. в концентрации 0,5-2,0?. Указанная концентрация является оптимальной для снижения коэффициента трения, повышения механической скорости бурения и стойкости алмазных коронок.

Эмульсия на основе омыленной смеси гудронов.

Омыленную смесь гудронов применяют в качестве эмульгирующей добавки к промывочным растворам при алмазном бурении. Для её приготовления могут быть использованы гудроны технических или растительных жиров или их смесей.

Техническая характеристика смеси гудронов

Кислотное число, мг КОН 60 -70

Число омыления, мг КОН 180 - 200

Молярная масса 475 - 522

Плотность, г/см3 0.975

Содержание жирных кислот, высвобождаемых при омылении. ? 52.4- 64

Температура застывания, 0С ?0

Смесь гудронов нетоксична, а приготовленная на ее основе эмульсия безвредна; эмульсия ОСГ снижает поверхностное натяжение воды на границе с воздухом; это свойство смеси гудрона способствует увеличению механической скорости.

Оптимальная концентрация ОСГ в промывочной жидкости находится в пределах 1,5 - 2,5 ?, зависит от состава смеси гудронов (СГ) и типа горных пород и уточняется лабораторным путем.

Мылонафтовые эмульсии

Мылонафт - это вещество, представляющее смесь натровых мыл нафтеновых кислот, собственно нафтеновых кислот, небольшого количества минерального масла и воды. Преимуществом мылонафта является содержание в нем органических кислот, обладающих наибольшей маслянистостью.

Оптимальная концентрация мылонафта в эмульсии составляет 0,5 -1,0? по массе, при этом количество масляной добавки в виде свободных нафтеновых кислот колеблется в пределах 0,25 -0,5?.

Эмульсии на основе сульфатных мыл.

Сульфатные мыла являются промежуточным продуктом целлюлозно-бумажного производства при изготовлении таллового масла; товарный продукт представляет собой 60-62?-ный водный раствор сульфатного мыла следующего состава (?);

Омыленные и неомыленные жировые смоленые кислоты 47-53

Щелочь 6-8

Фенолы <1

Зола 9-10

Вода 32-36

Стабильность раствора сульфатного мыла сохраняется при жесткости воды 10·10-3 моль/л. Сульфатные мыла применяются с технической водой в концентрации 1-2%, в глинистых растворах - с концентрацией 4 % по массе.

Устранение влияния жесткости воды

Наиболее существенное влияние на эксплуатационные свойства эмульсионной промывочной жидкости оказывают степень жесткости воды, из которой готовится эмульсия, и в меньшей степени жесткость вод, поступающих в скважину в процессе бурения.

Хорошее защитное действие против разложения эмульсии в жесткой воде оказывают добавки небольшого количества (от 0,05 до 0,5 % от объема промывочной жидкости) неиогенных ПАВ типа ОП-7 и ОП-10. В этом случае образующиеся кальциевые и магниевые соли не коагулируют, а остаются в растворе в виде микрочастиц во взвешенном состоянии в стабильной дисперсной фазе.

Эмульсия получается более стабильной и однородной, если перед разведением в жесткой воде пасту предварительно тщательно перемешать с ОП-7 или ОП-10 до получения однородного эмульсола и только потом разводить водой.

Так же жесткие воды можно смягчить введением растворов электролитов: Na2CO3? NaOH (едкий натр), Na3PO4.

Количество химикатов, необходимое для смягчения воды, рассчитывают по формуле:

P=nV,

Где n- удельное количество химиката для воды данной жесткости, г/м3;

V -объем промывочной жидкости, м3.

Список используемой литературы

1.Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин/2тома Под ред. Е.А. Козловского - М: Недра, 1984.

2. Сулакшин С.С. бурение геологоразведочных скважин - М: Недра, 1994.

3.Воздвиженский Б.И., Голубцев О.Н., Новожилов А.А. разведочное бурение - М: Недра, 1979.

4. Кирсанов, Зиненко, Кардыш буровые машины - М: Недра, 1981.

5. Зварыгин В.И. Тампонажные смеси: Текст лекций /ГАЦМиЗ. - Красноярск,1998.

6. Зварыгин В.И. промывочные жидкости: Учебное пособие/ГАЦМиЗ. - Красноярск,1996.