Буріння свердловини глибиною 1000 метрів з метою розвідки вугільного пласта m3

Формирование  керна для обеспечения его  сохранности обычно производится путем  вдавливания  неподвижного стального  наконечника-штампа. Кроме того, керн предохраняется  от воздействия  на него потока промывочной жидкости  и керноприемной трубы.

Исходя  из вышесказанного, для бурения по угольным пластам будем применять  двойной колонковый снаряд серии  «Донбасс НИЛ»:  трубы двойные телескопического   сочленения с подвеской внутренней трубы на подшипнике качения через пакет тарельчатых пружин, внутренняя труба оснащена штампом, а наружная – твердосплавной коронкой. Удержание керна – за счет специальной конфигурации штампа с внутренним обратным конусом. Применяем снаряд «Донбасс НИЛ – III».Приведем его схему.

 

Двойной колонковый снаряд «Донбасс НИЛ – III»

 

 

На рисунке: 1 – переходник; 2 – колонковая труба; 3 – упорный шариковый подшипник; 4 – тарельчатые пружины; 5 – шаровый клапан; 6 – керноприемная труба; 7 – внутренняя коронка; 8 – наружная коронка; 9 – фрикцион; 10 – верхняя обойма вибратора; 11 – нижняя невращающаяся обойма вибратора.

Снаряд предназначен для бурения угольных пластов  при низкой степени метаморфизма углей. Снаряд  пробуривает угольные пласты без вращения внутренней керноприемной  трубы путем их штампования внутренней коронкой 7 под действием осевой нагрузки. При штамповании эта  коронка опережает наружную коронку 8 на 2 –мм. при этом механический вибратор не работает. При встрече породного прослоя или плотного угля осевая нагрузка на снаряд повышается.

При этом тарельчатые  пружины 4 получают дополнительное сжатие, и внутренняя коронка 7 уходит во внутрь наружной коронки 8. Верхняя вращающаяся обойма вибратора 10 соединяется с не вращающейся нижней обоймой 11. Ролики верхней обоймы, перекатываясь по роликам нижней обоймы, будут возбуждать высокочастотную динамическую нагрузку на керноприемную трубу и внутреннюю коронку 7.

При работе  в режиме вращательно-вибрационного  бурения в забой скважины вбуривается наружная коронка 8, образуя керн. Этот керн на расстоянии 2 – 4 мм. от забоя обрабатывается вибрирующей внутренней коронкой – штампом 7 до диаметра керно-калибрующего отверстия этой коронки.

После бурения  породного слоя осевая нагрузка на снаряд автоматически уменьшается  за счет внедрения внутренней  коронки  в уголь. Тарельчатые пружины  разжимаются, и вибратор выключается, а внутренняя коронка при этом вновь получает опережение относительно наружной коронки.

Срыв и  удержание керна производится созданием  перед подъемом увеличенной осевой нагрузки на не вращающийся снаряд. При этом керн в своей нижней части  деформируется и расклинивается на кольцевом выступе внутренней коронки.

При  бурении  данным снарядом коронками диаметром  93 мм. придерживаемся таких режимных параметров: расход промывочной жидкости  - 55 л/мин, частота вращения снаряда – 120(260)  об/мин , осевая нагрузка  при бурении по углю – 500 даН.

 

 

2.6 Мероприятия по улучшению качества  буровых работ.

2.6.1.Мероприятия  по повышению выхода керна

С целью  обеспечения нормального выхода керна 85% по полезному ископаемому  необходимо:

1. Предупреждение  о угольном пласте дается в письменной форме за 5 м до предполагаемой глубины залегания;

2. В зоне  предупреждения бурение ведется  ограниченными рейсами;

3. Встреча  и перебуривание угольного пласта ведется в присутствии комиссии;

4. После  встречи угля тщательно очищается  забой скважины;

5. При  бурении пород 5 – 8 категорий,  применяем удлиненную одинарную  колонковую трубу;

6. Соблюдение  технологии и режимов бурения;

7. Использование  исправного породоразрушающего инструмента;

8. Перед  спуском двойного колонкового  снаряда, он должен пройти тщательную  проверку;

9. Встреча  пласта производится при исправном  индикаторе веса;

10. В случае  потери керна необходимо промыть  скважину промывочной жидкостью  с параметрами, обеспечивающие  полный вынос остатков керна  и  шлама.

11. Все  пробуренные пласты перебуриваются повторно.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6.2. Предупреждение аварий и   осложнений.

 

В геологическом строении поля шахты «Хрустальная», принимают участие уголь и  четвертичные отложения. К наиболее характерным из осложнений является поглощение или полное  поглощение промывочной жидкости. В этих случаях необходимо применять метод регулирования свойств промывочной жидкости, путем перехода на бурение со структурными промывочными жидкостями, химической обработкой растворов. При наиболее интенсивных поглощениях промывочной жидкости применяем метод закупоривания каналов поглощения одновременно с их вскрытием. Одним из способов предупреждения поглощений  - применение волокнистых, пластинчатых и зернистых наполнителей, таких как: слюда, кожа, опилки, волокно, измельченный асбест.

Буровой персонал должен тщательно изучать  геологические особенности строения месторождения , зоны возможных осложнений, знать инструкции по эксплуатации бурового оборудования и инструмента, соблюдать трудовую дисциплину, точно знать длину бурового снаряда, его компоновку, встречаемые и ожидаемые осложнения и своевременно информировать своих коллег по работе. Систематически изучая и анализируя геологические причины аварий, можно свести до минимализма их вредное влияние путем разработки и внедрения комплекса технических и технологических мероприятий.

 

 

 

 

 

 

 

2.6.3. Мероприятия по искривлению скважин.

 

Искривление скважин может происходить под  влиянием геологических, технических  и технологических факторов, которые  полностью устранить невозможно, так как действие искривления  происходит по всей глубине скважины, но степень и характер их проявления можно регулировать, а следовательно управлять искривлениями скважин.

Скважины  могут искривляться при встрече  в толще твердых пород раздробленных  и перемятых зон, гнезд мелких пород, пустых или заполненные рыхлым материалом трещин, каверн, карстовых  образований, а также при встрече  в мягких породах твердых включений, валунов, крупной гальки. Значительное влияние на искривление скважин оказывает твердость и устойчивость горных пород, чем выше твердость пород, тем меньше разработка забоя и ствола скважины и тем в меньшей степени происходит ее искривление.

При бурении  в слабоустойчивых или неустойчивых породах в скважине образуются большие  каверны, полости, и завалы, наличие  которых может привести к резкому  искривлению скважин или даже забуриванию новых стволов.

Для предупреждения искривления скважин проводят следующие  мероприятия:

1. установка бурового оборудования в горизонтальном положении по уровню:
2. забуривание скважин будет вестись на минимальных оборотах и ограниченном давлении жидкости;
3. отсутствие в колонне искривленных буровых и колонковых труб;
4. бурение крупнопадающих  горизонтов удлиненными колонковыми снарядами;
5. бурение с применением УБТ;
6. в породах с резкой переменностью и в зонах дробления, контролировать осевую нагрузку и число оборотов снаряда;
7. применение качественных буровых коронок;
8. применение ступенчатых колонковых снарядов при переходе с большого диаметра на меньший;
9. осуществлять контроль над  искривлениями скважин;
10. применение шарнирных отклонителей для выравнивания скважин.

В качестве борьбы с искривлениями применяем  УБТ, исходя из формулы:

 

                                   (2.10)

где: С – осевая нагрузка на конечной глубине (даН)

K – коэффициент запаса – 1,25;

Q_УБТ – вес одного метра УБТ d=73мм;

– удельный вес промывочной жидкости;

– удельный вес стали – 7,85г/см³.

Принимаем УБТ наружным диаметром 73мм, вес  одного метра УБТ 25,5кг.

Определяем  число свечей УБТ по формуле:

                                           (2.11)

Принимаю 5 свечей УБТ

Находим фактическую длину УБТ по формуле:

                                     (2.12)

   - длина УБТ.

 

В качестве борьбы с искривлениями принимаем  УБТ – Р – 73.

 

Техническая характеристика

Таблица 2.4

Наружный диаметр труб и Соединений, мм	73
Толщина стенки трубы, мм	19
Внутренний диаметр соединений, мм	22
Присоединительная резьба:
Труб в свечи (трубная)	50
Свечей между собой ( замковая)	3- 50
Длина трубы, мм	6000
Масса трубы 1 м	25.3
Целой	140

2.7.Гидрогеологические и геофизические исследования

Для изучения гидрогеологии участка проектом предусмотрен следующий комплекс работ:

1. Замер уровня воды и температуры в процессе бурения скважин;
2. Определение пьезометрического уровня и дебита при произвольном изливе  воды из скважины;
3. Отбор проб на  сокращенный химанализ;
4. Учет расхода промывочной жидкости и величины поглощения.

Наблюдения  за поглощением промывочной жидкости позволит дать общее представление  об изменении водопроницаемости  пород с глубиной. Величина поглощения будет определятся потерей промывочной жидкости за определенное время, замерами в резервуаре.

Для уточнения  мощности трещиноватых пород и степени  водообильности горизонтов предусмотрено проведение расходометрических исследований прибором ЭРМ – 5.

 

Целью проведения геофизических исследований в скважинах есть:

1. Литологическое расчленение разреза, выявление угольных пластов, определение их мощности и глубины залегания;
2. Определение фактического диаметра скважины;
3. Замер азимутов и углов искривления ствола скважины;
4. Определение температурного режима горных пород на глубоких горизонтах;
5. Изучение естественной радиоактивности горных пород;
6. Определение зольности угольных пластов.

Задачи  будут решатся следующим комплексом геофизических работ:

1. Масштаб 1:200:

а) Электрокаротаж; градиент и потенциал – зонд (ГЗ, ПЗ);

б) Кавернометрия;

в) Радиоактивный каротаж, гамма  – каротаж (ГК), плотностной гамма – гамма – каротаж (ГГК – П);

2. Масштаб  1:20:

а) Электрокаротаж (ГЭ), боковой токовый каротаж (БТК);

б) Радиоактивный  каротаж – ГК, ГГК – П, селективный каротаж ГГК( ГГК-С);

в) Кавернометрия;

г) Отбор  роб грунтоносами боковыми стреляющими (ГБС);

 

3. Инклинометрия;

4. Термометрия.

Проектом  предусмотрено бурение 7-ти разведочных  скважин, общим объемом 4580 м., средняя глубина которых составляет 680 м. Планируется 36 выездов на участок, по 4 выезда на скважину через 200 м. проходки.

Контрольные измерения составят 30 м. по каждому параметру.

При повторных  исследованиях перекрытие раннее исследуемых  интервалов составит 35 м.Потери метража на забое и устье скважины из-за понижения уровня и осадки – 5 %.

Интервалы детализации 10 мю для каждого угольного пласта.

Для работы применяется автоматическая каротажная станция АЭКС – 1500.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.8 Цементирование скважин.

 

Рассчитываем  количество цемента для цементирования колонны – направления.

1. Объем цементного раствора, V_ц.р. , для закачки в обсадную колонну:

V_ц.р. = 0,785· [(D_скв.² – d_н²) ·H·K+d_в²·h],м³                                                                (2.13)