Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Буріння свердловини глибиною 1000 метрів з метою розвідки вугільного пласта m3

ЗАТВЕРДЖЕНО

Наказ Міністерства освіти і науки

29 березня 2012 року № 384

Форма № Н-6.01

Лисичанський ордена Трудового Червоного Прапора гірничий технікум

Циклова комісія геологорозвідувальних дисциплін

БУРІННЯ СВЕРДЛОВИНИ

ГЛИБИНОЮ 840 МЕТРІВ З МЕТОЮ РОЗВІДКИ ВУГІЛЬНОГО ПЛАСТА h₆

Курсовий проект

з дисципліни «Буріння свердловин»

КП.5.05030106.00.00.01.ПЗ

Студента ІІІ курсу, групи 1БС-11/9

напряму підготовки 6.050301 Гірництво

спеціальності 5.05030106 Буріння свердловин

Цимбал В.О.

Керівник: Болотських Д.А.

Національна шкала ________________

Кількість балів: _____ Оцінка: ECTS_____

2013

Міністерство освіти і науки України

Лисичанський ордена Трудового Червоного Прапора гірничий технікум

Відділення	геологорозвідувальне
Циклова комісія	геологорозвідувальних дисциплін
Освітньо-кваліфікаційний рівень	молодший спеціаліст
Напрям підготовки	6.050301	Гірництво
Спеціальність	5.05030106	Буріння свердловин

З А В Д А Н Н Я

НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ СТУДЕНТУ

Цимбалу Владиславу Олександровичу

1. Тема проекту: Буріння свердловини глибиною 1000 метрів з метою розвідки вугільного пласта m₃ керівник проекту Болотських Дмитро Анатолійович.

2. Термін подання студентом проекту « 1 » січня 2013 року

3. Вихідні дані до проекту: геолого-технічні умови буріння

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки(перелік питань, які потрібно розробити)

Вступ 1.Загальна частина 1.1. Мета і завдання курсового проектування 1.2. Геологічний опис розрізу. 1.3. Гірничо-геологічні умови буріння.1.4.Методичні питання буріння. 2.Технічна частина. 2.1.Вибір способу буріння. 2.2.Вибір конструкцій свердловини. 2.3.Вибір промивальної рідини. 2.4.Вибір породоруйнівного інструменту. 2.5.Режим буріння. 2.6.Буріння по корисній копалині 2.7. Захід щодо підвищення якості бурових робіт. 2.8.Гідрогеологічні та геофізичні дослідження 2.9.Тампонування і цементування свердловин. 2.10. Вибір бурового обладнання.2.11. Перевірочні розрахунки.

3.Організація робіт 3.1.Промивне господарство. 3.2.Ремонтні роботи. 3.3. Електропостачання 3.4 . Забезпечення обладнанням і матеріалами 3.5. Транспорт і зв'язок 3.6.Режим роботи бурової бригади. 3.7.Монтаж-демонтаж і перевезення обладнання.

4. Охорона праці

5. Охорона навколишнього середовища і раціональне природокористування.

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)

Лист 1 Формату А1 Геолого-технічний проект

6. Дата видачі завдання « 20 » вересня 2013 року

Студент ____________ Цимбал В.О.

^{( підпис )}

Керівник проекту ____________________ Болотських Д.А.

^{( підпис )}

2.9.1. Буровой станок

2.9.2. Буровой насос.

2.9.3. Привод.

2.9.4. Буровая вышка и мачта.

2.9.5. Буровой инструмент средства механизации СПО и КИП.

2.10. Проверочные расчеты.

2.10.1. Определение веса бурового снаряда и обсадной колонны.

2.10.2. Расчет мощности на бурении.

2.10.3. Расчет бурильной колонны на прочность.

2.10.4. Расчет и выбор талевой системы и каната.

2.10.5. Расчет вертикальной нагрузки на вышку (мачты).

2.10.6. Расчет количество свечей поднимаемых на разных скоростях лебедки.

2.10.7. Расчет обсадной колонны на прочность.

3. Организация работ.

3.1. Промывочное хозяйство.

3.2. Организация работ буровой бригады.

3.3. Охрана земных недр и окружающей среды.

3.4. Охрана труда.

Выводы

Введение

Уголь - твердое горючее полезное ископаемое осадочного происхождения.

В его состав входят органические и минеральные вещества, влага.

Различают три основные природные разновидности ископаемых углей: бурые, каменные и антрациты. Ископаемые угли залегают в виде пластов, пластообразных залежей. Размеры площадей непрерывного распространения угольных пластов и залежей колеблются от нескольких единиц до десятков тысяч квадратных метров. Мощности пластов и залежей колеблются от сантиметров до 200 м.

Угленосные отложения обычно газоносны. Среди газов преобладает метан, который при дегазации угольных пластов может быть использован в энергетических целях.

Угольные пласты подразделяются по мощности на весьма тонкие (менее 0.7 м), тонкие (0.71 – 1.2 м), средней мощности (1.21 – 3.5 м), мощные (3.51 – 15.0 м) и весьма мощные ( более 15 м). Выделяют пласты простого строения – без породных прослоев, сложного строения – при наличии небольшого числа указанных прослоев и очень сложного строения, когда пласты представлены переслаиванием многочисленных угольных слоев и породных прослоев.

При оценке угольных месторождений пласты тонкие и средней мощности подразделяются на три группы:

выдержанные, когда отклонение от средней величины общей мощности для тонких пластов, как правило, не превышает 20 %, для пластов средней мощности – 25%.
относительно выдержанные, когда отклонение от средней величины общей мощности для тонких пластов, как правило, не превышает 35%, а для пластов средней мощности – 50%.

невыдержанные, когда вследствие резкой изменчивости общей
мощности для тонких пластов и показателей качества угля,

а для тонких пластов – также вследствие близости их мощности к установленным кондициям пределам пласт на многих локальных участках утрачивает рабочее значение.

Для разведки и разработки угольных месторождений существенное значение имеют углы падения пластов. Выделяют пласты с горизонтальным (до 18º), наклонным (19 - 35º), крутонаклонным (36 - 55º) и крутым ( 56-90º) залеганием.

1.Общая часть

1.1 Цели и задачи курсового проектирования

Задачей данного курсового проекта является приобретение практических навыков бурения при разработке технологий бурения разведочных скважин, выбора бурового оборудования и проверки его соответствующими расчетами.

1.2 Геологическое описание разреза

Проектный геологический разрез сложен каменноугольными отложениями с частичным проявлением четвертичных отложений в верхних интервалах разрезов. В стратиграфическом отношении породы карбонового возраста представлены свитами: (К)- С₂⁵; (I)-C₂; (H)- С₂³.

В литологическом отношении карбон представлен переслаиванием осадочных пород, глинистых и песчано-глинистых сланцев, песчаников, известняков, пластов углей различной мощности. Четвертичные отложения представлены суглинками и почвенно-растительным слоем. Угленосность свит следующая:

Свита С₂⁵=0.6м
Свита C₂⁴=0,30+0,20+0,60+0,20+0,20+1,0+0,20+0,30=3м
Свита С₂³=0,60+0,70+0,60=1,9м.

1.3 Горно-геологические условия бурения

Бурение проектной скважины проектируем по отложениям карбона с частичным проявлением четвертичных отложений в верхних интервалах разреза.

Физико-механические свойства горных пород слагающих разрез следующие:

Почвенно-растительный слой, II-III-я категория по буримости, неабразивный, неустойчивый, трещиноватый, мощность составляет 3,8.
Глины и суглинки- III-я категория по буримости, относительно устойчивые и не устойчивые, слабо трещиноватые, неабразивные, мощность составляет 3,5.

Мергели- IV-я категория по буримости, трещиноватые, не абразивные, мощность составляет:3,5+7,1+2,5+4,7+1,7+1,8+3,9=26,2м.

4.Угли-IV-V-я категория по буримости, не абразивные, слабо трещиноватые, относительно устойчивые, мощность составляет:0,6+0,25+1,10+1,5+0,35+0,15+0,3+0,4+0,8=5,45м.

5.Сланец глинистый-V-VI-я категория по буримости, мало абразивний, трещиноватый, относительно устойчивый, мощность 7,10м.

6.Песчанник-VII-VIII-я категория по буримости, относительно устойчивый, трещиноватый, абразивный, мощность составляет: 3,5+7,1+1,7+1,9+1,8+3,9=19,9м.

1.4. Методические вопросы бурения

Проектом предусматривается бурение вертикальной скважины. Глубина скважины определяется глубиной залегания нижнего целевого пласта m₃, с перебуркой его на 15-20 метров для выполнения геофизических исследований.

Проектом предусматривается 100% отбор керна, процент выхода керна по полезному ископаемому должен составлять не менее 85%, по вмещающим породам не менее 80%.

Учитывая требования по опробованию, минимальный допустимый вес угольного керна, обеспечивающий полный комплекс физико-химических исследований составляет 0,9кг.

Перебурка угольных пластов в метановой зоне осуществляется газокернонаборником. Вмещающие породы будут перебуриваться с применением керно-сохраняющих технологий. Перебурка угольных пластов в зоне выветривания будет производиться двойной колонковой трубой. При бурении скважины будут производиться гидрогеологические наблюдения. В процессе бурения будет вестись запись за уровнем промывочной жидкости. Интенсивность искривления ствола скважины не должна превышать 1^о на 100 метров.

2. Техническая часть

2.1 Выбор способа бурения

Учитывая состав пород слагающих геологический разрез, их физико-механические свойства, глубину залегания угольных пластов, а также требования по опробованию проектируем вращательный колонковый способ бурения скважины с использованием твердо сплавных и алмазных коронок.

2.2 Выбор конструкции скважины

Учитывая способ бурения, горно-геологические условия, глубину залегания конечного целевого пласта m₃ глубину скважины определяем из условия:

Н_скв= Н_пл+(15÷20)м.

где: Н_пл-глубина залегания конечного целевого пласта m₃;

Н_скв=820+(15÷20)= 835÷840м.

Принимаем глубину скважины, которая равняется 840 метров.

Учитывая требования по опробованию определяем минимально- допустимый конечный диаметр бурения по формуле:

где:Q- минимальный вес угольной пробы -0,9кг; - плотность угля 1300÷1500 кг/м³; l-мощность конечного угольного пласта 0,8; k-коэффициент учитывающий выход керна по углю 0,85.

Расчет показывает, что конечный диаметр бурения по угольному пласту может быть равный 75 мм.

При бурении по вмещающим породам проектируем использовать породо-разрушающий инструмент диаметром 93 мм.

При бурении под направляющую трубу проектируем использовать породо-разрушающий инструмент диаметром 151 мм.

Диаметр направляющей трубы 146 мм. Для бурения под кондуктор при перекрытии неустойчивой зоны горных пород проектируем использовать породо-разрушающий инструмент диаметром 132 мм. Диаметр трубы кондуктора 127 мм.

Оставляем один диаметр запасным на случай непредвиденных геологических осложнений. Конечный диаметр бурения принимаем равный 93 мм.

Средний диаметр определяем по формуле:

Интервал бурения, м	Диаметр бурения, мм.	Диаметр обсадных труб, мм.	Процент крепления, %
0 –	151	146
–	132	127
	93	____

При проектировании конструкции скважины был использован пропуск диаметра. Этот диаметр будет исполнять роль резервного – 93мм. То есть в случае прихвата бурильной колонны есть возможность обуривания колонковой трубы меньшего диаметра большим, и последующее ее извлечение из скважины.

Тип соединения обсадных труб – ниппельный. Основные параметры конструкции скважины сводим в таблицу.

Таблица 2.1. Интервалы бурения.

Проектом предусматривается упрощенная конструкция скважины с минимальным интервалом крепления обсадными трубами. Конструкцию скважины определяем из выражения:

(2.1)

где Н_пл.- глубина залегания конечного целевого угольного пласта К₇^н=665м;

(15÷20) – глубина “стакана” под каротаж.

При выходе керна угля 80-85% все пробы составит 1кг, что обеспечивает проведение всех видов анализов.

Конструкцию скважины составляем снизу вверх и начинаем с выбора конечного диаметра, из выражения:

(2.2)

где m – надежная масса пробы, кг

l – мощность конечного целевого пласта, м

– плотность полезного ископаемого, кг/м³

K – коэффициент линейного выхода керна.

(2.3)

По опыту ранее проведенных работ и с учетом видов и характера осложнений проектируем:

1. Забуривание скважин осуществляем 132мм, диаметр направляющей колонны 127мм.

2. До конечной глубины скважины 680м скважина будет буриться 93мм.

Для закрепления устья скважины и отвода промывочной жидкости проектирую верхней частью направляющей колонны перекрыть зону выветривания с последующей её цементацией до глубины 19м. Нижняя часть скважины и зону влияния горных пород проектирую бурение без трубных методов крепления.

Таблица 2.2. – интервалы бурения

Интервал		Диаметр бурения, м	Диаметр обсадки, мм	%крепления скважин	Средний диаметр, мм	Примечание
от	до
Группа 0-800
0	19	132	127	2,8	94,1	С выводом в устье
19	680	93

Процент крепления скважины определяем по формуле:

(2.4)

В интервале 0-19, группа 0-800:

Определяем средний диаметр скважины по формуле:

(2.5)

где: l- длина обсадной колонны, м

D- диаметр скважины, мм

0-800

2.3. Выбор промывочной жидкости

В качестве промывочной жидкости проектируем использовать нормальный глинистый раствор на основе бентонитовых глин со следующими параметрами:

Таким образом в процессе бурения будем использовать нормальный глинистый раствор, с добавлением в его состав следующих реагентов: кальцинированная сода, углещелочной и торфощелочной реагенты. Кальцинированная сода способствует процессу полной пептизации коллоидной фракции, что выражается в повышении структурно-механических свойств раствора и некотором снижении показателя водоотдачи. УЩР и ТЩР стабилизируют глинистый раствор, что приводит

к значительному снижению показателя водоотдачи. Кальцинированную соду вводим одновременно с глиной, добиваясь тем самым более полного извлечения активной составляющей твердой фазы, а УЩР и ТЩР – после размешивания.

Концентрация реагентов зависит от качества глины и воды. Na₂CO₃ обычно добавляют до 0,5 % , содержание же УЩР и ТЩР – до 20 %. В результате использования выше перечисленных реагентов получаем промывочную жидкость с такими параметрами: плотность – 1,15 – 1,2г/см³, условная вязкость – 22 – 25 с., водоотдача не более 5 см³ за 30 минут, стабильность до 0,02 г/см³.

Очистка промывочной жидкости от выбуренной породы будет производится естественным способом, то есть частицы шлама будут оседать под действием силы тяжести в циркуляционной системе скважины на поверхности земли. Длинна и размеры циркуляционной системы рассчитываются с учетом глубины скважины, а также ее диаметра.

2.4. Выбор породоразрушающего инструмента

Породоразрушающий инструмент выбираем, руководствуясь основными свойствами горных пород, составляющих геологический разрез, такими как: абразивность, категория по буримости и др. механические свойства.

Для бурения по покровным отложениям до коренных пород (глубина 19 метров, породы 1, 2 и 3 категории) будем использовать твердосплавные коронки, типа СМ. В разрезе присутствуют породы 6 и 7 категории по буримости. При бурении таких пород можно использовать твердосплавные коронки типа СА, то есть самозатачивающиеся. Выбираем тип коронки СА1 – для бурения преимущественно абразивных плотных пород 6 – 8 категории по буримости. Есть группа коронок типа СА4, но они предназначены для бурения малоабразивных пород, что нам не подходит. Диаметр бурения 93 мм., значит выбираем коронку типа СА1 – 93 по породам 6 – 7 категории.

По породам свыше 8 – ой категории по буримости нужно применять алмазные коронки. Пользуясь рекомендациями, изложенными в литературе, для пород 8 – 9 категории будем применять коронки типа 01А3 (для абразивных пород, однослойные) и для пород 10 – ой категории - коронки типа 01М4.

Основные конструктивные параметры выбранного породоразрушающего инструмента представим в виде таблицы.

Таблица 2.3. – Параметры породоразрушающего инструмента

Характеристика пород

Тип породоразрушающего инструм.

Конструктивные параметры

Наименова-ние

Категория по буримости

Группа абразивности

Диаметр, мм.

Число осн. резцов

Подрезных

резцов

Наружный

Внутрен-

ний

1 .Почвенно - раститель - ный слой, плот. суг -линки с дровой ко-ренных по-род

I - II

III

СМ-4

132

113

2 .Сланцы песчаные (алевролиты) Сланцы глинистые (аргелиты)

Известняк

VII

Сильно абразивные

СА-1

3 .Известняк

4.Песчаник

VIII-IX

Сильно

абразивные

01А3

01М4

2.5. Режимы бурения.

При бурении трещиноватых пород число оборотов будет снижаться до 50%.

Далее рассчитаем режимы бурения для каждого выбранного типа ПРИ.

2.5.1. Осевая нагрузка на коронку.

Осевая нагрузка рассчитывается по формуле: ,

Где – Осевая нагрузка на 1 основной резец коронки или вставку, даН.; n – число основных резцов или вставок в коронке.

СМ-4 (132) С=12*65=780 даН

СА-1 (93) С=16*70=1120 даН

Для алмазной коронки осевая нагрузка определяется по формуле:

; (2.6)

01А3 Р=0,9*0,8*10⁴*18,2=983 даН

01М4 Р=0,7*0,8*10⁴*18,2=764 даН

где К – коэффициент учитывающий трещиноватость и абразивность пород;

- осевая нагрузка на 1см² алмазосодержащей площади коронки, даН;

S- алмазосодержащая площадь торца см²;

2.5.2. Число оборотов снаряда

Частота вращения снаряда в об/мин определяется по формуле:

, (2.7)

где - окружная скорость вращения коронки, об/мин.

- средний диаметр коронки, м.

Для дальнейших расчетов определяем средний диаметр каждой коронки исходя из формулы:

(2.8)

СМ-4 (132)

СА-1 (93)

01А3 (93)

01М4 (93)

СМ-4 (132)

СА-1 (93)

01А3 (93)

01М4 (93)

2.5.3. Расход промывочной жидкости

Расход промывочной жидкости, который необходимо подавать в скважину для эффективной очистки забоя от выбуренной породы и шлама, а также для охлаждения породоразрушающего инструмента в процессе бурения определяем по формуле:

где q – удельный расход жидкости на 1см диаметра коронки, л/мин.

- наружный диаметр коронки, см.

СМ-4 (132) Q= 13,2*12=158,4 л/мин.

СА-1 (93) Q=9,3*12=111,6 л/мин.

01А3 (93) Q=9,3*10=93 л/мин.

01М4 (93) Q=9,3*10=93 л/мин.

2.5.4. Бурение по полезному ископаемому

Каменный уголь относится к породам малой твердости ( IV- V категория по буримости) и характеризуется повышенной хрупкостью, поэтому он легко разрушается при бурении.

Буріння свердловини глибиною 1000 метрів з метою розвідки вугільного пласта m3 📙 Курсовая → 🆔 41366