Опора для монтажа керноприемных труб

3. Опора для монтажа керноприемных труб

В связи с тонкостенностью керноприёмных

Опора для монтажа керноприёмных труб

труб монтажные работы с ними осуществляются на специальной опоре, состоящей из основания 3, стойки 1 и фиксирующего винта 2. Стойка вставлена в трубчатую часть основания и может перемещаться по высоте, что позволяет устанавливать опору на удобном для работы уровне. Основание состоит из плиты, трубы и рёбер. В плите имеются отверстия для крепления опоры.

·  Аварийный инструмент

[11, часть 1, стр.344-357]

 

На каждой буровой установке всегда должен быть необходимый комплект аварийного инструмента. Кроме того, следует иметь набор ловильных инструментов и бурильных труб с левой резьбой. Длина последних должна соответствовать максимально возможной глубине скважины.

Ø  Метчики

Метчиком называется ловильный резьбонарезной инструмент с конической наружной нарезкой для соединения с внутренней поверхностью извлекаемых труб. В зависимости от назначения и конструктивных особенностей различают универсальные, специальные и освобождающие метчики.

Ø  Колокола

Представляют собой ловильный резьбонарезной инструмент с внутренней конической нарезкой для соединения с наружной поверхностью извлекаемых труб.

Ø  Труболовки

Предназначены для извлечения труб и других пустотелых элементов с цилиндрической внутренней поверхностью.

Ø  Ловители

Предназначены для извлечения оборванных бурильных труб независимо от твёрдости их поверхности. Позволяют вращать и сжимать трубу, производить промывку скважины через аварийный инструмент, развинчивать колонну по отсоединительному переходнику или по частям.

Также к аварийным инструментам принадлежат разного рода труборезы, труборезы-труболовы, магнитные ловушки и вибраторы скважины.

 

7.Производственные процессы при сооружении скважин

7.1.Процесс забуривания скважины

Бурению проектируемой скважины предшествуют разного рода мероприятия по определению места и заложения, по подготовке рабочей площадки и подъездных дорог, по доставке и монтажу бурового оборудования и бурового инструмента.

Скважина забуривается в соответствии с указаниями геолого-технического наряда. Снаряд для забуривания состоит из переходника, короткой колонковой трубы, коронки и долота.

Очень важно правильно выбрать метод забуривания скважины, который будет обеспечивать быстрое пересечение зоны неустойчивых пород, не вызывая искривления скважины, размывание и разрушение пород в устье скважины.

Перед началом забуривания в точке заложения скважины выкапывают приямок глубиной 0.5 м для того, чтобы под шпиндель можно было завести короткий забурочный снаряд, который соединён с бурильной трубой, проходящей через шпиндель станка. При этом бурильная труба в зажимных патронах должна закрепляться строго соосно, в ином случае произойдёт отклонение ствола скважины от заданного направления. После установки забурочного снаряда проверяют правильность положения шпинделя и начинают бурение при небольших осевых нагрузках и минимальной частоте вращения, расход промывочной жидкости устанавливается в зависимости от твёрдости пород. В мягких и рыхлых породах забуривать скважину можно без промывочной жидкости. Если скважину забуривают алмазной коронкой, то перед этим нужно подготовить кольцевой забой твёрдосплавной коронкой с последующим очищением забоя скважины от металлических частиц. По мере углубки скважины длину колонковой трубы увеличивают.

7.2.Спуско-подъёмные операции

[10, стр. 301-306]

Спуско-подъёмные операции при колонковом бурении решающим образом влияют на производительность буровых работ. При ручной сборке и разборке бурильной колонны эти операции весьма длительны, трудоёмки и опасны.

Спуск и подъём бурового снаряда с помощью лебёдки станка обычно производится через каждые 2-4 м углубления для подъёма керна и замены изношенного инструмента. При подъёме длинная бурильная колонна разъединяется на бурильные свечи. При спуске бурового снаряда из отдельных свечей собирается опять бурильная колонна. На свинчивание и развинчивание труб, на установку свечей на подсвечник и обратно затрачивается много физического труда и времени. Причём затраты времени па СПО быстро увеличиваются с глубиной скважины. Затраты времени на СПО растут с увеличением глубины скважины почти в кубической зависимости.

Для сокращения времени на СПО мы используем снаряд со съёмным керноприёмником ССК-59, применение которого является перспективным.

В нашем случае использование снаряда со съёмным керноприёмником ССК-59 позволяет нам поднимать керн без подъема бурильной колонны с забоя при высокой механической скорости, что повышает производительности бурения.

При его применении керны в керноприёмных трубах извлекаются без остановок из скважин со скоростью 1-3 м/с на тонком канате.

В нашем случае спуско-подъёмные операции будут состоять из двух частей: для замены шарошечного долота на алмазную коронку и СПО для извлечения керна.

Для облегчения труда рабочих и ускорения работ созданы и разрабатываются различные механизмы, приспособления и инструмент для подъёма и спуска, свинчивания и развинчивания элементов бурового снаряда. Механизация и автоматизация ручного труда и трудоёмких операций при сооружении скважины - один из основных путей повышения производительности буровых работ, улучшения условий и охраны труда.

В нашем случае для свинчивания и развинчивания бурильных труб при проведении спуско-подъёмных операций будем использовать труборазворот РТ-1200М, речь о котором велась выше.

7.3.Крепление скважины обсадными трубами

[10, стр. 301-306]

Обсадные трубы служат для предотвращения обвалов стенок скважины в неустойчивых породах, перекрытия напорных и поглощающих горизонтов, восстановления циркуляции промывочной жидкости и для других целей.

Необходимость крепления скважин вызывается:

·  слабой устойчивостью проходимых пород, в которых могут происходить обвалы стенок скважины;

·  опасностью вывалов кусков породы из стенок скважины при пересечении зон тектонических нарушений;

·  необходимостью отделения одного горизонта от другого;

В нашем случае в интервале 0-7 метров, сложенном суглинками, могут происходить обвалы стенок скважины, осыпание пород и т.д.

Временное крепление скважин осуществляется глинистым раствором в процессе их бурения. Для постоянного крепления скважин применяются обсадные трубы.

При колонковом бурении крепление стенок скважины обсадными трубами осуществляется в следующем порядке. Перед креплением тщательно промывают скважину, измеряют её глубину, проверяют резьбы и кривизну обсадных труб. Для проверки кривизны через каждую трубу пропускают колонковый набор. На нижний конец первого звена, составленного из двух труб, навинчивают башмак, а на верхний - пробку-вертлюг. Вертлюг подхватывают подъемным крюком, и с помощью лебёдки поднимают собранное звено труб над скважиной, а затем опускают в нее до тех пор, пока верхний конец звена не дойдёт до трубодержателя, установленного на устье скважины. После этого зажимают трубу в трубодержателе, снимают вертлюг и навинчивают его на следующее звено обсадных труб.

В буровой журнал записывают длину каждого спущенного звена.

Мы будем использовать обсадные трубы с минимальным наружным диаметром обсадной трубы – 73 мм. Эта  обсадная колонна  будет являться также и направляющей трубой.

 

7.4.Тампонажные работы

[10, стр. 333-334]

Если затрубное пространство обсадных труб необходимо изолировать, башмак колонны труб тампонируют глиной.

Глину транспортируют на забой с помощью колонкового набора, в котором у переходника устанавливают деревянный поршень. После заполнения колонковой трубы глиной на неё навинчивают забитую глиной коронку, затем опускают колонковую трубу на забой, включают насос и давлением жидкости выдавливают глину из трубы. По окончании бурения обсадные трубы должны извлекаться из скважины.

По окончании бурения скважин проводят ликвидационный тампонаж, цель которого состоит в том, чтобы устранить возможность циркуляции подземных вод по стволу скважины после извлечения обсадных труб. При выполнении работ по ликвидационному тампонированию, имеющему важное значение для охраны недр, следует руководствоваться утверждёнными инструкциями и правилами.

В зависимости от геологических и гидрогеологических условий для ликвидационного тампонирования применяют специальные глинистые растворы, глину или цемент.

При ликвидации неглубоких скважин, не вскрывших водоносные горизонты, ограничиваются заливкой в скважину густого глинистого раствора, доставляемого на забой скважины с помощью колонкового набора.

Ликвидационное тампонирование цементом применяют в случае, когда водоносные горизонты находятся в кровле или в почве залежи полезного ископаемого, а также при пересечении скважиной напорных вод с самоизливом.

Если скважина бурилась с применением глинистого раствора (как в нашем случае), её предварительно промывают водой для разглинизации. Цементный раствор нагнетают насосом через бурильные трубы, которые по мере заполнения скважины раствором поднимают от забоя.

В случае цементации скважины, встретившей напорные воды, сначала утяжелённым глинистым раствором заглушают фонтанирование, а затем проводят её цементирование.

На устье ликвидированной скважины устанавливают репер - отрезок обсадной трубы с цементной пробкой, на котором обозначены номера скважины, её глубина, название организации и дата окончания бурения.

7.5.Предупреждение и ликвидация аварий

[1стр.338,350]

На ликвидацию аварий затрачивается много времени. Значительно легче предупредить аварию в скважине, чем её ликвидировать. Поэтому необходимо принимать все меры по предупреждению аварий, а именно:

1)  Повышать квалификацию бурового персонала;

2)  Оснащать буровые станки контрольно-измерительными приборами;

3)  Применять равнопрочную по всей длине бурильную колонну;

4)  Передавать нагрузку на породоразрушающий инструмент с помощью УБТ;

5)  Регулировать параметры и качество промывочной жидкости в соответствии с геологическим разрезом скважины;

6)  Устранять всякие простои;

7)  Механизировать все трудоёмкие операции;

8)  Повышать ответственность бурового персонала;

Серьёзная авария в скважине может быть вызвана даже мелкими

неполадками с оборудованием. Поэтому необходимо постоянно поддерживать в исправном состоянии все механизмы установки. Это может быть обеспечено при условии своевременного проведения планово-предупредительного осмотра и ремонта всего оборудования и инструмента и применяемой талевой оснастки.

Во избежание перерывов подачи промывочной жидкости необходимо следить за качеством сшивки приводных ремней насосов, не допускать ослабления крепления нагнетательного шланга к штуцерам насоса и бурового сальника, своевременно менять набивку буровых сальников. Большое значение имеет также своевременная смазка и очистка от грязи рабочих частей оборудования и каната лебёдки.

Предохранять устье скважины от попадания в неё мелких предметов.

Производить бурение при неисправной контрольно – измерительной аппаратуре нельзя.

Бурильщик обязан внимательно следить за показаниями контрольно – измерительных приборов и циркуляцией промывочной жидкости и быстро реагировать.

Наиболее характерными для вращательного бурения являются следующие виды аварий.

Обрыв бурильных труб и развёртывание их при бурении; падение части колонны в скважину при спуско - подъёмных операциях. Во время каждого подъёма систематически осматривают бурильную колонну и своевременно выбраковывать дефекты и износы; учитывать продолжительность работы труб; применять бурильные трубы с диаметром наиболее близким к диаметру скважин; правильно отрабатывать бурильные трубы, чтобы износ был равномерным по всей длине колонны; следить за состоянием резьбовых соединений, свинчивать до отказа; принадлежности для спуско – подъёмных операций содержать в постоянной исправности.

Развинчивание и оставление в скважине колонкового снаряда; прихваты и стяжки при извлечении из скважины. Не оставлять на забое без подачи промывочной жидкости в скважину; при внезапном прекращении циркуляции промывочной жидкости приподнимать снаряд над забоем на 1.5 – 3 м; содержать в чистоте забой скважины; соответствие промывочной жидкости; в конце каждого рейса перед подъёмом снаряда нужно периодически производить специальную очистку скважины снарядом, состоящим из короткой колонковой трубы и длинной шламовой трубы.

Оставление в скважине породоразрушающих инструментов, разрушение алмазосодержащей матрицы, прожог коронки. Нужно очищать забой перед спуском снаряда; соблюдать оптимальные осевые нагрузки на породоразрушающий инструмент; тщательно осматривать коронку перед каждым её спуском в скважину; включать в состав расширитель или соблюдать очерёдность работы коронками в соответствии с их диаметрами; снижать вибрации снаряда; при бурении по сильнотрещиноватым породам снижать осевую нагрузку и частоту вращения снаряда; контролировать процесс промывки; с повышением давления промывочной жидкости снижать осевую нагрузку; резьбовые соединения должны быть герметичны; при подклинивании керна прекратить бурение и поднять снаряд на поверхность;

Попадание в скважину мелких инструментов или посторонних предметов. Нужно закрывать во время бурения устье скважины металлическим диском с отверстием для бурильных труб, а после извлечения снаряда из скважины деревянной пробкой;

Для ликвидации аварий используют разного рода аварийные инструменты: ловильные метчики, ловильный колокол, ловители ЛОМ-50 и ЛОГ-50, гладкие и граненые пики, труболовки, труборезы, труборезы-труболовы, магнитные ловушки и т.д. и т.п.

8.Организация водоснабжения, энергоснабжения,приготовления промывочной жидкости

·  Водоснабжение

Проектом предусматривается близкое расположение воды относительно проектируемой скважины. Вода будет закачиваться при помощи насоса.

·  Энергоснабжение

Проектом предусматривается энергоснабжение от Госэнергосети.

·  Приготовление промывочной жидкости

Для приготовления промывочной жидкости в нашем случае будем использовать глинопорошок. Качество глинопорошков и глинистых растворов из них зависит от технических условий. Все глинопорошки поставляются в бумажных мешках массой по 40 кг; мешки маркируются, каждая партия глинопорошка должна иметь паспорт с указанием даты изготовления и качественных показателей глинопорошка.

Будем использовать глинопорошок для приготовления промывочной жидкости со следующими качественными показателями:

·  Вязкость-22 с

·  Плотность-1.21 г/см³ 

·  Водоотдача-14 см³/30 мин

·  Толщина корки не более 2 мм

·  Стабильность –0.01 г/см³ 

·  Содержание песка-3%

[Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин, часть 2, стр.111]

Для приготовления промывочной жидкости будем использовать глиномешалку МГ2-4.

9.Охрана природы

 

Пользователи недр имеют право и обязаны пользоваться недрами в соответствии с целями, для которых они предоставлены. Геологоразведочные работы необходимо проводить методами и способами, исключающими неоправданные потери полезных ископаемых и снижение их качества, а извлекаемые из недр горные породы и полезные ископаемые размещать так, чтобы исключить их влияние на окружающую среду. Важно ликвидировать в установленном порядке скважины, не подлежащие использованию.

При производстве буровых работ загрязнение окружающей среды может привести к снижению продуктивности почв ухудшению качества подземных и поверхностных вод.

·  причины, негативно влияющие на окружающую среду, следующие:

·  неправильная прокладка дорог и размещение буровых установок

·  неправильная планировка буровых площадок

·  нерациональное использование земельных участков под буровые установки

·  несоблюдение существующих правил и требований

С целью уменьшения повреждений земельных угодий и снижения негативных воздействий, геологоразведочные организации должны ежегодно разрабатывать планы-графики перемещения буровых установок с учётов времени посевов и уборки сельскохозяйственных культур.

Подъездные дороги и буровые площадки по возможности необходимо располагать на малопродуктивных землях, а размеры их должны быть минимальными.

Охранные мероприятия в процессе бурения должны быть следующими:

·  конструкция скважины должна обеспечивать изоляцию подземных вод от поверхностных и грунтовых вод;

·  промывочные жидкости и химические реагенты, применяемые для промывки, должны исключать загрязнение подземных вод и подбираться в соответствии с санитарными нормами;

·  слив использованного промывочного раствора и химических реагентов в открытые водные бассейны и непосредственно на почву должен быть запрещён;

·  все использованные жидкости и химические реагенты должны вывозиться в специальные места захоронения;

Во избежание загрязнения подземных вод по окончании бурения, скважина должна быть ликвидирована, если она не будет использоваться в дальнейшем, как эксплуатационная.

По окончанию работ должна быть проведена рекультивация – комплекс мероприятий по восстановлению земельных отводов, нарушенных производственной деятельностью, для дальнейшего землеиспользования.

Оборудование и железобетонные покрытия демонтируют и вывозят, остатки дизельного топлива и моторного масла сжигают, глинистый раствор вывозят, а нарушенный почвенно-растительный покров покрывают дерном и почвенным слоем.

Проводят биологическую рекультивацию – комплекс мероприятий по восстановлению плодородия нарушенных земель, их озеленению и возвращению в сельскохозяйственное и лесное использование.

10.Специальный вопрос: Бурение снарядами ССК.

Применение съемных керноприемников позволяет увеличить производительность бурения в 1,5 – 2 раза по сравнению с обычным алмазным бурением за счет сокращения времени спуско-подъемных операций и возможности вести бурение на большую глубину при высокой частоте вращения инструмента. При этом снижается расход алмазов и увеличивается выход керна благодаря лучшей центрации бурильной колонны и колонкового набора в скважине, а также наличия сигнализатора самозаклинивания керна. Высокие технико-экономические характеристики бурения достигаются при использовании алмазных коронок улучшенного качества, обеспечивающих проходку за рейс не менее 30 метров. Однако при разведке ряда месторождений эффективность применения ССК подтверждается и при меньшей проходке за рейс, благодаря резкому повышению качества получаемого керна.

Комплексы технических средств со съемным керноприемником применяются при бурении скважин на твердые полезные ископаемые диаметром 46, 59 и 76 мм, глубиной 1000 – 1200 м в монолитных, слаботрещиноватых и трещиноватых породах VII –X категорий по буримости.

Комплексы КССК-76 используются в менее твердых породах V – IX категорий по буримости и рассчитаны на бурение до 1200, 2000 и 3000 метров.

Ввиду специфики технологии бурения со съемными керноприемниками в комплекс ССК входят следующий специальный инструмент и устройства: технологический инструмент (бурильные трубы, алмазные коронки, колонковые наборы); спуско-подъемный инструмент (овершот для подъема и спуска керноприемника, специальные наголовники для серийных полуавтоматических элеваторов, трубодержатель, лебедка для подъема керноприемника); вспомогательный инструмент (ключи, подставка, воронка); аварийный инструмент (труборез, труболовка, ерш для извлечения троса, пика ловильная).

Гидравлическое сопротивление промывочной жидкости при использовании бурильной колонны ССК возрастает, поэтому при бурении необходимо применять насосы с коробками передачи без сливных кранов, что обеспечивает подачу промывочной жидкости при требуемых малых расходах, но со значительным давлением.

 

11.Расчёт потребного количества буровых установок

 

Для расчётов потребного количества буровых установок применяем следующие формулы:

Ø  Общий объём работ Q:

Q=L•n ,

где L-глубина типовой скважины

n-количество скважин

Ø  Плановая месячная производительность П_пл:

П_пл=103•Q•K ∕ N•n

где K-коэффициент планового увеличения производительности. Принимается

равным 1.1.

N-общие затраты времени на бурение скважины

n-количество скважин

Ø  Количество необходимых станков n_c:

n_c=Q ∕ П_пл•t•η

где t-заданные сроки работ, месяцев

η-коэффициент, учитывающий дополнительные затраты времени на

монтажные-демонтажные работы, перевозки, плановый ремонт и

сопутствующие бурению работы. Принимается равным 0.8.

Нормы времени на бурение 1 м скважины с отбором керна передвижными установками
Глубина скважины, м	Категория пород
	III	VI		VII	VIII	IX	XI
0-700	0.16	0.30		0.36	0.42	0.53	1.19
Нормы времени на бурение 1 м скважины без отбора керна передвижными установками
Глубина скважины, м			Категория пород
0-100			II
			0.04

[5, стр.27]

Q=515•26=13390 м

N=0.04•7+0.36•223+0.30•70+0.36•30+0.30•80+0.30•35+0.42•70=

= 176,36 ст.-смен

П_пл=103•13390•1.1∕ 176.36•26=330.85 м

n_c=13390 ∕ 330.85•10•0.8=5.05=6 станков

 

Схема расположения оборудования и инструмента при бурении комплексом ССК-59

1-магнитная станция 2-пульт управления 3-лебёдка для съёмного керноприёмника 4-буровой станок 5-трубодержатель 6-буровой насос 7-подставка для свеч 8-стеллаж для съёмных керноприёмников 9-верстак 10-склад инструмента

Литература

 

1.  Б.И.Воздвиженский ,,Колонковое бурение” ,Москва ,,Недра” 1982

2.  К.Ф.Паус ,,Буровые промывочные жидкости”, Москва ,,Недра” 1967

3.  C.Ю.Жуховицкий ,,Промывочные жидкости в бурении”, Москва ,,Недра” 1976

4.  Б.И.Воздвиженский ,,Разведочное бурение” ,Москва ,,Недра” 1979

5.  Спиридонов Б.И. ,,Разведочное бурение’’ Методические указания, Томск,издательство ТПУ,1991

6.  А.С.Волков, Б.П.Долгов ,,Вращательное бурение разведочных скважин”, Москва, ,,Недра” 1988

7.  А.В.Марамзин ,, Бурение геологоразведочных скважин на твёрдые полезные ископаемые”, Ленинград ,,Недра” 1969

8.  ,,Буровой инструмент для геологоразведочных скважин” Справочник, Москва ,,Недра”1990

9.  А.А.Гребенюк ,,Технология получения керна”, Москва,, Недра” 1973

10.  ,,Технология и техника разведочного бурения”, Москва,,Недра” 1983

11.  Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин, в двух частях, Москва, ,,Недра”, 1984