Проект по бурению

         Содержание. 

    1. Введение……………………………………………………………2

       1.1.    Задачи, объемы и сроки проведения  буровых работ……….2.

      1. Физико-географические условия участка…………………..2
      2. Геолого-технические условия бурения……………………..4
    1. Выбор конструкции скважины и способа бурения……………...6

          2.1.    Обоснование выбора  конструкции скважины……………...6

      1. Обоснование выбора способа бурения……………………..7
    1. Выбор бурового снаряда, оборудования и инструмента для ликвидации аварий……………………………………………..….8
      1. Обоснование выбора бурового снаряда…………………...8
      2. Выбор оборудования и инструмента для ликвидации    аварий………………………………………………………...9..

       4. Технология бурения………………………………………………...10

      1. Выбор очисных агентов………………………………….…10
      2. выбор породоразрушающего инструмента и технологических режимов бурения………………………...11

       5. Тампонирование скважин…………………………………………..14

       6.  Выбор оборудования и КИП……………………………………….16

             6.1. Обоснование выбора буровоо  оборудования и КИП………..16

             6.2. Обоснование выбора оборудования  для приготовления  

                     очистных агентов………………………………………….…18

             6.3. Обоснование выбора средств  очистки промывочной 

                      жидкости от шлама………………………………………….18

      1. Выбор бурового здания…………………………………….18
      2. Выбор тампонажного оборудования………………………19
      3. Состовление геолого-технического наряда……………….19

       7. Спец вопрос………………………………………………………….20

       8. Список использованной литературы……………………  ………...22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Введение. 

    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. 
 
 

         1.2.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. 
 
 
 
 
 

      1.3. 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. 
 
 

2.Выбор  конструкции скважин  и способа бурения. 

    2.1. 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. 
 

         2.2. 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. 
 
 
 

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

         3.1. 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 

         3.2. 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.

    1. Метчики ловильные Д-57;
    2. Колокола ловильные А-76;
    3. Гидравлический труборез труболовка ТТ-59;
    4. Метчик коронка МК-59;
    5. Магнитная ловушка МЛ-59;
    6. Вибратор забойный ВЗ-2;
    7. Домкрат гидравлическийДГ-40;
    8. Ударные бабы весом 150 и 160 кг.

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

       4.Технология  бурения.  

       4.1.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. 
 
 
 

         4.2. 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=38.2υ0/(D1-D2)  об/мин.

         Где:

         υ0 – 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=πD2H/4- πD2B/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=38.2υ0/(D1-D2)  об/мин.

         Где:

         υ0 – 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=π(D2-d2)υл/4,  об/мин;

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

                  υл- 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=π(D2-d2)υл/4,  об/мин;

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

                 υл- 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. 
 

         5.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 δ=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 δ=3мм. и с экономической точки зрения целесообразней всего использовать глинисто-цементную смесь, в качестве используем опилки как наиболее доступные и дешёвые.

Проект по бурению