Проект проводки скважины при предварительной разведке месторождения Белоусовское

Тип:
Добавлен:

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский национальный технический университет им.К.И. Сатпаева

Институт Геологии и нефтегазового дела имени К.Турысова

Кафедра «Технологии и техники бурения скважин»

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему: «Проект проводки скважины при предварительной разведке месторождения Белоусовское»

Специальность 5В070600 - Геология и разведка месторождения полезных ископаемых

Алматы, 2015

АННОТАЦИЯ

Ключевые слова: скважина, долото, гидрогеологический разрез, конструкция скважины, гидрогеология, технико-экономические показатели бурения, водоподъемное оборудование, обсадная колонна, режим бурения, буровая установка.

Настоящий проект предусматривает проводку гидрогеологической скважины на месторождении Белоусовка.

Приведены гидрогеологическая характеристика месторождения и разработанная конструкция скважины.

В разделе проект буровых работ составлена конструкция скважины, выбраны параметры режима бурения, технологические инструменты.

Рассчитана сметная стоимость проектируемой скважины, а также рассмотрены вопросы охраны окружающей среды и ТБ.

АҢДАТПА

Негізгі сөздер: бұрғылау жұмыстары, ұңғыма, қашау, гидрогеологиялық қима, ұңғыма конструкциясы, гидрогеология, бұрғылаудың техникалық-экономикалық көрсеткіштері, су көтеру аспаптары, шегендеуші тізбек, бұрғылау режимі, бұрғылау қондырғысы.

Дипломдық жоба Белоусовка кен орнында гидрогелогиялық ұңғыманы жүргізуды қарастырады. Кен орнының гидрогелогиялық сипаттамасы келтірілген және ұңғы конструкциясы жобаланған.

Техника - технологиялық бөлімінде ұңғыларды бұрғылау тәсілі, қондырғының түрі, бұрғылау технологиясы, тексеру есептері келтірілген.

Экономика бөлімінде барлық ГБЖ сметасы есептелген.

Еңбекті қорғау бөлімінде ҚТ және ГБЖ сәйкес шаралары құрастырылған.

Annotation

words: well, drilling, cable drilling, water drilling, casing string, casing program, drilling bit, drilling practices, drilling unit, water lift, water bed, static level, dynamic level, water bed stimulation, electric shock for bed stimulation, economic indices of drilling.project provides for building water supply well at Belousovka field. In the project hydro geological characteristics of the area are stated, as well as the indices of the projected well performance (water output, dynamic level). The cable drilling mode is assigned, casing program made up, drilling practices calculated, technological tools selected. The cable drilling unit is chosen in accordance with the projected well depth and diameter of its receiving part. Correctness of the chosen technology is corroborated by all the required ratings. The research part of the project is devoted to utilizing electrical shocks for water bed stimulation. The well building costs are assessed, safety regulations stated.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Географо-экономическая характеристика района

.1 Физико-географические сведения. Местоположение

1.2 Географо - экономические данные

2. ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ УЧАСТКА РАБОТ

2.1 Геологическое строение участка

.2 Тектоника

.3 Гидрогеологическая характеристика участка

. ТЕХНИКО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Обоснование способа и вида бурения

.2 Разработка конструкции скважины

.3 Водоприемная часть скважины

3.4 Водоподъемное оборудование

3.5 Число обсадных колонн и глубина их спуска

.6 Выбор начального диаметра бурения

.7 Выбор эксплуатационной колонны и долот для бурения

.8 Выбор глубины скважины

3.9 Выбор буровой установки

3.10 Выбор состава бурового снаряда и породоразрушающего инструмента

3.11 Выбор вспомогательного оборудования и инструмента

3.12 Выбор промывочной жидкости

3.13 Расчет цементации

3.14 Технологический режим бурения

3.15 Освоение скважины

3.16 Монтаж водоподъемника

3.17 Автоматизация работы водоподъёмника

3.18 Проверочные расчеты

4. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

.1 Освоение водоносных пластов

. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

.1 Охрана труда

.2 Охрана окружающей среды

. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Организационные условия производства работ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Гидрогеологические исследования при поиске и разведке подземных вод в Павлодарской области имеют огромное значение для возросшей потребности в расширении водоснабжения населенных пунктов. Данным проектом предусматривается бурение разведочных скважин для выявления месторождений подземных вод с целью водоснабжения населённого пункта Белоусовка Успенского района.

Скважины, вскрывающие пласты, содержащие подземные воды, имеют много преимуществ перед другими водозаборными сооружениями, и в связи с этим бурение их носит массовый характер.

Для добычи подземной воды бурят одиночные скважины или группы скважин. Поэтому все водозаборы подземных вод подразделяются на групповые и одиночные.

Необходимо отметить, что ранее проводились поисковые работы с целью водоснабжения населённого пункта п. Белоусовка.

Водоснабжение указанного населённого пункта осуществлялось за счёт глубоких артезианских скважин, пробуренных в 1970-80х годах, на покурский водоносный горизонт нерасчленённого верхнего и нижнего мела. В связи с постепенным выходом из строя глубоких скважин водоснабжение их переводилось на эксплуатацию колодцев, воды которых и по количеству, и по качеству, не соответствовали современным требованиям.

1. Географо-экономическая характеристика работ

.1Физико-географические сведения. Местоположение

Город Павлодар - административный центр Павлодарской области Республики Казахстан, крупный промышленный и культурный центр, железнодорожной станции, узел магистральных автомобильных дорог, речной порт, организующий центр Павлодар-Экибастузского территориально-промышленного комплекса.

Населённый пункт - Белоусовка Успенского района расположен на северо-востоке Павлодарской области, на правобережье р. Иртыш (рис. 1).

Рельеф

Рельеф района обусловлен расположением его в окраинной части Западно - Сибирской низменности и представляет собой расчлененную равину, полого наклонную на север и северо-восток, и долине р. Иртыша. Общее понижение поверхности равнины прослеживается с юга на север и северо-восток с изменением абсолютных отметок от 150 до 90 м. Долина р. Иртыша, представленная поймой и тремя надпойменными террасами, протягивается с юго-востока на северо-запад.

На левобережье выделяют три надпойменные террасы, на правобережье две.

Поверхность террас выровнена абсолютные отметки 120-105м. Более расчленена поверхность поймы, пересеченная многочисленными озерами, старицами, протоками абсолютные отметки 90-98м.

Гидросеть

Гидрографическая сеть представлена рекой Иртыш и озерами. Река Иртыш пересекает район с юго-востока на северо-запад. Средний годовой расход Иртыша в г. Павлодаре равен 900м3/с. В зависимости от водности года средний годовой расход изменяется от 1300 до 490м3/с. На гидрологический режим реки резко влияет сброс воды Бухтарминской и Усть-Каменогорской ГЭС. Ширина русла реки 0,2-1,0км. Глубина в межень 3-4м. Средние скорости течения воды 0,6-1,3м/с. Абсолютные отметки меженного уровня уменьшается с юго-востока на северо-запад от 86 до 102м.

Аналогично изменяется уклон реки от 0,11-0,15 до 0,06-0,08.Вода в р. Иртыше пресная с минерализацией 0,1-0,2 гидрокарбонатного кальциевого состава.

Климат

Климат Павлодарского Прииртышья характеризуется резкой континентальностью, аридностью и недостаточным увлажнением. Летом климат формируется под влиянием южных циклонов приходящих из Южно-Казахстанских и Среднеазиатских пустынь, а зимой - охлажденных масс северных антициклонов, поступающих с севера Западно-Сибирской низменности.

Осадки в описываемом районе выпадают в малом количестве, неравномерно по площади и по сезонам года. Характерно, что в теплый период года выпадает до 80% годовой суммы осадков. Летом осадки обычно ливневые и расходуется на увлажнение почвы, а затем на испарение и транспирацию.

Высота снежного покрова составляет 20-30см. К началу весеннего снеготаяния зоны воды в снеге составляет 40-70мм. Благодаря сильным и постоянно дующим ветрам снег переносится с выровненных поверхностей в пойму р. Иртыша, которая пересечена многочисленными старицами и протоками и покрыта кустарником, что способствует задержанию и накоплению снега. Запасы воды здесь в 1,5-2 раза больше, чем на остальной территории.

Температура воздуха в году изменяется от -40-470 зимой, до +35 +420 летом. Средняя годовая температура за многолетие увеличивается с севера района на юг от +0,7 до +2,3 -+3,2. Продолжительность теплого периода составляет 190 дней.

Ветер является весьма характерной чертой местного климата. Преобладающее направление ветра юго-западное, средняя скорость 4,5м/с, максимальная 15- 25м/с, что вызывает ветровую эрозию почв.

Испарение в несколько раз превышает годовую сумму осадков.

Среднее многолетнее испарение с водной поверхности (испаряемость) за период апрель-октябрь уменьшается с юга от 792мм на север до 705мм и северо-восток до 750-700мм. Испарение с почвы составляет за год 250-300мм. Как видно, величина годового испарения с почвы превышает сумму осадков, что отрицательно сказывается на инфильтрации, которая составляет 13-25,7мм.

Растительность

Значительные площади территорий распаханы. Степная растительность отличается небольшим участками вокруг понижении и из окраинах населенных пунктов. Небольшие лиственные леса из ивы и тополя имеются лишь в пойме Иртыша, высота деревьев 50 18.м, толщина 0,15-0,40 см. Здесь же встречаются кустарники высотой 3-6 м, который по берегам реки Иртыш местами образуют густые заросли. Лесополосы высотой 1-7 м расположены, в основном, в правобережной части.

1.2Географо - экономические данные

месторождение скважина бурение гидрогеологический

Население

Село Белоусовка Успенского района с населением более 400 человек.

В селе проживают много национальностей - казахи, русские, немцы, украинцы и много других.

Экономическое развитие.

В Павлодарской области развиты электроэнергетика, цветная металлургии, машиностроение, производство строительных материалов, химическая, нефтеперерабатывающая, пищевая и легкая промышленности. В районных центрах в основном развито сельское хозяйство и пищевая промышленность по переработки продуктов сельского хозяйства.

Транспортные условия района

Дорожная сеть в области хорошо развита. Железная дорога Кулунда-Ерментау электрофицирована двухпутная. Автострады имеют две полосы шириной 8 м каждая, покрытие - асфальт во все районные центры области. Автомобильные дороги без покрытия к населённым пунктам района к проселочные дороги во время снеготаяния и дождей труднопроходимы для автотранспорта.

Обеспеченность участка работ энергией, топливом, стройматериалами

Все населённые пункты районного центра электрифицированы. Дома жителей села отапливаются самостоятельно - углём, который доставляется автотранспортом из местной месторождений Экибастуза. В государственные учреждения отопление централизованное из местной отопительной котельни. На участке работ отсутствует электроснабжения.

Все коэффициенты, которые будут использованы в проектно - сметной документации, сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Коэффициенты, влияющие на сметную стоимость проектируемых работ

№Наименование видов работ Коэффициент индексации к нормам СУСН-69За 2012 г.По состоянию на 1.01.2014 г.К ценам 2012 г.Общий гр.З*4/50012451Предполевое дешифрирование1,3921549043,122Проектирование, Обобщение фактического материала и изучение картографического материала1,2631527738,59Инженерно-геологическая съемка масштаба 1:200 0001,3921549043,124Поисковые маршруты, геоэкол.опробов..1,3221821548,165Гидрогеол.маршруты, стац.наблюдения1,3921549043,126Ударно-мех.бурение, сопутствующие работы, м/д, переезды ст.УГБ-501,481972658,397Механическое бурение самоходными станками УРБ-ЗАЗ, вспомогат. работы, м/д, переезды1,7272426783,82Проходка и крепление шурфов1,5992024564,748.Опытные работы, установка-извлечение фильтров1,522006861,019Геофизические исследования в скв.1,3821946053,7910Электроразведочные работы1,3131868149,0611Магниторазведка1,3231806547,8012Сейсморазведка1,1942086649,8313Эколого-геохимическое и радиоэкологическое опробование1,3221821548,1614Инженерно-геологическое опробование1,2631897947,9415Топогеодезические работы1,3221774646,9216Лабораторные работы1,3922179960,6917Камеральные работы1,2631527738,5918Транспортировка1,522299769,9119Рекультивация, оголовки скважин1,6382099068,7920Строительство1,6382208372,3421Обработка материалов на ЭВМ1,2341707042,1322Устройство гидрометрических сооружений (торфоразведочные)1,2931833547,4123Гидрологические наблюдения1,2931581640,90

2. Геолого-гидрогеологическое строение участка работ

2.1 Геологическое строение участка

Геологическое развитие района связано с многообразными направлениями различных складчатостей, сопровождающихся внедрениями интрузий.

В верхнепротерозойское время в геосинклинальных прогибах, вытянутых на сотни километров, отложились породы акдымской и ерементауской серий, сопровождающихся излияниями лав среднего и основного состава. В конце верхнего протерозоя проявилась мощная ерементауская фаза складчатости, когда были созданы Майкайн-Екибастузский и Алхамерген-Джиландинский антиклинории.

В начале нижнего кембрия салаирского этапа развития антиклинории продолжали подниматься, а срединные прогибы в условиях трансгрессии моря служили областью аккумуляции.

К началу мезозоя на исследуемой территории господствовали континентальные условия. Здесь происходило накопление пород киялинской свиты готерив-баррема и осадков покурской свиты.

В конце мела начале палеогена происходит сокращение морского бассейна. Неогеновое время характеризуется сравнительно спокойной тектонической жизнью.

Основные этапы геологического развития террасы в верхнечетвертичное время связаны с оледенением Западной Сибири и Алтая. Начало среднечетвертичнего времени характеризуется оживлением тектонической деятельности Алтая, что вызвало широкий плоскостной размыв и накопление песчано-глинистых отложений.

Во второй половине верхнечетвертичнего времени заканчивается формирование первой надпойменной террасы р. Иртыша. Современная эпоха характеризуется продолжением развития долины р. Иртыша, эоловых и делювиальных процессов. Формируется современные озерные осадки. Аридность климата постепенно возрастает. При формировании долины р. Иртыша на различных ее участках проявилась неотектоника. В целом большая часть долины р. Иртыша формировалась в условиях медленного опускания поверхности.

Ниже приводится краткое описание комплексов образований от меловых до современных.

Меловая система (К)

Киялинская свита (К1-2 kls).

Киялинская свита осадки киялинской свиты выполняют наиболее углубленные участки фундамента. Свита сложена красноцветными, коричневыми песчаными глинами, полимиктовыми песками. Мощность отложений 100-150м.

Покурская свита (К2 pk)

Покурская свита залегает непосредственно на отложениях киялинской свиты. Разрез свиты, представлен переслаиванием горизонтов полимиктовых разнозернистых песков и плотных жирных глин. Глубина залегания составляет 500-750м. Мощность отложений 200-350м.

Кузнецовская свита (К1-2kz).

Кузнецовская свита глубина залегания кровли изменяется от 450м на западе - юго-западе до 700м на востоке района. Мощность отложений составляет 10-40м. Представлена, свита алевристыми глинами серыми , темно-серыми алевритистыми, мелкозернистыми глинистывми кварцевыми песчаников ,песков с гнездами чешуйками рыб .

Ипатовская свита (К2 ip)

Ипатовская свита залегает на осадках кузнецовской свиты и вскрывается на глубине 500-650м. На юго-западе района отложения свиты выклиниваются, а на северо-востоке, востоке участка мощность их достигает 70м. Литологически они представлены кварцево-глауконитовыми песками с прослоями алевристых глин.

Славгородская свита (К2 sl)

Славгородская свита залегает на песках ипатовской свиты, а на юго-западе района на глинах кузнецовской свиты. Глубина залегания изменяется от 350- 600м. Мощность отложений составляет 45-100м. Представлена, свита серыми глинами с прослоями глауконитовых песчаников и алевритов.

Ганькинская свита (К2 gn)

Ганькинская свита залегает на отложениях славгородской свиты на глубине 300-500м. Сложена глинами серыми, алевритистыми известковистыми с прослоями глинистых алевролитов,иногда мергелей и песчаников Мощность отложений 50-100м.

Палеогеновая система (Р).

Люлинворская свита (P2 ll)

Люлинворская свита залегает на отложениях верхнего мела на глубине 200-400м. Мощность 30-90м. Литологически свита, представлена опоковидными глинами и опоками с маломощными прослоями песков.

Чеганская свита (P2-3 cg)

Чеганская свита согласно залегает на осадках люлинворской свиты на глубине 150-250м, мощность 90-150м. Свита сложена алевритовыми глинами с прослоями тонкозернистого песка.

Атлымская свита (P3 at)

Атлымская свита залегает на чаганской свиты на глубине 125-200м. Мощность отложений составляет 20-60м. Разрез свиты, представлен переслаиванием кварцевых, полевошпатовых песков и каолиновых глин.

Новомихайловская свита (P3 nm)

Новомихайловская свита залегает на отложениях атлымской свиты. Глубина залегания 75-150м, мощность 30-70м. Литологически свита представлена глинами, алевритами и кварцево-полевошпатовыми песками.

Чаграйская свита (P3 cgr)

Чаграйская свита залегает на отложениях новомихайловской свиты на глубине 20-40м. Свита представлена алевритовыми и мелкозернистыми песками.

Неогеновая система (N).

Калкаманская свита (N1 klk)

Калкаманская свита согласно залегает на отложениях палеогена на глубине 15-60м. Мощность отложений 5-40м. Для правобережья описываемого района характерны большие мощности (30-40м), а левого берега небольшие мощности калкаманской свиты (5-7м). Литологически отложения представлены зелеными, зелено-серыми, реже серыми глинами с известковистыми конкрециями, пятнами ожелезнения.

Павлодарская свита (N1-2 pv)

Павлодарская свита залегает на глубине 10-15м под четвертичными отложениями долины р. Иртыша, а на юго-западе и северо-востоке района выходят на поверхность. Отложения свиты, представлены красно-бурыми, коричнево-серыми, зелено-серыми глинами и полимиктовыми песками. Причем горизонты песков прослеживаются только на правом берегу р. Иртыша, а для левобережья характерно подавляющее преобладание глинистых фации.

Четвертичная система (Q).

Четвертичные отложения, залегающие на отложениях неогена с резким размывом, имеют широкое распространение в описываемом районе.

Качирская свита (QI-II kcr)

Распространена на отдельном участке в эрозионном углублении неогенового ложа. Представлена она иловатыми глинами с прослойками слюдистого песка, ила. Мощность отложений достигает 15м.

Сладководская свита (laQII-III sld).

Озерно-аллювиальные отложения сладковдской чановской свиты, встречены на юго-западе района. Литологически свита, представлена сугликами с линзами и прослоями мелкозернистых песков. Мощность отложения достигает 10-15м.

Чановская свита (QII cn).

Аллювиальные отложения чановской свиты, распространены в северо-восточной части района. Представлена, свита мелко-тонкозернистыми глинистыми песками и прослоями супесей, суглинков и глин. Мощность отложений достигает 15м.

Аллювиальные отложения третьей надпойменной террасы р. Иртыша (a3QII-III).

Третья надпойменная терраса распространена на левом берегу р. Иртыша полосой шириной от 2 до 30км. Отложения представлены крупно- разнозернистыми песками с примесью гравийно-галечных отложений, супесями, суглинками. Мощность 10-15м.

Аллювиальные отложения второй надпойменной террасы р. Иртыша (a2QIII).

Аллювиальные отложения второй террасы распространены по обоим берегам р. Иртыша полосами шириной от 2 до 20км. Литологически терраса представлена разнозернистыми песками, переходящими к подошве в гравийно-галечные отложения. Мощность отложения составляет 10-15

Аллювиальные отложения первой надпойменной террасы р. Иртыша (a1QIII).

Аллювиальные отложения первой террасы распространяются прерывистыми полосами шириной 1-5км по обоим берегам реки. Представлены отложения разнозернистыми песками с прослоями суглинков, глин, песчано-гравийными отложениями. Мощность их составляет 10-15м.

Аллювиальные отложения пойменной террасы (аQIV)

Отложения представлены разнозернистыми песками, супесями, суглинками, глинами, песками с примесью гравия и гальки. Мощность составляет 10-20м.

Современные аллювиальные отложения (lQIV).

Озерные и хемогенные отложения низких озерных террас сложены продуктами переотложения окружающих пород. Представлены озерные террасы суглинками, супесями, иловатыми глинами, илами. Мощность 4-8м.

2.2 Тектоника

Описываемая территория расположена в пределах южной части Западно-Сибирской низменности, в структурном отношении приурочена к западному крылу Прииртышской впадины.

В тектоническом строении района принимают участие 2 структурных этажа. Породы складчатого фундамента слагают нижний этаж, почти горизонтально залегающие отложения платформенного чехла образуют структурный верхний этаж.

Строение фундамента обусловлено положением района в зоне сопряжения Северо-Казахстанской (левобережье Иртыша) и Обь-Зайсанской (правобережье) геосинклинальных областей. При этом на левобережье реки Иртыша развиты в основном каледониды, а на правобережье - герциниды, граница между которыми проводится вблизи современной долины Иртыша.

Развитие складчатых структур фундамента отразилось на тектонической жизни мезозой-кайнозоя.

Как правило, выступам фундамента соответствуют положительные формы структур платформенного чехла, а прогибам отрицательные.

Казахское нагорье, ступе необразно погружаясь под чехол осадков мезо-кайнозоя, образует Приказахстанскую моноклиналь которая в центральной части Павлодарского Прииртышья переходит в Прииртышскую впадину-структуру первого порядка.

В тектоническом строении Прииртышской впадины участвуют прогибы поднятия и валы.

2.3 Гидрогеологическая характеристика участка

Район работ расположен в юго-восточной части Иртышского артезианского бассейна, прилегающей к Казахскому мелкосопочнику, и характеризуется разнообразием физико-географических, геоморфологических и геолого-структурных особенностей, что в свою очередь предопределяет и гидрогеологические условия.

По данным гидрогеологической съемки масштаба 1:200 000 в пределах описываемого района подземные воды встречаются в четвертичных, неогеновых, палеогеновых, меловых отложениях.

На территории района выделяют водоупорные породы с прослоями песка миоценовых отложений, верхнеэоценовые и нижнеолигоценовые отложения чаганской свиты и верхнемеловые отложения, представлены преимущественно глинами.

Водоносный горизонт верхнеплиоценовых аллювиальных отложений кулундинской свиты (N2kln). Водовмещающие породы представлены разнозернистыми песками с гравием и галькой в подошве, мощность горизонта 0,6-21,0 м. Подземные воды безнапорные либо обладают незначительным местным напором. Глубина залегания вод 2,2-5,4 м. По качеству воды пресные с минерализацией 0,2-1,0 г/л. Водообильность пород высокая. Дебиты скважин изменяются от 0,1 до 18, л/с при понижении на 0,8-11 м. Коэффициент фильтрации 10-30 м/сут. Подземные воды используются для хозяйственно питьевого водоснабжения.

Водоносный горизонт, местами воды спорадического распространения верхнеплиоценовых - нижнеплиоценовых отложений павлодарской свиты (N1-2pv). Водовмещающие породы представлены разнозернистыми песками, супесями, залегающими в виде линз, прослоев и горизонтов среди глин.

Мощность горизонта от 2-3 до 70 м. Качество подземных вод закономерно ухудшается с погружением водовмещающих пород. Подземные воды от пресных до умеренно-солоноватых с минерализацией 0,2-3,1 г/л. Дебиты скважин изменяются от 0,01 до 8,0 л/с при понижениях на 1-30 м. Подземные воды используются для водоснабжения.

Подземные воды нижне-среднемиоценовых отложений таволжанской (калкаманской) свиты (N1tv). Водовмещающими породами являются прослои и линзы песков, алевролитов, мощностью 0,5-6,0 м. среди глин. Вода обладает напором 3-18 м. Водообильность пород неодинаковая по всей области, дебиты скважин 0,01-8,0 л/с при понижении на 5,8-11 м. По качеству воды от пресных до слабосоленых с величиной общей минерализации 1,0-33 г/л. Большого практического применения подземные воды имеют только в северо-восточной части района работ.

Водоносный комплекс средне-верхнеолигоценовых отложений некрасовской серии (Р3nk). В данный комплекс объединены подземные воды атлымской , новомихайловской и чаграйской свит, приуроченные к прослоям и горизонтам песчано-глинистых отложений мощностью от 2-3 до 90-120 м. На юго-западе воды имеют свободную поверхность, а по мере погружения становятся напорными. Водообильность пород разнообразная, дебиты скважин изменяются от 0,01 до 14,7 л/с при понижениях уровня на 0,4-5,0 м. По качеству воды от пресных до солоноватых с величиной преобладающей минерализации 1-5 г/л. Подземные воды спорадического распространения верхнеэоценовых-нижнеолигоценовых отложений чеганской свиты (P2-3cg). Обводнены линзы и прослои песков, алевролитов мощностью 2-10 м., залегающих среди глин. Подземные воды напорные, величина напора достигает 50-250 м. Водообильность пород незначительна, дебиты скважин 0,1-0,6 л/с при понижении уровня на 0,4-2,4 м. По качеству воды от пресных до солоноватых с минерализацией 1-9 г/л.

Водоносный горизонт верхнемеловых отложений ипатовской свиты (К2ip). В Павлодарском Прииртышье горизонт имеет широкое распространение. Воды приурочены к толще песков мощностью 50-123 м. Глубина залегания кровли от 5-10 м до 600-840 м. Напор подземных вод достигает 700 м и более. Обводненность песков высокая. Дебиты скважин изменяются от 3-5 л/с до 40-65 л/с при понижении уровня на 10-65 м. Коэффициент фильтрации 10 м/сут. Водопроводимость достигает 400-700 м2/сут. По качеству воды от пресных до солоноватых с минерализацией 0,5-5,9 г/л.

3. Технико-технологическая часть

3.1 Обоснование способа и вида бурения

Буровые скважины по целевому назначению подразделяются на семь типов (табл. 3.1).

Таблица 3.1 - Типы скважин

Номер типаТип скважиныВиды исследований и работ1231Поисково-картировочныеПоисково-съёмочные работы, картирование в мелких масштабах2РазведочныеПредварительная разведка подземных вод3Разведочно-эксплуатационныеДетальная и эксплуатационная разведка подземных вод4ЭксплуатационныеВодоснабжение5Водопонизительные (дренажные)Понижение уровня подземных вод при строительстве, разработке полезных на сельскохозяйственных работах6НаблюдательныеРазведка подземных вод, многолетние режимные наблюдения7НагнетательныеЗахоронение промышленных стоков

В нашем проекте проектируемая скважина относится второму типу - разведочной скважине. Проводится предварительная разведка подземных вод для водоснабжения населенного пункта Белоусовка.

В настоящее время основным способом бурения скважин является вращательное бурение с прямой промывкой. На долю способа приходится около 90% всех объёмов бурения.

В числе факторов, оказывающих влияние на оценку эффективности различных способов бурения, приняты: целевое назначение скважин; гидрогеологическая характеристика водоносного пласта; глубина скважины; диаметр скважины; технологическая сложность бурения; эффективность последующих работ по освоению пласта; трудоёмкость производства работ и металлоёмкость скважин; транспортабельность оборудования; наличие унифицированного оборудования и инструмента; сложность организационных условий; коммерческая скорость бурения; стоимость 1 м. бурения; стоимость 1м3/ч удельного дебита поднятой воды.

Для бурения и опробования разведочных скважин, выбираю вращательное бурение с прямой промывкой. Для данного проекта такой способ бурения является самым эффективным, экономичным и обеспечивает высокую производительность буровых работ.

Рисунок 3.1- Геологический разрез скважины

В проектируемой скважине мощность горизонта 30 м. Качество подземных вод закономерно ухудшается с погружением водовмещающих пород. Дебит скважин 11,0 м3/ч при понижениях на 1-30 м. Коэффициент фильтрации 10 м/сут. Подземные воды используются для водоснабжения.

3.2 Разработка конструкции скважины

Факторами, определяющими конструкцию скважины, являются:

Диаметр и длина водоприемной части

Диаметр погружного насоса и глубина его спуска

Наличие в разрезе неустойчивых и проницаемых пород

Глубина скважины

3.3 Водоприемная часть скважины

Таблица 3.2 - Рекомендации по выбору типа водоприемной части

Водоносные породыРазмер зерна, d50*, ммФильтрТолщина покрытия, мПески мелкозернистые **0.2Дырчатый каркас с покрытием из сетки галунного плетения0.01Пески среднезернистые0.4Дырчатый каркас с покрытием из сетки квадратного плетения0.01Пески крупнозернистые0.9Дырчатый каркас с покрытием из сетки квадратного плетения0.01Гравий3.00Дырчатый каркас с проволочным покрытием0.015Галечник, неустойчивые трещиноватые скальные породыДырчатый каркасУстойчивые трещиноватые породыБесфильтровая цилиндрическая водоприемная частьПримечания:

  • *Средний размер зерна

** В песчаных водоносных горизонтах при дебитах более 30 м3/ч, и возможности бурения достаточно большим диаметром следует предусмотреть гравийную обсыпку. Толщина обсыпки 0.2 м.

Выбрав тип водоприемной части, рассчитывают ее длину и диаметр.

В случае, если мощность водоносного горизонта m < 10 м, расчетный диаметр водоприемной части находят по формуле

(3.1)

где Q - проектный дебит в м3/ч, а с - скважность фильтра. В первом приближении в формулах (3.1) и (3.5) принимается с = 1, т. к. это считается справедливым при фактической скважности с > 0.25. Фактическая скважность и ее соответствие данному неравенству устанавливаются в разделе «Расчет фильтра» проекта.

Допустимая скорость фильтрации, м/ч:

(3.2)

где Kф - коэффициент фильтрации, м/сут.

Значение представляет собой либо диаметр ПРИ, которым вскрывают продуктивный горизонт (в бесфильтровых скважинах), либо наружный диаметр фильтра. При наличии фильтра в зависимости от приведенных в таблице 3.2 конкретных условий, измеряется либо только по каркасу (когда необходимость в остальных элементах отсутствует), либо по покрытию (при его наличии и отсутствии обсыпки), либо по обсыпке. Расчетное значение диаметра фильтрового каркаса:

(3.3)

где - толщина покрытия (таблица 3.2), - толщина гравийной обсыпки. В качестве фактического диаметра каркаса принимается ближайшее большее значение диаметра обсадной трубы согласно таблице 3.5. Минимально-допустимый диаметр каркаса (для дебитов до 5 м3/ч) равен 89 мм, в остальных случаях- 108 мм. Установив , корректируют диаметр водоприемной части, фактическое значение которого

(3.4)

Если мощность водоноса m > 10 м, то рассчитывают длину фильтра

(3.5)

где Q - проектный дебит скважины м/час

dф - диаметр фильтра, м

- средняя скорость фильтрации, л/сут

где Кф - кофициент фильтрации пород водоносного горизонта.

(3.6)

где m - мощность водоносного горизонта

Q - дебит скважины.

В данном дипломном проекте мощность водоносного горизонта 30м рассчитываем длину фильтра по формуле 3.5.

В процессе эксплуатации фильтр забивается кусочками пород отложениями солей поэтому если позволяет мощность водоносного горизонта.

Принимает длину фильтра 13 метров

Диаметр бурения под фильтр осуществляется долотом которое свободно проходит внутри колонны

где - зазор между долотом и внутренней стенки эксплуатационной колонны =5-10 м

Применяем диаметр фильтра 168 мм

Длину фильтра выбирают, исходя из конкретных гидрогеологических условий, принимая её равной мощности водоносного пласта. Для оборудования разведочной скважины принимаю диаметр фильтра 168 мм, длиной 13,0 м. На рисунке 3.2 показан сетчатый фильтр.

- труба перфорированная; 2 - проволока; 3 - сетка.

Рисунок 3.2 - Фильтр сетчатый

Результат расчета приведен в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Результаты расчета

Наименование характеристикЗначениеСкорость фильтрации, Vф, м/ч - формула (9)5,31Диаметр водоприемной части, , м (8)0,168Длина фильтра lф, м (12)13,0

3.4 Водоподъемное оборудование

Предварительная откачка воды производится эрлифтом.

В скважину монтируется воздухоподающая труба диаметром 50 мм на глубину 60 м. Наверху обсадной трубы устанавливается привентор. Воздух подается от компрессора ПР - 10 через шланг производительностью до 10 м3/мин. Воздух при движении вверх захватывает воду и таким образом откачивается вода из скважины. Продолжительность откачки составляет 5 бр/см.

Для эксплуатационной откачки применением центробежный насос с погружным электродвигателем насос выбирается исходя из динамического уровня, проектного дебита и напора воды при подачи воды к потребителю.

Необходимый напор

(3.7)

Рисунок 3.1 - Схема эрлифтной установки

где hu - расстояние от устья скважины. До излива, при подачи воды в водоприемную башню nu=15

h-заглубления насоса под динамический уровень учитывая возможность снижение статического и динамического уровня воды.

Существует несколько видов водоподъемников для добычи воды из эксплуатационных скважин:

1.Эрлифтная установка;

2.Поверхностный центробежный насос типа "Кама", "Агидель";

.Ленточный водоподъемник;

4. Погружной насос типа ЭЦВ.

В связи с низким динамическим уровнем воды в скважине выбираем погружной насос ЭЦВ 6 - 6,5 - 60.

Общие сведения о погружном насосе типа ЭЦВ.

Погружной центробежный насос ЭЦВ предназначен для подъема воды из артезианских скважин с целью осуществления водоснабжения, орошения и других подобных работ и соответствует техническим условиям АМТЗ.246.001ТУ.

Электронасос ЭЦВ представляет собой агрегат, состоящий из электрического двигателя, насоса и других вспомогательных узлов.

Электронасос ЭЦВ предназначен для подъема воды с общей минерализацией (сухой остаток) не более 1500 мг/л, с водородным показателем (рН) от 6,5 до 9,5, температурой до 25 оС, массовой долей твердых механических примесей - не более 0,01 %, с содержанием хлоридов - не более 350 мг/л, сульфатов - не более 500 мг/л, сероводорода - не более 1,5 мг/л.

Насосы приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Насосы ЭЦВ (погружные, электрические, центробежные)

Марка насоса *Производительность, м3 /чНапор, м водяного столбаНаружный диаметр, ммЭЦВ 5-4-1254125125ЭЦВ 5-6.3-806,3801253ЭЦВ 6-6.3-1256,31251501ЭЦВ 6-10-5010501501ЭЦВ 6-10-1 1010110150ЭЦВ 6- 10-235102351503ЭЦВ 6- 16-501650150ЭЦВ 6- 16- 16016160150ЭЦВ 8-25-10025100200ЭЦВ 8-25-30025300200

Первая цифра после сокращения ЭЦВ - наружный диаметр насоса в дюймах, вторая - его производительность, третья - напор.

По таблице 3.4 насос выбирают так, чтобы его производительность и напор были не меньше, чем проектные дебит и динамический уровень.

Выбор водоподъемного насоса. В нашем проекте при проектном дебите 11 м3/ч выбираем насос ЭЦВ 6-16-50. Минимальный размер эксплуатационной колонны, в которой такой насос может разместиться - 168 мм (таблица 6).

3.5 Число обсадных колонн и глубина их спуска

Башмаки всех колонн, обязательно должны находиться в устойчивых породах с заглублением в них на 3 - 5 м. Конструкция скважины может включать несколько видов обсадных колонн.

Эксплуатационная колонна служит для размещения в ней водоподъемного оборудования. Минимальная глубина ее спуска

, (3.8)

где - динамический уровень (см. формулу (1.З), длина водоподъемного насоса (обычно не более 2 м), а - запас на случай возможных (например, сезонных) колебаний пластового давления (5 м).

Фильтровая колонна является самой нижней. Она спускается «впотай» в вышерасположенную колонну и состоит (снизу вверх) из отстойника, фильтра и надфильтровых труб. Если мощность водоносного пласта m < 10 м, то башмак фильтровой колонны углубляют в водоупор подошвы продуктивного пласта не менее, чем на 5 м. Сам фильтр располагается от подошвы до кровли продуктивного пласта.

Если m > 10 м, то верхнюю границу фильтра располагают на 10 % от мощности водоносного пласта ниже его кровли. В нашем проекте мощность водоносного горизонта составляет 30 м.

В безнапорных горизонтах фильтр устанавливается в интервале от подошвы водоносного пласта до предполагаемого динамического уровня, а фильтровая колонна совмещается с эксплуатационной.

Таблица 3.5 - Рекомендуемая длина отстойника

Породы водоносного горизонтаДлина отстойника, мПесок мелкозернистый20Песок среднезернистый15Песок крупнозернистый10Прочие породы5

Длина надфильтровых труб равна увеличенному на 2-5 м расстоянию от фильтра до башмака вышерасположенной колонны.

В скважинах, где водоносный горизонт представлен устойчивыми трещиноватыми породами, длина необсаженной части соответствует длине фильтровой колонны (без ее «потайной» части).

В самоизливающих скважинах количество и длина колонн не связаны с необходимостью размещения водоподъемного насоса, а зависят только от параметров водоприемной части, необходимости изоляции нерабочих водоносных горизонтов, а также перекрытия неустойчивых интервалов.

Количество обсадных колонн при ударно-канатном способе бурения зависит от глубины скважины и «выхода» колонн (максимально - возможного расстояния башмака предыдущей колонны от башмака последующей). Выход колонн может находиться в пределах 20 - 100м. Он зависит от диаметра колонны и свойств перекрываемых пород. Выход колонн относительно малого диаметра (168, 219, 273 мм) может быть в данных конкретных условиях максимальным. Выход колонн большого диаметра (более 426 мм) - минимальным. Ограничивают величину выхода такие породы, как валунно-галечники, а также плотные и вязкие глины. Башмаки колонн необходимо оставлять в устойчивых водоупорах.

С помощью самой нижней (последней) обсадной колонны проходят рабочий водоносный горизонт и углубляются в водоупор. Внутрь последней колонны на бурильных трубах спускают фильтровую колонну. Затем для обеспечения непосредственного контакта водоносного горизонта с фильтром последнюю колонну поднимают на необходимую высоту, и бурильные трубы от фильтровой колонны отсоединяют с одновременной установкой на ее верхнем конце уплотнения.

Лишние колонны (кроме фильтровой, эксплуатационной, и колонн, обеспечивающих изоляцию нерабочих водоносных пластов) извлекают.

3.6 Выбор начального диаметра бурения

При вращательном бурении с промывкой глинистым раствором устанавливается кондуктор, он должен быть установлен в устойчивых породах, обычна длина 5-15м.

Принимаем направляющую трубу длиной 8м, внутренний диаметр трубы определяем по формуле

(3.9)

где

Выбираем направляющую трубу диаметром 273мм, толщиной стенок 9мм, наружный диаметр муфты 298мм.

Выбираем долото под направляющую трубу

(3.10)

где -зазор между муфтой и станками скважин

Выбираем долото III- 349МЗ-ГН.

3.7 Выбор эксплуатационной колонны и долот для бурения

При предварительной разведке месторождений подземных вод широко применяются обсадные трубы стальные, бесшовные, муфтовые. Трубы муфтового соединения позволяют сократить время на обсадку эксплуатационной фильтровой колонны, что важно при сооружении скважин на воду. Для бурения и сооружения скважины выбирают эксплуатационную колонну диаметром 168 мм, толщиной стенки 7 мм муфтового соединения.

Минимальный расчетный диаметр бурения для размещения эрлифта определяя по формуле

(3.11)

где: Дм - диаметр муфты водоподъемной трубы Д=121

2 - зазор между водоподъемными трубами эрлифта и обсадной колонны, необходимо для размещения приборов при проведении геологоразведочных исследований

Dвн=121+25=146мм

Для размещения эрлифта выбираем эксплуатационную колонну 168мм, толщиной стенок 7мм, диаметром муфты 188 мм.

Диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну определяют по формуле

(3.12)

где Дмэ - диаметр муфты эксплутационной колонны, мм

- зазор между скважиной и муфтой

Ддэ =188+30=218 мм.

Выбираем долото диаметром 244 С-ГНУ.

Геологический разрез представлен породами мягкой и средней твердости, т.е. III - V категории по буримости, поэтому выбираю трех шарошечное долото типа М и С диаметром 349 мм для бурения под кондуктор, обсаживается кондуктор трубами диаметром 273 мм. Для бурения под фильтровую колонну диаметром 168 мм выбирают трех шарошечное долото 244 С - ГНУ.

Г - гидромониторная промывка;

Н - на одном подшипнике скольжения;

У - маслонаполненные опоры.

Техническая характеристика обсадной трубы

  • Наружный диаметр трубы - 168 мм;
  • Толщина стенки - 7,0 мм;
  • Вес 1 метра трубы с муфтами, кг:

короткая резьба - 29,82;

длинная резьба - 30,02;

  • Общая длина резьбы, мм:

короткая резьба - 79,38;

длинная резьба - 98,42.

3.8 Выбор глубины скважины

На основании предложенного проектного гидрогеологического разреза, где водоносный горизонт представленный мелкозернистыми песками вскрывается на глубине 102-115 м, поэтому фильтр будет установлен в данном интервале.

Таблица 3.6 - Конструкция скважины

3.9 Выбор буровой установки

Выбор марки буровой установки производят в зависимости от принятой конструкции скважины. Установка должна обеспечивать бурение на заданную глубину и с заданными начальным и конечным диаметрами. Кроме того , буровая установка должна обеспечивать крепление ствола скважины обсадными трубами.

Выбор способа бурения и типа буровой установки в значительной степени характеризует основные технико-экономические и качественные показатели выполняемых работ.

На эффективность строительства скважины оказывает влияние не только способ бурения, но и технология вскрытия и освоения пласта.

Необходимо свести к минимуму кольматацию пласта и обеспечить получение максимальных для данных гидрогеологических условий удельных дебитов. Поэтому под выбором способа бурения мы понимаем также выбор типа буровой установки и технология вскрытия и освоения водоносного пласта.

Для выбранного разреза скважины глубиной 120 м. наиболее целесообразно применить буровую установку УРБ-3АМ предназначенную для бурения роторным способом с прямой промывкой забоя вертикальных скважин для водоснабжения в районах, доступных автотранспорту.

Основные технические параметры буровой установки УРБ-3АМ:

- грузоподъемность, т. -13

основной способ бурения - вращательный с промывкой

рекомендуемая глубина бурения, м. - 600, трубами диаметром 60мм.

рекомендуемые диаметры скважин, мм

начальный - 394

конечный 194

транспортная база - МАЗ-500

силовой привод, тип - дизель А-41Г

мощность, л.с. - 90

частота вращения, об/мин - 1750

мачта - секционная складная

высота до оси кронблока, м. - 18

длина бурильной трубы/ свечи, м. - 6/12

механизм вращения - ротор

проходное отверстие стола, мм. - 410

частота вращения, об/мин. - 75, 150, 285

механизм подъема - лебедка

диаметр каната, мм. - 18

емкость барабана, м. - 150

буровой насос - НБ-32

подача максимальная, л/с. - 12,25

При бурении на воду в основном применяют стальные бурильные трубы нефтяного сортамента по ГОСТ 631-75.

Бурильная колонна выполняет следующие функции: предает вращение от ротора к долоту; создает осевую нагрузку на долото; обеспечивает подачу промывочной жидкости на забой; обеспечивает доставку долота на забой и его извлечение.

Для бурения проектной скважины применяем бурильные трубы с высаженными наружу концами муфто-замкового соединения наружный диаметр 60,3 мм.

Разрез проектной скважины представлен породами 2-5 категории пород.

Поэтому для бурения скважины выбираем трехшарошечные долота 349 МС и 244С-ГНУ. Долота этого типа имеют смещение осей цапф шарошек относительно оси долота, что ведет к проскальзыванию зубьев шарошек и скалыванию породы.

3.11 Выбор вспомогательного оборудования и инструмента

Для проведения буровых и опытных работ по проектной скважине необходимо следующее буровое оборудование:

глиномешалка типа МГ2-4

прицеп для ГСМ и инструмента,

компрессор ПР-12 (для прокачки скважин)

электростанция УД-1

погружной насос БЦП-4

Потребуется следующий вспомогательный буровой инструмент:

вилка подставная

вилка отбивная

элеватор 60,3 элеваторы служат для захвата и удержания бурильных труб

ключи шарнирные, трубные 273,168 для свинчивания и развинчивания обсадной муфтовой колонны

хомуты 273,168 для удержания и подъема обсадной колонны

подъемники 273,168

привентер - 168 для проведения опытной откачки

сваб (деглинизация водоносного горизонта)

водоотводные трубы

3.12 Выбор промывочной жидкости

В качестве промывочных жидкостей при бурении применяются: техническая вода и специальные растворы (глинистые или безглинистые, солевые, аэрированные и эмульсии), а также естественные растворы, образующиеся в процессе бурения скважин.

При вращательном бурении скважин на воду в породах слабоустойчивых чаще всего используют глинистые растворы, применение которых обеспечивает:

закрепление пород в стенках скважин за счет их глинизации и создания повышенного гидростатического давления;

временную изоляцию водоносных пластов;

удержание частиц выбуренных пород во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции жидкости;

уменьшение потерь жидкости при пересечении водопоглощающих пластов.

Основными свойствами глинистого раствора, связанными с нахождением глинистых частиц во взвешенном состоянии, являются: плотность, коллоидальность, статическое напряжение сдвига, удерживающая способность, вязкость и динамическое сопротивление сдвигу, водоотдача, толщина и липкость глинистой корки, содержание песчаных частиц, водородный показатель.

Для проектного разреза принимаем раствор плотность 1,3 г/см3 при вскрытии водоносного горизонта понижаем плотность до 1,4 , 1,15 г/см3 .

3.13 Расчет цементации

Для изоляция водоносного горизонта проводится цементация затрубного пространства между стенками скважины и эксплуатационной колонной.

(3.13)

где k - коэффициент увеличения объема за счет каверн, трещин и разработки ствола скважин.

Ддэ - диаметр долота под эксплуатационную колонну Ддэ =0,349м

Д - диаметр эксплуатационной колонны Д = 0,273м

h - глубина цементирования h = 15 м

d - внутренний диаметр эксплуатационной колонны d=0.86мм

- высота цементного стакана

Масса сухого цементного раствора для приготовления определяется по формуле:

(3.14)

где - коэффициент учитывающий потери цементного раствора при растворении

В/ц - водоцементное число

S - плотность цементного раствора кг/м3

(3.15)

где - плотность цементного раствора ρц= 3100-3200кг/м3

ρв - плотность воды; ρв=1000кг/м3.

Объем, необходимый для затворения цемента при приготовлении цементного раствора.

(3.16)

Объем продавочной жидкости

(3.17)

где - коэффициент учитывающий сжатие жидкости

Давление необходимое для цементации

(3.18)

где ρж- плотность промывочной жидкости; ρж - 1200 кг/м3

Р =9,81·(10-5,7) (1937,5-1200)∙10-6 + 5,7∙10-3+0,8=0,9 мПа

Продолжительность цементирования

(3.19)

где Q - производительность насоса Q =16 м3/с

резерв времени

3.14 Технологический режим бурения

Показатели бурения зависят от осевой нагрузки, частоты вращения и расхода промывочной жидкости. При бурении мягких и средней крепости пород трехшарошечными долотами пропорциональна количеству жидкости подаваемой на забой в пределах 100-300л/мин. Вынос шлама лучше обеспечивается при промывке скважины качественным глинистым раствором , а не водой.

Для создания необходимой нагрузки на долото и обеспечения нормальных условий работы бурильных труб, а также для предотвращения искривления ствола скважины необходимо применять утяжеленные бурильные трубы.

Для установления оптимальной осевой нагрузки необходимо довести нагрузку до максимально рекомендуемой, а затем несколько снизить ее. Если при снижении нагрузки механическая скорость уменьшается, то нагрузку следует повысить до первоначальной величины.

Мягкие породы и породы средней твердости следует разбуривать с постоянной в течении всего рейса нагрузкой , обеспечивающей максимальную рейсовую скорость бурения. В течении рейса механическая скорость бурения может колебаться в зависимости от характера изменения буримых пород. При переходе долота в более мягкие и вязкие породы повышается давление на насосе. В этом случае следует несколько уменьшить осевую нагрузку, увеличить подачу промывочной жидкости, а затем увеличить и частоту вращения снаряда. Если долото переходит в более твердые породы и давление на мониторе насоса не повышается, то следует плавно увеличить осевую нагрузку; механическая скорость бурения при этом должна возрастать. В случае возникновения больших вибраций инструмента нужно изменить осевую нагрузку.

Расчет технологического режима бурения

Основными параметрами является:

. Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент

. Частота вращения

. Расход промывочной жидкости

) Осевая нагрузка определяется на формуле:

; kH (3.19)

где Р0 - нагрузка 1 см диаметра долота кН

Dд - диаметр долота;

Первый интервал 0-10м

Р = 1 ∙ 0,349 = 34,9 кН;

Второй интервал 10-120м

Р = 1,5 ∙ 0,244 = 36,6 кН;

2) Частота вращения

об/мин (3.20)

где V - окружная скорость вращения долота

Dд - диаметр долота мм;

Первый интервал 0-10м

об/мин;

Второй интервал 10-120м

об/мин;

3) Расход промывочной жидкости определяется по формуле

= 0,785(D2д - d2бт) ∙ Vвп м3/с (3.21)

где

D2д - диаметр долота, м;

d2бт - диаметр бурильных труб, м;

Vвп - скорость восходящего потока, м/с;

Первый интервал 0-10м

Q = 0,785 ∙ (0,3492 - 0,602) ∙ 0,2 = 0,019 м3/с;

Второй интервал 10-120м

Q = 0,785 ∙ (0,2442 - 0,602) ∙ 0,2 = 0,09 м3/с;

Рекомендуемый режим бурения:

Для долот типа 349 М

диаметр УБТ 146; осевая нагрузка - 30-40 кН; частота вращения 102-237об/мин; расход промывочной жидкости - 450-500 л/мин.

Для долот 244-ГНУ

диаметр УБТ-127; осевая нагрузка - 40-60 кН; частота вращения 102-277об/мин;

расход промывочной жидкости - 300-400 л/мин.

Для повышения жесткости и увеличения массы нижней части бурильной колонны (создание осевой нагрузки) используем утяжеленные бурильные трубы (УБТ).

Наружний диаметр УБТ ориентировочно находят по соотношению

dубт=0,8∙D

где D - диаметр скважины на данном интервале. Далее выбирают фактический диаметр.

dубт=0,8∙0,244=0,195м

Выбираем УБТ диаметром 203мм.

Таблица 3.7 - Техническая характеристика УБТ

Наружный диаметрВнутренний диаметрМасса 1 м, кгДлина одной трубы, м2031001928,1

Длина УБТ определяется условием обеспечения нахождения нулевого сечения бурильной колонны внутри УБТ (для предотвращения обрывов)

где С - осевая нагрузка в Н, q убт - масса 1 м УБТ в кг, g- 9,81 м/с2, ρж и ρс - соответственно плотности промывочной жидкости и стали в кг/ м3.

3.15 Освоение скважины

Применение различных способов восстановления проницаемости водоприёмной части скважин позволяет:

1.удалять глинистую корку со стенок скважины и с непроницаемого или слабопроницаемого защемлённого экрана, находящегося между стенкой скважины и наружной поверхностью фильтра (в практике этот процесс называется наружной разглинизацией);

.удалять глинистые частицы и шлам, проникшие в поры пласта (процесс внутренней разглинизации);

.очищать фильтрационные отверстия в рабочей части фильтра от глинистых частиц и шлама.

После установки фильтровой колонны в скважину глинистый раствор удаляют обычным методом промывки водой по зафильтровому пространству. Промывка таким способом ведётся до осветления воды. Признаком «оживления» водоносного пласта является вынос песка и поглощение воды.

Способы промывки с помощью гидроершей

Конструкция гидроерша применяется не только для разглинизации скважин при освоении, но и при восстановлении водопропускной способности фильтра после кольматации фильтрующей поверхности в процессе эксплуатации. Конструкция гидроерша позволяет использовать его так же, как сваб, что очень важно при разглинизации водоносных пластов. Устройство состоит из следующих основных узлов:

.поршней с грузом для создания гидравлического удара в рабочей части фильтра. Поршни выполняют функции сваба;

.приёмного клапана для тартания воды из скважины со взвешенными частицами и глинистым раствором;

.механического ерша для очистки внутренних стенок рабочей части фильтра;

.гидроерша, гидравлические насадки которого (форсунки) позволяют под большим давлением нагнетать воду или химический раствор в участок фильтра, изолированный между двумя поршнями.

Разглинизацию скважины проводят в следующем порядке. Устройство на тросе с нагнетательным шлангом или на бурильных трубах опускают в скважину. Без установки верхнего поршня и гидронасадок проводят свабирование скважины. С установленным поршнем и гидронасадками устройство работает как гидроёрш, промывая рабочую поверхность фильтра и заглинизированные стенки скважины в изолированном участке между двумя поршнями. Давление струи жидкости, выходящей из гидронасадок, может колебаться в пределах от 3 до 30 - 40 кгс/см2.

Фильтр рекомендуется промывать сверху вниз.

- муфта бурильных труб;2,6 - поршни; 3 - промывочные насадки;4 - муфта; 5 - обратный клапан; 7 - механический ёрш с грузом

Рисунок 3.3 - Конструкция гидроерша

а - движение поршня вниз; б - движение поршня вверх; в - работа с двумя поршнями (гидроёрш)

Рисунок 3.4 - Схемы работы гидроершом

3.16 Монтаж водоподъемника

При предварительной прокачке скважины эрлифтом, монтаж водоподъемника производится буровым станком УРБ-3АЗ. Внутрь эксплуа

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.