10. Рациональный режим спускоподъемных операций

Рациональный режим спускоподъемных операций разрабатывается с целью уменьшения затрат времени на спуск и подъем бурового инструмента. Лебедки буровых станков изготавливаются многоскоростными, что позволяет поднимать длинную тяжелую колонну бурильных труб с малой скоростью, а легкую колонну - с большой. В результате достигают более рационального использования мощно­сти двигателя и уменьшения затрат времени на спускоподъемные операции.

С этой целью необходимо определить длину бурового инструмента, подни­маемого на разных скоростях вращения барабана лебедки.

Мощность N, затрачиваемую на подъем бурового инструмента из скважи­ны, определяют по следующей формуле:

О *V

N = -

102*77

где

V = — - скорость подъема бурового инструмента, м/с; m

V,, - окружная скорость вращения барабана лебедки, м/с; значения этой скорости указаны в технической характеристике бурового станка; согласно требо­ваниям техники безопасности V, < 2 м/с;

m - число подвижных струн;

ц - кпд всех передач от двигателя до крюка; т| = 0,8 - 0,85.

Тогда длину бурового инструмента / (в м ), поднимаемого на разных враще­ниях барабана лебедки, можно определить из выражения:

102*N*7

/ = -

• (1+ /

Условные обозначения к данной формуле см. в разделе 9. ; После определения интервалов подъема бурового инструмента на разных скоростях следует построить соответствующий график (рис. 22).

Рис. 22. График рациональных скоростей подъема

11. Расчет проектного профиля скважины

Знание вероятностных значений кривизны оси скважины на различных ин­тервалах глубин в различных породах позволяет рассчитать и построить проект­ный профиль скважины с учетом ее естественного искривления.

Основой расчета проектного профиля является наличие зависимости изме­нения величины зенитного угла от глубины скважины и, соответственно, от свойств горных пород, пересекаемых скважиной При расчете проектного профи­ля ствола обычно пренебрегают возможным азимутальным искривлением сква­жины и проектируют проведение скважины в одной вертикальной плоскости, проходящей по разведочной линии.

Для установления закономерностей естественного искривления скважин применяются специальные методики сбора и обработки данных инклинограмм по ранее пробуренным скважинам. При смещении проектируемых скважин из иссле­дованной области и соответствующего изменения проектного геологического раз­реза следует откорректировать, если это возможно, вероятностные значения кри­визны ствола скважины на соответствующих интервалах.

Другими словами, вероятностные значения кривизны ствола связывают не только с интервалами глубин, а с тем или иным комплексом пород,пересекаемых скважиной.

Таким образом, если заданы (известны) возможные значения кривизны ствола на интервалах длины скважины: L_b L2, ...L, (или на интервалах глубин: Hi, H2, .. Hj), то в задачу расчета проектного профиля ствола скважины входит установление точки заложения, угла наклона, глубины (или длины ствола) и угла встречи стволом скважины пласта полезного ископаемого.

Определив путем расчета значение конечного зенитного угла 0_К (на интер­вале встречи с пластом полезного ископаемого), проверяется необходимое усло­вие встречи скважиной последнего пласта полезного ископаемого: угол встречи должен быть более 30°.

Так как угол встречи у равен:

_v = 90° + 0_К - у,

где у - угол падения пласта полезного ископаемого. ТО должно соблюдаться неравенство:

90° + 8_К - у > 30°. (1)

Задавшись углом встречи оси скважины с плоскостью пласта vj/, можно оп­ределить конечный зенитный угол:

Так как 0_К = /(9„), то при несоблюдении неравенства (1) задается большее значение начального зенитного угла.

Рассмотрим расчет профиля ствола на следующем примере, считая, что при постоянном значении кривизны ствола скважины на интервалах длины скважины Ьг и Ьз (рис. 23) проекции участков скважины на оси X и Y соответственно равны:

Х| = L, * sin в_Н| Hi = Li * cos 8_И1

(для первого прямолинейного участка)

Хг = — * (cos 8н2 - cos в^)

^К2

Н₂ = — * (sin 8,3 - sin Q,a)

(для второго криволинейного участка с интенсивностью искривления 1ег)

Х3 = — * (cos 9_н3 - cos 8_к3) (для третьего криволинейного участка Н₃ = — * (sin 0_кз - sin 9„з) с интенсивностью искривления 1ез)

Рис. 23. Расчет проектного профиля скважины

Если заданы глубины Hi, Hi, ...Hi, то длина скважины на соответствующих участках будет равна:

н,

L, =

L, =

_L _

"' cos0_m ' 57.3*К, 57.3*К,

где К - среднее значение кривизны скважины на данном интервале, рад/м. Кривизна скважины определяется выражением:

К =

57,3'

где in- интенсивность искривления скважины на данном участке, град/м. Радиус кривизны R на соответствующих криволинейных участках опреде­ляется выражением:

R, =

! _ 57,3 _f ,

К-3 '(И

74

Определим значение зенитных углов в начале и в конце участков для при­веденной схемы (рис. 23), считая известными (заданными) значения. 8,,i, L_u L₂,

Lj, 1()2, !(»■

Тогда Э_К|=9„1, так как первый участок прямолинейный. O^^ki как смежные углы, вк2= 1о2* Ь₂+8ц2, или при известной глубине Н₂: 9_K2=arcsin(H2*K₂+sine_il2).

QQQhfU+Q

И, наконец, смещение забоя скважины от устья на конечной глубине S=X|+X2+X₃; глубина забоя от поверхности Н=Н1+Н₂+Нз, а длина ствола скважи­ны L=Li+L2+Lj.

В процессе бурения разведочных скважин часто возникает необходимость корректировки трассы скважины, т.е. изменение ее направления. В этом случае для искусственного искривления скважин, а также для забурки дополнительных стволов (многозабойиое бурение) используют различные специальные техниче­ские средства. В первом приближении все клиновые отклонители можно разде­лить на три основные группы:

V- стационарные клиновые отклонители (стационарные клинья с полным перекрытием забоя), неизвлекаемые, типа КОС;

2. - извлекаемые (съемные) клиновые отклонители, или съемные клинья, ба­ зирующиеся на использовании клиньев закрытого типа с неполным перекрытием забоя, типа СО, СНБ-КО;

3. - бесклиновые отклонители непрерывного действия, скользящего типа,

ТЗ-3, СБС.

Некоторые технические и эксплуатационные данные стационарных клиньев

и снарядов направленного бурения приведены в табл. 33.

Таблица 33

Параметры	Стационарные клинья				Съемные клинья		Отклонители непрерывного действия
	КОС 44	КОС 57	КОС 73	ско 73 £	СО 6-	СНБ 7	ТЗ-3 8	СБС-46 9	СБС- 59 10	СБС-1 11
t Размеры сна­ряда: диаметр, мм длина, м	44	57	73		57; 73		1	44	57	73 |
	5	6,92	6,3	4,8	6Л? 6,17	2,3	1,8; 2,2	1,7	1,8
Диаметр поро-доразрушающе-го инструмента, мм	46	59	73	73	36; 46	46; 59	59; 76	46	59	76
Максимальная глубина искривления, м	-	-	-	-	не огр	не Оф.	1500	-	-	-

							Пр	эдол же 9	ние таС 10	л. 33 и~П
Усилие раскреп­ления снаряда в		3	4	Т	10	^ц	8-13	4	5	6
(скважине, кН ГМасса снаряда, кг Режим бурения: осевая нагрузка.					38; 50 1 5-6	40 0,5-8	28; 42 Д5-25_	20 13-15	30	45
									15-20	i 20-25
		-\
кН частота враще-	4				153-277	67*- 277	153^1 277
i количество про-мывочнойжид-	1°30'	\ 2°30			40-60	40-60	40-90
| кости, л/мин 1 Интенсивность искривления, град/м Искривление					0,8	0,6 . 3	0,5-2 1 ^4	1"-	0,5-1,5 -	0,5-1,5
			' 2°30' 2°30		' 3
скважины, град

12. Ликвидация скважин. Техническая документация скважин

Для перекрытия ствола скважины применяют различные конструкции про­бок, обеспечивающих надежность их фиксирования в заданных интервалах и ус­тойчивость: деревянные длиной 2-4 м, гидравлическое пакерное уплотнение "ГПУ ВИТР" и др. Установленная пробка должна выдержать, не перемещаясь по стволу, давление насоса (цементировочного агрегата) при тампонировании или водонапорного горизонта, столба жидкости в скважине.

Интервал скважины 0 - 20 м обычно перекрывают глиняными шариками

(цилиндриками).

Для ликвидационного тампонирования применяют суглинисто-цементные, суглинисто-песчано-цементные, цементно-песчаные тампонирующие смеси, от-верждаемый глинистый раствор (ОГР) и др. Раствор ОГР, разработанный в Дон­басс НИЛ, представляет собой полимерный тампонажный материал, состоящий из 0,25 м³ ТС-10,0,10 - 0,20 м³ формалина и 0,65 - 0,66 м³ глинистого раствора вяз­костью не менее 25 с.

На ликвидационное тампонирование составляется проект, который включа­ет фактический геологический разрез по скважине с указанием мест установки тампонирующих (цементных) мостов, пояснительную записку с перечнем тампо­нирующих материалов. Ликвидационное тампонирование проводится буровой бригадой в присутствии участкового геолога (гидрогеолога). Акт о проведении

77

тампонирования составляется комиссией в составе: бурового мастера, участково­го геолога (гидрогеолога) и бурильщика.

На необрабатываемых землях на устье скважины устанавливается репер с указанием номера скважины, даты ее ликвидации и краткого названия геолого­разведочной организации. Устье скважины ликвидируется следующим способом. Вокруг направляющей трубы проходят шурф размером 1x1x1 м. Ниже уровня земли на глубине 0,8 м обрезают обсадную трубу и закрывают ее металлической крышкой с надписью, как на репере. При отсутствии обсадных труб на глубине 0,8 - 1 м устье скважины перекрывают бетонной плитой размером 0,8x0,8x0,1^0,2 м с аналогичной надписью. Шурф засыпают землей.

На используемых землях геологоразведочная организация обязана провести рекультивацию, т.е. после демонтажа бурового оборудования привести земель­ные участки в состояние, пригодное для использования в сельском, лесном и рыбном хозяйстве.

К геолого-технической документации относятся:

1. акт на ввод в эксплуатацию буровой;

2. геолого-технический наряд (табл. 31);

3. буровой журнал;

4. журнал проверки состояния техники безопасности;

5. различные акты (на проведение в скважине исследовательских работ, на пересечение тела полезного ископаемого, на ликвидацию аварий и ос­ ложнений, на ликвидацию скважины и др.).

Буровой журнал - основной первичный документ, заполняемый ежесменно бурильщиками. Буровой мастер и другие руководители буровой записывают в не­го оперативное распоряжение по технологии бурения и текущей организации ра­бот.

а; с

;:_■

с

РЗ

О Ш X X

ш

U Щ

S

X X ш

О

о о

г"

_ri

3 0>

X О i.

Ill 111 111

uq ib' U5 U Ш

<

X <=£

<

x

О о

2? >

3

X

з- о

се а

я о

со со

I X

S S

о

О

са

2?

3 р

5 §

< о и

^Г) 1 & ?! * ^щ S 1^! X а> !-	-ваос1иноиив с	KHHBh3WHd[j	*, Г1
		кин jOHHOMYiBtrHaMHi; виэхз	r- -! L
	вхнэлв OJOHxonho isdxawBdBu и i/ид		Г !
	Режим бурения	-H3JE OJOHXOHhO fOXDBd 1	CN ■4- r-l
		нии/до j 'KHHamBda вхохэвь j
		H 'вмЕ/CdJBH кваээо \	C!
	и 'еэиэс! BHHir'r/		C-4
	wg/Cdx иоа i -омно^ол (п) BHHirf '(ww) dLawBuif 'uhj^		r I
	им 'щ.нэиА(1хэни ojamoiBrnXdEBdotrodou dxswBHir и цих		О r-i
	ннкжвамэ j кип.млёхоно)] |	втзмээьихмвф
		BEHxxaodu
Геологическая часть	винвяойэиээи SHM03hHJOlTO3JOdEfHJ 'ЭИ>^ЭЭhИEИф0ЭJ
	ИИНЭНЖОУЭО Х1ЯНЖОМ£Оа 1<ШО£
		иимээьихмвф	—
	С2 ^	HHHXxaodu	.—
	trodou чхэоаиьиохэд
	tfodon 4xooHaH£Bdgv		о*
	trodou sxooxEaoHHrnsdx		—
	HX3OwndAg ou trodou KHdojaxB>j		о
	DXuEdj 'trodou BHHStreii itoj^		о
	irodou BMHXDHdsxMBdBx ввшМ}{		а;
	И 'КО1ГЭ 4XOOHTTIOiAJ
	W 'l4HHQ/(lfJ [TBad3XH[4	oir
		t~ xo	м^
	(BMHOITOMJ £3d£Bd ИИМЭ -ShHJOirogj	иимоэьихнеф	^ч^
		HNHXMaodu	<'■
	эмэсни иимээьифво^ихвёхз		с г
	двхтэв^		—

■?•!

Ликвидация скважин

Список литературы

Ликвидация скважин - это комплекс мероприятий, направленных на вос­становление нарушенного скважиной естественного состояния горных пород с целью охраны недр. При этом предусматривается проведение подготовительных и заключительных работ. К подготовительным работам относятся: контрольный за­мер глубины скважины по буровому снаряду, проведение геофизических и гидро­геологических исследований. Проведение подготовительных работ и их результа­ты оформляются соответствующими актами. К заключительным работам отно­сятся: извлечение обсадных колонн, ликвидационное тампонирование, установка на устье скважины репера или ликвидация устья скважины (если скважина бури­лась на обрабатываемых землях).

Ликвидационный тампонаж

В зависимости от геологических условий и места расположения ствола скважину тампонируют по всей глубине или только нижнюю часть

ствола.

Перед тампонированием скважину промывают буровым раствором, с ис­пользованием которого осуществлялось бурение, до полной очистки забоя и ство­ла. Для лучшего контакта тампонирующего камня со стенками скважины толщина глинистой корки не должна превышать 0,5 мм. Снятие излишней толщины корки достигается интенсивной промывкой (при высокой скорости восходящего пото­ка).

Порцию тампонажной смеси готовят из расчета заполнения всего объема определенного тампонируемого интервала. Тампонирующие смеси доставляют в скважину через бурильную колонну, нижнюю часть которой приподнимают на 1 -2м выше забоя тампонируемого участка. После закачивания тампонирующей смеси бурильную колонну поднимают на высоту не менее 50 м от верхней отмет­ки интервала тампонирования, промывают водой (раствором) и поднимают из скважины. Глиняные шарики доставляют в скважину в колонковой трубе. Обыч­но 20-м слой глиняных шариков создается над пробкой, устанавливаемой выше кровли водопоглошающего горизонта или старой горной выработки. Сверху этого слоя закачивают тампонирующую смесь высотой не менее 40 m или h_im , где h_c;in - безопасная высота столба тампонирующего камня над верхним пластом полез­ного ископаемого, кровлей горной выработки (определяют по расчету).

Контрольные пробы тампонирующей смеси отбирают из каждой вновь при­готовленной порции перед ее закачкой в скважину. Качество тампонирования проверяется отбором керна из отвердевшего тампонирующего материала в сква­жине через 1 - 2 часа после отвердения поверхностной контрольной пробы. Убе­дившись в хорошем качестве тампонирующего камня, продолжают ликвидаци­онное тампонирование вышележащего интервала скважины. Количество и места отбора кернов тампонирующего камня определяются проектом.

I Башкатов Д.Н., Сулакшин С.С., Драхлис С Л., Квашнин Г.П. Справоч­ник по бурению скважин на воду. М.: Недра, 1979

2. Башлык СМ., Загибайло Г Т. Бурение скважин-М: Недра, 1990.

3. Воздвиженский Б.И., Голубинцев ОН., Новожилов А.А. Разведочное бу­ рение. - М: Недра, 1979.

4. Володин Ю.И. Основы бурения. - М: Недра, 1986.

5. Володин Ю.И., Мишенькин ИМ. Руководство к практическим занятиям -М: Недра, 1987.

6. Козловский Е.А. и др Справочник инженера по бурению геологоразве­ дочных скважин., том I,- M . Недра, 1984.

7. Корнилов М.И. и др. Буровой инструмент для геологоразведочных сква­ жин. Справочник. - М: Недра, 1990.

8. Сергиенко И.А., Пенкевич СВ. Методическое руководство с краткими указаниями к курсовому и дипломному проектированию по разведочно­ му бурению ( для студентов геологоразведочного факультета).-Москва, 1975.

9. Шамшев Ф.А. и др. Технология и техника разведочного бурения. - М.: Недра, 1983.

10. Зиненко В.П. Направленное бурение. - М.: Недра, 1990.