Выбор способа бурения

                                     

                                              (12)

 

Рассчитываем нагрузку на крюке для статического состояния[6,с.101]:

 

        

                         (13)

 

 

Подставляем значение Q_кр в формулу (15), получаем: 

 

 

 

В динамическом состоянии рассчитывается по формуле [6,с.101]:

 

                                      

,                                                         (14)       

 

где β – коэффициент  сопротивления одного ролика учитывает  силы трения в подшипниках роликов  и каната о ролики, для стального  каната β=1,03-1,04.

Находим усилие в лебедочном конце каната по формуле [6,с.100]:

 

          

               (15)

 

Подставляем в формулу (17) Р_л , получаем

 

  

                     

7.3. Определение нагрузки на вышку в статике и динамике

 

В статическом состоянии [6,с.101]:

 

             

                  (16)

 

 

В динамическом состоянии [6,с.101]:

 

          

  ,                  (17)

где Р_л–усилие в лебёдочном конце каната.            

 

7.4. Определение грузоподъёмности талевой системы

 

Грузоподъемность многоструйной  талевой системы определяется по формуле [6,с.102]:

 

                                      

,                                              (18)

 

где N₀ - номинальная мощность двигателя, кВт; V-скорость навивки каната на барабан лебедки, м/с;  η- коэффициент полезного действия передач от вала двигателя до барабана лебёдки, η=0,80-0,85; η_т- к.п.д. талевой системы, определяется по формуле (22) [6,с.102]; m- число рабочих струн;             

 

                           

              (19)

 

 

Подставим значения в  формулу (21), получим

 

, кГс

 

                               

7.5. Определение диаметра каната и выбор его конструкции

 

Расчет и выбор талевого каната производится по статическому разрывному усилил каната   R_k  , определяемому по формуле [6,с.103]:

 

                                       

,                                                      (20)

 

где  k - запас прочности талевого каната, соответствующий требованиям техники безопасности. Для условий бурения геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые k=2,5; Q_л.мах -максимальное усилие, развиваемое лебедкой на минимальной скорости навивки каната на барабан с учетом возможной перегрузки приводного двигателя, кГс определяется по формуле [6,с.103]:

 

                                          

,                                           (21)

 

где  λ- коэффициент перегрузки двигателя: для асинхронных электродвигателей   λ= 1,6-2,0; для ДВС   λ = 1,1-1,15;    η - коэффициент полезного действия передач от приводного двигателя до барабана лебедки, η =0,80-0,85;   Vmin   - минимальная скорость навивки каната на барабан лебедки, м/с.

 

                  

                  

                     

 

  Для оснастки талевых систем выбирают канат грузового назначения марки I из светлой или оцинкованной проволоки   с временным сопротивлением разрыву   [σ_в]  = 160-180 кГс/мм².

 

 

 

 

7.6. Определению числа свечей, поднимаемых на каждой скорости

 

Для определения количества свечей, поднимаемых на 'каждой скорости лебедки  станками с коробкой перемены передач, необходимо знать:

- скорость подъема крюка для  каждой скорости навивки каната  на 

  барабан лебедки;

- грузоподъемность лебедки для каждой скорости подъема крюка;

- условный вес одной свечи  бурильной трубы.

 

Скорость подъема элеватора  на i-й скорости навивки каната на барабан лебедки определяется по формуле [6,с.99]:

 

                                        

,                                                       (22)

 

где V_кр.i- скорость подъема крюка, м/с;   V_i   - скорость навивки каната               на барабан лебедки, м/с;  m - число рабочих струн талевой системы.

Грузоподъемность талевой системы на i-й скорости при работе на многострунной талевой системы определяется по формуле [6,с.96]:

 

                                   

                                            (23)

 

Условный вес одной  свечи южно определить из выражения[6,с.100]:

 

                                                  (24)

 

где   Q_кр - нагрузка на крюк при подъеме колонны бурильных труб из скважины, кГс; l_св- длина свечи, м; L  - длина колонны бурильных труб, м.

 

Подъём буровой колонны надо начинать с первой скорости. Так как первая скорость обеспечивает нужную грузоподъёмность. А заканчивать на второй, так как на третей скорости скорость подъёма крюка >2 м/с;

Определяем количество свечей, поднимаемых  на первой и последующих скоростях лебёдки по формулам[6,с.100]:

 

                                  

                              (25)

                        

                                                                         (26)

 

Результаты расчёта сведены в табл.7

Таблица 7

N	Vкр.i	Qкр	Zi
1	0.9	2036.6	21
2	1.75	1047.4	17
3	2.75
4	4

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка:

 

                          

                                                        (27)

 

Результаты проверки показывают, что расчеты проведены  верно. Следовательно, можно производить процесс бурения без нарушения техники безопасности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. УТОЧНЕНИЕ РЕЖИМОВ  БУРЕНИЯ

Уточнение режимов бурения ведется, исходя из параметров выбранной установки и используемого оборудования. Так как бурение будет вестись станком СКБ - 4 с использованием бурового насоса НБ4-160/63 и мачты БМТ-4  выбираем оптимальные режимы бурения и заносим их в табл.8

Таблица 8

Интервалы бурения, м			ПРИ		РЕЖИМЫ БУРЕНИЯ
					Осевая нагрузка, кГс		Частота вращения, об/мин		Интенсивность промывки, л/мин
от	до	всего	тип	диаметр,	расчетная	уточненная (по паспорту станка)	расчетная	уточненная(по паспорту станка)	расчетная	уточненная  (по паспорту насоса)
0	4	4	B112МГ	112	2240	500	171.4	155	177.2	162
4	40	36	II-93М- ЦВ	93	1860	1500	206.9	155	122.2	162
40	125	85	М2	93	600	600	379.6	390	67.5	65
125	265	140	СМ4	59	330	500	487.5	435	76.7	65
265	295	30	СА4	59	440	500	305.7	280	70.8	65
295	360	65	02И4	59	1020	1000	570.4	640	59	50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. ПРОМЫВОЧНАЯ  ЖИДКОСТЬ И ЕЕ ДОСТАВКА НА  БУРОВЫЕ

9.1. Водоснабжение

Буровая установка обеспечивается водой из реки, расположенной в 0.5 км по магистральной линии, собранной из старых бурильных труб либо с использованием пластиковых труб.

Блок водонасосной состоит  из основания с каркасом укрытия. На основании монтируется плунжерный насос с приводом от электродвигателя. На напорной линии устанавливается запорный вентиль, на всасывающей линии – фильтр с обратными клапанами, а также патрубок с вентилем и воронкой для заполнения жидкостью полости насоса и всасывающего трубопровода перед пуском насоса. При низких температурах в блоке устанавливаем подогреватели.

 

9.2. Промывочная  жидкость

При бурении скважин  для обеспечения циркуляции очистного агента будет использоваться прямая схема промывки.

В качестве очистного  агента  будет использоваться глинистый  раствор. При этом, исходя из предполагаемых осложнений, плотность раствора в процессе бурения будет корректироваться.

Следует отметить, что  для обеспечения безаварийности проводки скважины, по каждому характерному интервалу осложнений, помимо необходимой плотности, раствор должен обладать параметрами соответствующих данным условиям бурения.

Как отмечалось выше, при  бурении скважины в качестве очистного  агента будет использоваться глинистый раствор и техническая вода.

При этом для достижении безаварийности при проводки скважины раствор должен обладать параметрами соответствующих конкретным условиям бурения.

Разработка рецептур бурового раствора как раз и заключается  в выборе необходимых по типу химических реагентов, использование которых позволит достигнуть и поддерживать на нужном уровне значение основных параметров промывочной жидкости.

К числу основных параметров промывочной жидкости относятся плотность ρ, вязкость Т, водоотдача В, толщина глинистой корки К, статическое напряжение сдвига СНС, содержание песка П.

Увеличение плотности  раствора приводит к снижению механической скорости, увеличению гидростатических сопротивлений. Но с увеличением гидростатического давления столба жидкости снижает вероятность водопроявлений и обрушения стенок скважины в неустойчивых породах. Поэтому при бурении по неустойчивым породам и в интервалах проявления пластового флюида плотность раствора должна быть увеличена. При бурении по интервалам поглощения плотность должна быть снижена.

С ростом вязкости увеличиваются  гидравлические сопротивления в  циркуляционной системе, ухудшаются условия очистки бурового раствора от шлама, падает механическая скорость бурения. Поэтому вязкость по возможности должна быть минимальной. Лишь по породам, склонным к поглощению, ее необходимо увеличивать.

Статическое напряжение сдвига определяет способность промывочной жидкости удерживать во взвешенном состоянии частицы разрушенной горной породы, а также способность проникать в трещины и поры и удерживаться там под действием нагрузок. При интенсивном разрушении горных пород, а также при бурении по интервалам поглощений и проявлений, статическое напряжение сдвига следует повышать.

Водоотдача характеризует  способность раствора отфильтровывать  жидкую фазу в породы под действием  давлений. При этом процесс водоотдачи сопровождается образованием на стенках скважины фильтрационной корки.

 Для снижения поглощений  промывочной жидкости, а также  кальмотации продуктивных пластов водоотдача соответственно при бурении по интервалам поглощения и продуктивным коллекторам должна быть уменьшена. Это достигается за счет образования на стенках скважины непроницаемой глинистой корки. В нормальных условиях толщина глинистой корки не должна превышать 2 мм. При бурении по интервалам с возможным появлением прихватов бурового снаряда глинистая корка должна быть по возможности минимальной.

Чрезмерное содержание песка и частиц выбуренной породы в растворе приводит к абразивному износу бурового оборудования и бурового снаряда. Поэтому содержание песка не должно превышать 1 – 3 %.

Контроль за параметрами,  будет проводиться измерением их значений соответствующими приборами, а именно – АБР – 1, ВБР – 5, СНС – 2, ВМ– 6, ОМ – 2.

Для снижения водоотдачи и проницаемости глинистой корки  в состав бурового раствора будет  вводиться КМЦ – 600.

Для снижения вязкости, повышение  которой возможно при проходке по глинистым породам, будет использоваться окзил.

Для уменьшения коэффициента трения бурового снаряда о горные породы, а также для уменьшения вероятности прихвата будет использоваться смазочная добавка СМАД – 1.

Кроме того, для улучшения  качества работы вышеперечисленных элементов в состав раствора будет вводиться кальцинированная сода.

После доведения скважины до проектной глубины раствор  следует обработать поверхностно-активным веществом ОП – 7 и произвести промывку без проходки в течение часа.

Снижение содержания песка и частиц шлама в растворе будет производиться с помощью системы очистки, в состав которой входят ило- пескоотделители, вибросита и емкости – отстойники циркуляционной системы.