Выбор бурового оборудования и инструмента

В целом оценивая в совокупности требования геологического задания, целевое назначение скважины, учитывая категорию пород по буримости, а также степени сложности геологического разреза будущей скважины, выбирают способ разрушение данных пород, а также оборудование для проведения данного вида работ с учетов выше приведенных факторов.

Способ бурения и применяемые технические средства, моно определить по приложению (Рекомендации по выбору способа бурения и типа колонкового снаряда (ВИТР — ВНИИ методики и техники разведки)).

Для выполнения поставленной геологической задачи, является необходимым получения представительного и кондиционного количества керна.

Данная задача решается путем применения специальных колонковых наборов — двойных труб, снарядов со съемными керноприемниками и др. В данном проекте буровых работ, при колонковом бурении, наиболее оптимальным будет использование одинарных и двойных колонковых труб, а также снарядов со съемными керноприемниками. Выбор же технологического инструмента осуществляется в соответствии со способом бурения и конструкцией скважины, физико-механическими свойствами горных пород.

Выбор бурового станка. Буровой станок — главный элемент любой буровой технологической установки. Он представляет собой машину, преобразующую механическую энергию вращения двигателя в рабочее давление исполнительного органа, осуществляющего технологический процесс.

Буровой станок, как правило, имеет три основных исполнительных органа: вращатель, передающий вращение колонне бурильных труб; механизм подачи, осуществляющий перемещение снаряда, вдоль оси скважины и формирующий осевую нагрузку на забой; лебедки, посредством которой осуществляются спускоподъемные операции.

Буровая установка выбирается исходя из глубины бурения скважины, которую может обеспечить установка при определенном диаметре породоразрушающего инструмента, а также в качестве основного критерия классификации буровых установок, принимают тип вращателя.

В нашем проекте, глубина скважины составляет 450 метров, и наиболее оптимальным будет считаться, буровая установка с подвижным вращателем. В данном случае, преимущество, данного типа вращателя перед остальными:

• · Он обеспечивает наибольший эффект полезного действия при скоростных методах бурения, осуществляемых без подъема бурильных труб для извлечения керна, таких, как бурение снарядами со съемными керноприемниками, с гидрои пневмотранспортом керна, при бескерновом бурении, применении забойный машин, и т. д. (В данном случае бурение на высоких скоростях возможно, так как породы обладают малоабразивностью, что сказывается на меньшем износе породоразрушающего инструмента.)
• · В сравнении со шпиндельными станками, при аналогичных методах бурения, станки с подвижным вращателем на 30−40% производительнее, что окупает их более высокую стоимость. В конструкции станка исключен ряд механических узлов, которые часто выходят из строя, что обеспечивает большой срок службы. Частое перекрепление патрона и небольшая длина хода подачи, при шпиндельном бурении, существенно уменьшают скорость бурения и процент выхода керна.

Данные факторы показывают, что наиболее оптимальным буровым станком будет станок типа LM-75 с подвижным вращателем. Технические характеристики данного станка приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Модульные установки алмазного колонкового бурения серии LM™ производства компании Boart Longyear широко используются во всём мире в различных климатических условиях как на подземных рудниках, так и на поверхности. Установки данной серии обеспечивают высокоэффективное бурение глубоких скважин с высокой степенью надёжности и сравнительно низкими затратами на техническое обслуживание. LM75 представляет собой среднеразмерную установку с подземной алмазной короной для бурения средних и глубоких скважин. Эта установка, оснащенная рамой подачи 70 кН, обеспечивает высокое тяговое усилие в обратном направлении, а также относительно высокую скорость манипуляций с штангой. Предлагается три типоразмера рамы подачи для обеспечения пригодности к любым рабочим условиям. Модульная конструкция с несколькими вариантами оснащения позволяет легко подобрать оборудование для определенных потребностей и обновлять его при изменении требований. При помощи устройства позиционирования и поворотной платформы буровая установка обладает возможностью бурения под любым углом, от положения вертикально вверх до вертикально вниз. На этой буровой установке для обеспечения питании гидравлики машины используется электродвигатель (дизельный двигатель устанавливается на заказ). Эту установку можно использовать совместно дополнительным манипулятором штанг, что снижает утомляемость оператора и может повысить безопасность и производительность.

Выбор породоразрушающего инструмента. Правильный выбор породоразрушающего инструмента определяет производительность бурения и механическими свойствами горных пород. В проекте работы ведется по породам IV-IX категории по буримости, с низкой степенью трещиноватости, весьма малоабразивными и не высокой плотностью. Производительность определяется скоростью проходки и изнашиваемостью породоразрушающегося инструмента.

В проекте наиболее оптимальным будет использование — алмазного породоразрушающего инструмента на более низких глубинах. Причиной для выбора данного инструмента является, его высокая производительность и ряд других факторов: среди которых можно отметить, что бурение ведется с отсутствием постоянного контроля над режущей частью коронки, а также с частой знакопеременной нагрузкой на забой.

На небольших глубинах рациональным будет использование твердосплавных коронок. Данный породоразрушающий инструмент, обладает невысокой себестоимостью, а также ряд других положительных факторов влияет на его применение: это не высокая абразивность пород, а также крепость пород.

Для вскрытия пород различной крепости требуются различные виды коронок Данные приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Выбор бурильных, обсадных, и колонковых труб. В механическом вращательном бурении — основном способе выполнения буровых работ в настоящее время — трубы являются одним из главных элементов технологической системы.

В нашем случае бурение ведется станком с подвижным вращателем, требующим использования гладкоствольных труб. Отбор керна ведется не по всей длине скважины, так что применение рациональным будет применение одинарных и двойных колонковых труб, а также труб со съемным керноприемником, для повышения выхода керна.

Технические характеристики данной трубы приведены в таблице 4.

Таблица 4 Основные размеры (мм) и параметры бурильной трубы (колонны).

В таблице 5 приведены характеристики обсадных труб, подходящих для данного проекта.

Таблица 5 Технические данные обсадной трубы HW.

Ну глубине ниже 403 метров требуется, начать забор керна, для этого наиболее удачным будет использование двойных колонковых труб типа NWL, диаметр колонны равен 59 мм. Данные приведены в таблице 6.

Таблица 6.

Выбор промывочной жидкости. Одним из основных факторов, определяющих эффективность бурения скважин в разнообразных горно-геологических условиях, является выбор промывочного агента и его параметров, это позволяет оптимизировать технологию промывки скважин. Выбор типа промывочной жидкости определяется геолого-техническими условиями бурения, составом и свойствами проходимых пород, способом бурения, опытом буровых работ.

При проходке мощности от 0 до 5 м, по плотным глинам в качестве промывочной жидкости будет использована обычная вода.

При бурении на промежутке с 5 до 253 и с 403 до 450 м. планируется применять полимерный раствор EZY PLUG G.

Вспомогательный и аварийный инструмент. Безопасный труборазворот DA512 является инновационным инструментом свинчивания и развинчивания штанг ССК. Это устройство предназначено для работы с любыми штангами стандартных размеров без замены зажимных кулачков на многофункциональных буровых станках, предназначенных для тяжёлых условий работы.

Ключи для развинчивания /свинчивания HEX25 и HEX32.

Переходник RP 452 для соединения бурильных труб с буровой коронкой, и колонковым снарядом.

Лопастной стабилизатор с приваренными лопастями RP424. Лопастные стабилизаторы компании Sandvik обеспечивают более ровные стволы скважин и увеличивают скорость бурения при контроле искривления ствола скважины. Их применение сводит к минимуму количество скважин с нецилиндрической формой стенок.

Вкладыш ротора RP434. Вкладыши ротора компании Sandvik центрируют буровую трубу относительно скважины, предотвращают смещение коронки и колонн буровых труб и увеличивают срок службы коронок и колонн буровых труб. Строенная конструкция беговой дорожки шарикоподшипника увеличивает срок службы подшипника. По стоимости роторные вкладыши более эффективны, чем статические вкладыши.

Амортизирующие переводники RP-432. Амортизирующие переводники компании Sandvik понижают вибрацию при бурении.