Размеры, мм
|
n1
|
n
|
W1, %
|
273
|
20
|
36
|
31
|
25
|
4426
|
31
|
D
|
d
|
a
|
b
|
|
|
|
Выбор и обоснование способа бурения
скважины.
Для бурения скважины применяем
роторный способ. Роторное бурение применяется при бурении
разведочно-эксплуатационных скважин на воду в твердых, трещиноватых породах с
промывкой водой.
Роторное бурение рекомендуется
применять при вскрытии глубокозалегающих водоносных горизонтов. Этот вид
бурения отличается более высокой производительностью и экономичностью по
сравнению с другими способами.
Бурение будет вестись с прямой
промывкой водой, что обеспечит высокую скорость проходки и минимальный расход
обсадных труб.
4. Составление и обоснование
конструкции скважины
(346 мм по ГОСТу)
(243 мм по ГОСТу)
Д < 250
Д > 250
Q - расход промывочной жидкости, м3/сек.
5. Разработка рациональной
технологии бурения для водоносного горизонта
а) Выбор породоразрушающего
инструмента:
При роторном бурении должна быть
следующая последовательность работ:
разрушение пород;
очитка скважины;
стабильность стенок скважины.
Для разрушения необходимо приложить
нагрузку:
1. Осевая нагрузка
, где
D
- диаметр долота, см
P0
- удельная нагрузка на 1 см диаметра долота, (кгс/см)
P0
= (50-100) кгс/см (по мягким и средним ГП)
P0
= (100-200) кгс/см (по твердым и крепким ГП)
P0
= (25-50) кгс/см (для верхних интервалов)
P0
определяется по справочнику в зависимости от типа горных пород (С)
и (М) и должна быть больше твердости горных пород. Для разных ГП осевая
нагрузка разная.
2. Частота вращения n = (60-400) об/мин (Дубровский,
с.-227).
Существует и должна быть выдержана
зависимость: чем крепче горная порода, тем больше осевая нагрузка и меньше
частота вращения.
в горных породах Т и К: n = 60 - 150 об/мин.
в горных породах М и С: n = 130 - 300 об/мин.
б) Выбор промывочной жидкости и
обоснование ее качественных параметров:
Выносная способность
должна быть больше, чем скорость оседания частиц шлама.
К - в мягких ГП
1,15-1,25
К - в крепких ГП
1,1-1,12.
Расчет нагрузки для
долота 3Д-346 М (диаметр 346 мм):
Осевая нагрузка: об/мин
Частота вращения: n = 300 об/мин (принимаем по Дубровскому)
Осевая нагрузка: об/мин
Частота вращения: n = 150 об/мин (принимаем по Дубровскому)
6. Выбор бурового
оборудования
а) бурового агрегата
(буровой станок, насос, привод)
б) буровой копер, мачта.
а) Основные технические
параметры буровой установки УРБ-3А2:
Грузоподъемность, т:
номинальная - 6,3/12,5
максимальная - 10/20.
Основной способ бурения
- вращательный с промывкой.
Рекомендуемая глубина
бурения, м - 800.
Рекомендуемый диаметр
скважин, мм:
начальный - 243,
конечный - 93.
Транспортная база -
шасси МАЗ500А.
Силовой привод, тип -
ЯМЗ-236.
Мощность, л/с - 105.
Частота вращения, об/мин
- 1500.
Удельный расход топлива,
г/л*с*ч - 167-181.
Ресурс до капитального
ремонта, ч - 8000.
Мачта - 8000
(секционная, складывающаяся).
Высота до оси кронблока,
м - 18.
Подъем мачты -
гидродомкратом.
Длина бурильной
трубы/свечи, м - 6/12.
Механизм вращения -
ротор.
Проходное отверстие
стола, мм - 250.
Частота вращения, об/мин
(прямые основные передачи) - 79, 160, 300.
Число передач основных (вспомогательных)
- 4/4.
Крутящий момент
(максимальный) кгс/м - 450/700.
Механизм подъема -
лебедка.
Натяжение талевого
каната макс, тс - 5,2.
Диаметр каната, мм - 18.
Емкость барабана, м -
150.
Оснастка талевой системы
- 1х2/2х3.
Скорость подъема крюка,
м\с - 0,4-1,48.
0,2-1,39.
Тип подачи - с тормоза
лебедки и гидравлический (по заказу).
Усилие подачи, тс:
вниз - 3,5
вверх - 5
ход подачи, м - 0,6 или
на длину штанги.
Буровой насос - 11 ГрИ.
Приводная мощность, л/с
- 48.
Подача максимальная, л/с
- 7.
Давление максимальное,
кгс/см2 - 63.
Компрессор - Гаро.
Подача, м3/мин
- 0,5.
Давление, кгс/ см2
- 7.
Гидравлический насос -
НШ-32 или НШ-10.
Электрогенератор,
мощность, кВт - 12.
Напряжение, В - 380/220.
Механизм развинчивания -
ротором трубы диаметром 60 мм.
Управление основными
рабочими механизмами - пневмомеханическое.
Габаритные размеры
основного блока в транспортном положении - 10,86х3х3,75.
Масса основного блока
(транспортного), т - 14,4.
Поставляемого комплекта,
т - 17,9.
Гарантийный срок
исправной работы, мес - 9.
Межремонтный период до
первого капитального ремонта, ч - 8000.
Изготовитель: Кунгурский
машиностроительный завод.
б) буровой копер, мачта:
Мачта буровой установки
УРБ-3А2 складывающаяся, с открытой передней гранью, имеет полезный просвет (от
ротора до основания кронблока) 15,5 м. Подъем мачты осуществляется
гидродомкратом плунжерно-поршневого типа, что позволяет также заваливать мачту
при опускании. Имеется автономный гидродомкрат для подъема мачты в транспортном
положении.
Буровой, спуско-подъемный
и ловильный инструмент:
Переводник ПП-3-76/3-50
ПП-3-50/3-62
ПП-3-50/3-76
Переходник П1-50/73 Гост
8004-65
П1-50/89
П1-50/127
Вилка подкладная для
бурильных труб диаметром 50, 63,3 мм.
Элеватор 15 МЗ-50 Гост
8542-76.
Штроп РИ-Э/10 ТУ
26-02-442-72.
Ключ шарнирный для
бурильных труб диаметром 60,3 мм.
Ключ шарнирный 73/89 и
108/127.
Ключ трубный цепной КЦН
№1 ТУ 26-02-355-71.
Ключ для трехшарошечных
долот диаметром 97 и 118 мм.
Клинья для обсадных труб
диаметром 89, 108, 127 мм.
Метчик ловильный Г-50,
Гост 8483-57.
Колокол ловильный А-76,
Гост 8565-57.
Приспособление для
развинчивания бурильных труб диаметром 60,3 мм.
7. Разработка
конструкции бурового снаряда
а) колонковых долот;
б) колонны бурильных
труб;
в) колонны обсадных
труб.
Выбор долот зависит от
твердости горных пород и диаметра скважины:
а) для бурения скважины
до глубины 30,0 м (в суглинках) используем долото 3Д-346 М, диаметром 346 мм.
Тип долота - М.
Диаметр долота - 346
±1,5 мм.
Диаметр корпуса долота,
мм - 335.
Высота долота, мм - 420.
Тип, размер
присоеденительной резьбы - муфта 3-171.
Конструкция шарошек и их
расположение - самоочищающиеся со смещением осей шарошек на 6 мм.
Промывочные каналы:
число, шт - 1.
суммарная площадь
сечения (без насадок), см2 - 30,2.
направление струй -
между шарошками.
Масса долота, кг -
115,0.
Максимально допустимая
осевая нагрузка на долото, тс - 40,0.
Бурение скважины с
глубины 30,0 и до забоя скважины (775,0 м) будет вестись долотом Б-243 С
диаметром 243 мм.
Тип долота - С.
Диаметр долота - 243 ±1
мм.
Диаметр корпуса долота,
мм - 236.
Высота долота, мм - 300.
Тип, размер
присоеденительной резьбы - ниппель З-121. Гост 5286-75.
Конструкция шарошек и их
расположение - самоочищающиеся со смещением осей шарошек на 5 мм.
Промывочные каналы:
число, шт - 1.
суммарная площадь
сечения (без насадок), см2 - 16,6.
направление струй -
центр долота (на шарошки).
Масса долота, кг - 42,0.
Максимально допустимая
осевая нагрузка на долото, тс - 27,0.
б) В связи с
использованием при бурении скважины больших диаметров долот, для увеличения
жесткости и массы буровых колонн бурильные трубы будут применены диаметром 89
мм.
Для создания осевого
давления на забой в комплект буровых колонн будут включены утяжеленные
бурильные трубы диаметром 146 мм.
Соединение составляющих
элементов буровых колонн будет осуществляться с помощью набора переходников,
также входящих в комплект бурового инструмента установки.
в) Обсадными трубами
будут закреплены стенки ствола скважины от обвалов и изолироваться водоносный горизонт
от поступления в него недоброкачественной воды. Для этого трубы должны быть
непроницаемые, прочные, чтобы выдержать наружное давление жидкости и газов и не
допускать проникновения в ствол скважины недоброкачественной, непригодной воды.
Трубы должны иметь достаточное сопротивление разрыву в местах соединений, чтобы
составленная из них подвешенная колонна не оборвалась. Так как породы
устойчивые, то обсадная колонна труб будет опущена в скважину сразу до
намеченной глубины (775,0 м). В нашем случае скважина до глубины 0-30,0 м будет
обсажена трубами диаметром 273 мм, от 30,0 до 775,0 м обсадная колонна будет
одновременно являться и фильтровой колонной, следовательно диаметр ее будет 168
мм. До глубины 700 м обсадная колонна будет глухой, водоносный горизонт
(700-765 м) будет обсажен фильтром и10 метров от низа колонны будет глухой
отстойник.
Основные характеристики
обсадных труб и муфт согласно Госта632-64:
1. Диаметр обсадной
трубы, мм - 273.
Толщина стенки, мм - 9.
Внутренний диаметр, мм -
255.
Вес 1 м, кг - 58,6.
Соединяться трубы будут
муфтами:
Наружный диаметр, мм -
298.
Длина, мм - 216.
Вес, кг - 21,5.
. Диаметр обсадной
трубы, мм - 146.
Толщина стенки, мм - 6.
Внутренний диаметр, мм -
134.
Вес 1 м, кг - 20,7.
Соединяться трубы будут
муфтами:
Наружный диаметр, мм -
166.
Длина, мм - 191.
Вес, кг - 8,7.
8. Уточнение режима
бурения с учетом технических характеристик выбранного оборудования
Согласно расчетам,
произведенным выше, бурение скважины будет вестись установкой УРБ-3А2. До
глубины 0-30,0 м для разрушения породы будет использовано долото 3Д-346М,
диаметром 346 мм. Интервал будет обсажен колонной труб диаметром 273 мм. Далее
скважина до проектной глубины будет пробурена долотом Б-243С, диаметром 243 мм.
Обсадная колонна будет спущена в скважину после бурения на всю глубину, т.к.
породы устойчивые к обрушению. Скважина в интервале 30,0-775,0 м будет обсажена
обсадной колонной, являющейся одновременно и фильтровой, т.к. в интервале
700,0-765,0 м трубы будут перфорированы. Остальная же часть труб будет глухой
для перекрытия водоносного горизонта от загрязнения и предотвращения обрушения
стенок. Бурение скважины на всей глубине будет вестись с прямой промывкой
водой. Технологические параметры и расчет расхода жидкости подробно приведены в
п. 5.
9. Проектирование
способа вскрытия водоносного горизонта и опробования
Так как водоносный пласт
сложен устойчивыми породами (трещиноватые известняки), а пластовое давление
воды не проявляется самоизливом из скважины и полного поглощения жидкости не
ожидается, то вскрытие водоносного горизонта будет вестись роторным способом с
прямой промывкой технической водой.
После вскрытия
водоносного пласта будет произведена установка обсадной (фильтровой) колонны в
скважину.
При подготовке к
вскрытию водоносного горизонта будут произведены подготовительные работы,
включающие в себя:
работы по очистке
отстойников;
устройство отвода
использованной промывочной воды от устья скважины;
Расчет требуемого
количества воды (м3) для вскрытия водоносного горизонта определяется
по следующей методике:
, где
Q1
- объем воды, необходимый для замены промывочной жидкости, заполняющей скважину
перед вскрытием, м3
, где
D1
- диаметр эксплуатационной колонны, м;
H1
- глубина башмака колонны, м;
k1
- коэффициент, учитывающий число циклов промывки для полного замещения
глинистого раствора водой (k
= 1, 5, ….., 2);
Q2
- объем воды, необходимый для заполнения ствола скважины,
вскрывшей водоносный пласт, м3
D2
- диаметр скважины, вскрывшей пласт, м;
H2
- длина интервала от кровли пласта до проектного забоя, м;
k2
- коэффициент увеличения D2
при размыве пород водой (k2
=1,27-1,3);
Q2
- объем воды, необходимый для вскрытия водоносного пласта с учетом
поглощения, м3
, где
Qн
- подача насоса, м3/ч;
K - коэффициент поглощения, принимаем равным 0,15;
T
- время вскрытия пласта, ч;
Q4
- объем воды, необходимый для восполнения поглощения при
проработке ствола, каротаже и спуске фильтра за время T,
м3
После цементирования
обсадной колонны глинистый раствор в колонне и отстойниках будут заменять
технической водой, затем разбурят цементную пробку и будет вскрыт пласт.
Проходка по пласту будет
вестись с промывкой водой и последующим удалением использованной воды. Бурение
будет вестись трехшарошечным долотом с уменьшением осевой нагрузки при вращении
снаряда не более 90-120 об/мин. Перед каждым наращиванием бурильной трубы
пройденный интервал необходимо 1-2 раза проработать с максимальной промывкой
для лучшей очистки забоя.
В процессе бурения, для
предостережения от аварий, будет вестись тщательное наблюдение за уровнем воды
в скважине, уровень воды у устья скважины должен быть постоянным.
Проведение
спуско-подъемных работ будет вестись плавно, без рывков, и ударов во избежание
гидродинамических нагрузок на пласт.
При подъеме бурильных
труб в скважину обязательно будет доливаться вода. При спуске запрещается
вращать фильтровую колонну во избежание деформации водоносного пласта. После
спуска колонны сразу будет начата промывка скважины водой при максимальной
подаче насоса для вымывания шлама и песка, а затем интенсивность промывки
снижается до прекращения выноса песчаных частиц. Проводится это будет для
избежания образования песчаных пробок.
Для осветления воды,
прочистки фильтра и увеличения дебита скважины будет проведена пробная откачка
воды из скважины в течение 2-3 часов, по необходимости она будет продлена.
Уровень воды в скважине во время откачки и при проведении буровых работ будет
наблюдаться с помощью электроуровнемера или же с помощью хлопушки. Также будет
вестись наблюдение за дебитом воды и степенью осветления воды. После окончания
откачки будет отобрана с помощью пробоотборника проба воды на химический
анализ.
После проведения всех
работ скважина будет закрыта специально изготовленным металлическим оголовком и
по акту передачи сдана в эксплуатацию.
10. Мероприятия по
технике безопасности, противопожарной техники, промсанитарии и охране
окружающей среды
Основными методами
борьбы с несчастными случаями при производстве буровых работ являются обучение
и систематический инструктаж рабочих и ИТР по безопасному ведению работ,
правилам технической эксплуатации механизмов, строгая трудовая дисциплина,
четкая организация труда, строгое соблюдение норм трудового законодательства, в
том числе указаний по нормированию рабочего дня, чтобы избегать переутомлений,
и др.
Члены буровой бригады
оказывают пострадавшему первую помощь, для чего на каждой вышке имеется
аптечка. В случае необходимости отправляют пострадавшего в больницу. О всех
несчастных случаях составляют соответствующие акты.
Для всех видов бурения
общими правилами техники безопасности являются следующие:
· Все рабочие и ИТР,
поступающие в разведочную партию, подлежат предварительному медицинскому
освидетельствованию.
· Все принятые
рабочие допускаются к работе только после ознакомления с правилами техники
безопасности и сдачи требуемого законом техминимума.
· Каждый работник,
заметивший опасность, обязан наряду с принятием мер для устранения ее
немедленно заявить об этом технадзору.
· Перед началом
работы принимающий смену буровой мастер обязан тщательно осмотреть все
оборудование и природоохранительные устройства, а буровой мастер, сдающий
смену, должен поставить в известность о всех замеченных неполадках.
· Все движущиеся
части механизмов - ремни, шкивы, шестерни - должны быть надежно закрыты
соответствующими щитами, колпаками или другими ограждениями.
· Все места работы
должны быть достаточно освещены. Окна вышки и бурового здания должны составлять
не менее 10% от площади пола.
· Электродвигатели и
другое электрооборудование должно быть заземлено. Возле пусковых устройств
должны быть резиновые коврики и резиновые перчатки.
· Основные правила по
технике безопасности должны быть вывешены на здании буровой вышки.
Природоохранные и
природо-сберегающие мероприятия при проведении геологоразведочных проводят с
целью и учетом закона РФ «Об охране окружающей среды», а также правовых основ
государства и законодательства по охране воздушного и водного бассейнов
природного ландшафта и недр.
При проведении буровых работ
результаты и оборудование участка должны отвечать требованиям и нормативам и
предусматривать возможность восстановления земель после окончания работ
согласно Госта 17.5.3.04-83 «Охрана природы. Земли. Общие требования к
рекультивации земель».
Конструкция скважины должна
обеспечивать полную изоляцию всех горизонтов подземных вод и поверхностных вод
от грунтовых и артезианских. Для предотвращения загрязнения подземных вод ГСМ и
другими реагентами должны быть сооружения защиты на буровой площадке перед
началом буровых работ.
При работе в населенных пунктах
будет соблюдаться предельно допустимые значения вредного влияния шума согласно
Госта 37.001.266.83 «Шум автомобильных двигателей. Допустимые уравнения и
методы измерения» путем правильной эксплуатации технического оборудования,
выбора места работы с учетом расстояния до жилых домов и общественных зданий.
С целью охраны атмосферного воздуха
от загрязнения отрабатываемыми газами двигателей буровых установок будет
производиться контроль за выбросами вредных веществ согласно Госта 17.2.1.02-76
«Охрана природы. Атмосфера. Термины и определение двигателей автомобилей».
Меры особой предосторожности будут
соблюдены против загрязнения природных объектов нефтепродуктами. В этих целях
временные склады ГСМ и стоянки автотранспорта будут расположены таким образом,
чтобы предотвращать попадание нефтепродуктов в подземные воды и поверхностные
воды. С целью охраны земель подземные пути будут прокладываться по кратчайшему
пути с максимальным использованием полевой и дорожной сети и с учетом просек.
С целью охраны поверхностных вод
будут осуществлены мероприятия, направленные на предупреждение возможности
загрязнения их ГСМ и бытовыми отходами согласно Госта 17.1.3.13-86 «Охрана
природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения».
С целью охраны поверхностных вод
будут осуществляться мероприятия по предотвращению нежелательного изменения
режима и качества подземных вод в результате проведения гидрогеологических
работ согласно Госта 17.1.3.06-82 «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования
к охране подземных вод».