Бурение скважин

ТЕМА 3. Подготовительные работы к бурению скважине.

17) Подготовительные работы к бурению скважин. 

18) Перечень и содержание основной документации, необходимой для бурения скважины. 

ТЕМА 4. Физико-механические свойства горных пород.

19) Общие сведения о горных породах.

Г.П. –это рыхлые или плотные природные агрегаты, состоящие из одного или нескольких мин-ов или обломков ранее сущ-х пород.Хар-ные признаки г.п.1)Структура-это особенность строения пород в целом, обусловленная формой ,размером и хар-ом поверхности частиц слагающихся пород. 2)Текстура-это взаимное пространственное расположение частиц слагающихся породу относительно друг другу. Классификация г.п.1)Осадочные: а)обломочные;б) Хемогенные; в)органогенные; г)Смешанного. 2)Метаморфические.3) Магматические: а)Интрузивные; б)Эффузивные.

20) Состав, текстура и структура осадочных горных пород.

состав,текстура,структура г.п.1)Структура-это особенность строения пород в целом, обусловленная формой ,размером и хар-ом поверхности частиц слагающихся пород .2)Текстура-это взаимное пространственное расположение частиц слагающихся породу относительно друг другу. Виды структур:1)полукристаллическая – хар-на для пород состоящих из кристаллических зерен и минералов.а)Крупно зернистая ,б)Средне знернистая,в)Мелко зернистая 2)Афанитовая- (скрыто кристаллическая) зерна очень малых размеров и видны только в микроскоп. 3)Стекловатая- порода состоит из аморфной массы.4)порфировая- в аморфной массе выделяются отдельные кристаллы.Виды структур.1)массивная (беспорядочная)-нет закономерности в расположении породообразующих мин-ов.2)Слоистая – хар-на для осадочных пород состоящих из тонких слоев разного цвета и сос-ва.3)Сланцеватая – хар-на для пород расслаивающихся на тонкие пластины расположенные в одном направлении.4)Миндале каменная – порода содержит миндалины состав к-х резко отличается от сос-ва вмещающей породы.5)Пористая – хар-на для пород пронизанных видемыми порами -ые образовались из выделившегося газа при застывании магмы.

2 1) Основные физико-механические свойства горных пород, влияющие на процесс их разрушения. Упругие, пластические свойства горных пород.

Физико-мех.сва-ва г.п.На эффективность разрушения г.п. оказывают влияние физико-мех. сва-ва: плотность, твердость, прочность, абразивность. Прочность –это сопротивление г.п. влияют геологические и технические факторы.Твердость- это св-во г.п. оказывать противодействие внедрению в нее другого долее тв-ого тела.Абразивность- это св-во г.п. изнашивать металл при трении.Буримость – это трудность разрушения г.п. в зависимости от применяемой техники и технологии бурения скв.Сплошность породы- это способность породы пропускать ч/з себя фильтрат бур. р-ра при перепаде дав-я.

22) Твердость, абразивность, сплошность горных пород.

Твердость- это св-во г.п. оказывать противодействие внедрению в нее другого долее тв-ого тела. Все минералы по тв-ти делятся согласно шкале МООСА на 10 классов:( кварц-7,алмаз-10 класс).Твердость г.п. Шрейнер изучал методом вдавливания штампа из инструментальной стали высотой 16мм и диаметром 8мм.Другой метод опредиления тв-ти вдавливание алмазной пирамиды Викерса  с углом 136 при вершине. Всего по Шрейнеру существует 12 категорий твердости г.п. Абразивность- это св-во г.п. изнашивать металл при трении. Абразивность породы зависит от ее минералогического сос-ва и твё-сти минералов входящих в сос-в породы. С увеличением содержания  кварца боле 20 % резко возрастает абразивность. При увеличении пористости абразивность  возрастает, т.к. при разрушении породы образуются остроугольные обломки способные быстрее изнашивать металл. Абразивность изучал Шрейнер и все г.п. разделил на 7 категорий следующим образом: 1)Гиббс, 2)Барит. 3)Доломит 4) Известняк. 5)Кремнистые пород. 6)Железистые.7)Кварц и кварциты. Спошность зависит от пористости породы.

23) Определение механических свойств горных пород. 

24) Основные закономерности разрушения горных пород. Разрушение горных пород резанием, скалыванием, дроблением. 

ТЕМА5. Породоразрушающий  инструмент.

25) Классификация породоразрушающего инструмента по назначению и характеру разрушения породы.

классификация породоразруш.инстум. по характеру разрушений г. п.→1)Режущего- скалывающего (лопастные) 2)дроб.- скалыв.(шарочные долота).3)стирающе- режущего дей-я (алмазные).По назначению.→1) для сплошного бурения,2)Для колонкового бурения.(с отбором керна)3)для спец. целей(расширение ствола -расширители, колебраторы, для разбуривание цементного стакана внутри колонны.)

26) Назначение, типоразмеры и конструкция истерающе-режущих долот; однолопастных , двулопастных, трехлопастных долот.

Лопастные долота. Рабочим органам этих долот бывают:1)Двухлопастные 2Л -(выпускаются только с обычной промывкой)2)Трехлопастные 3Л.(с обычной и гидромониторной промывкой)3)Трех лопастные и стирающего и режущего действия ЗИР(с обычной и гидромонитор. промывкой).4)Шести лопастные  истирающего  и режущего действия 6ИР.5)П- пикообразные или одно лопастные. ПЦ- для разбуривания цементного стакана. ПР- для расширения ствола скв. Для работы лопастных долот требуется большой крутящий момент поэтому чаще всего применяется при роторном способе бурении.

27) Алмазные долота и долота, армированные синтетическими поликристаллическими алмазными вставками.

Алмазные  долота. Алмазные долота предназначены для бурения вертикальных и наклонно направленных скв. Правильное использование алмазных долот позволяет обеспечить высокую рейсовую скорость(за счет большой проходки на долото),сокращение времени СПО, уменьшение расхода долот на одну свк-у и снижение самопроизвольного искривления ствола свк-ы. Таким образом, алмазные долота рационально использовать на больших глубинах. Перед спуском долота в скв. необходимо тщательно подготовить ствол. Предыдущие долбление делается новым шарошечным долотом. При этом в компоновку включают шарошечный уловитель (для лучшей очистки забоя ) и колебратор - для выравнивания стенок скв. Спуск алмазного долота происходит на минимальный скорости, что бы избежать ударов об уступок. Алмазное долото считается отработанным при потери алмазов до 40%.Алмазное долото сос-ит из резьбовой присоединительной головки внутри которой находиться конусная резьба. Резьбовая головка присоединена со стальным конусом, к-ый заканчивается алмазонесущей головкой(матрицей).При изготовлении долота в форму засыпают твердосплавной порошок – шихту, куда по определенной схеме раскладывают алмазы. Затем форму с остальной заготовкой отправляют в печь, где расплавляют шихту при нагреве до 600 град. Алмазы в матрице должны выступать на 1/3 от своего размера. В зависимости от размещения алмазов на поверхности матрице. Алмазы бывают:1.обнослойные.а)ДР- радиальные. б)ДТ- ступенчатое. в)БК- ступенчатое с шаровидными выступами.2.Многослойные(ДИ)- импрегнированные. Алмазы перемешиваются с шихтой обеспечивая равномерную насыщаемость матрице алмазами.Алмазные долота наиболее стойкие при работе (200-250г).Нагрузка алмазного долота не должна превышать 6-8 тонн,что бы не разрушаешь алмазы

28) Шарошечные долота

Шарошечные  долота. Конструкция Ш.Д. :Вверху расположена резьбовая присоединительная головка с к-ой соединен корпус долота. Корпус долота переходит в лапу и закаливается цапфой на к-ой имеются беговые дорожки для укладки подшипников .Внутри полости шарошки имеются тоже зеркально отображенные беговые дорожки. Внутри корпуса расположен промывочной канал.Во внутрь шарошки для ее закрепления на цапфе заводится замковый шариковый ряд, ч/з спец-ое отверстие, затем отверстие закрывают пальцем и заваривают.На тем шарошки расположены зубья и вставные зубки. Классификация и обозначение Ш.Д.По кол-вы рабочих органов долота бывают :а)Одношарошечные – 1.б)2-ух шарошечные 2.в)3-х шарошечный.г)4-х-4.д)6-и шарошечные-6. Вооружение-это конструкции,число,рамер и расположение зубьев на теле шарошки. 1-ый класс- Зубчатое вооруж.(выполнено заодно с телом шарошки,т.е зубья фрезируются).2-ой класс-Штыревое вооруж.(в теле шарошки делаются отверстия в которые из нутрии вставляют зубья или штыри.)3 класс- Зубчато-штыревое. По конструкции промывочных отверстий.1.С центральной промывкой (Ц).2.Боковая промывка или гидроманиторная(Г)3.Центральной продувкой(П).4.Боковая продувка(ПГ). По конструкции схеме опоры (по расположению подшипников).1.На подшипниках качения опоры(для высокооборотного бурения)-В.2.На одном подшипнике скольжения( для низкооборотного бурения)-Н. 3.На одном подшипнике скольжения с герметизированной маслонаполненной опоры – НУ.4. На двух и более подшипников скольжения –АУ..В зависимости от твердости и аброзивности г.п. долота делится на 13 типов.1.М-для мягких пород (глины)-(зубчатое вооружение)2.МС-мягкие с пропластками средних(глины с чередованием песчаников)-вооружение штырьевое.3.МЗ-мягкие абразивные(аргелиты) – вооружение штырьевое.4. МСЗ – мягкие  с пропластками средних и абразивных( аргелиты плюс песчаники вооружение зубчато- штыревое).5.С-средние породы( песчаники+ алевролиты) вооружение зубчатое.6. СЗ- средние абразивные (песчанки,аргелиты) вооружение штыревое.7. СТ- средние с пропласками твердых(алевролиты и алевриты) вооружение зубчатое.8.Т- твердые породы( глины с переслаиванием кремния ) вооружение зубчатое.9. ТЗ- твердые абразивные( известилки и акремлевые доломиты) вооружение штыревое.10.ТК- твердые с пропластками крепких( акрекмленые доломиты) вооружение зубчато-штыревое.11. ТКЗ-твердые с пропластками крепких и абразивных – вооружение штыревое.12. К- крепкие( кварцевые песчаники и кварциты) вооружение штыревое.13.ОК- очень крепкие ( кварцевые песчаники и кварциты) вооружение штыревое..Нормальный ряд долот- это классификация по диаметру.Мин.-46мм. Мах- 508 мм.215,9- под Э.К.295,3- под кондуктор. Расшифровка:III-120,6Т-ЦА.III-трехшарошечные.120,6-диаметр долота,мм.Т- твердые породы.Ц-с центральной промывкой. 

29) Основные типо размеры долот, используемых для бурения скважин 

30)

Конструкция колонкового снаряда. При отборе керна в компоновку включают колонковый снаряд .В сос-в которого входит:1.корпус.2.Колонковая труба с грунтоноской.3.Кернорватель расположен в нижней части грунтонозки.4.Кернодержатели.При роторном способе бурение колонковой снаряд применяется со съемной грунтонозкой. При этом заполненную грунтонозку поднимают на пов-ть с помощью вспомогательной лебедки, а сам инструмент остается на забое.при отборе керна осевая нагрузка на бур. головку должна составлять в среднем 5-7 тонн. В противном случае керн будит разрушаться.

31) 

32) 

33) 

34)

назначение  Бурильной колоны.Б.К. является связующим звеном м/у долотом и наземным оборудованием. Назначением Б.К.:1.Подача бур. р-ра на забой.2)подвод энергии(мех-ой- при роторном бурении, гид-ой при турбинном ,электрической если используется элокторобур)3.Создание осевой нагрузки на долото.4.Восприятие реактивного момента от вращения турбобура. В сос-в бур.к. входит:1.Ведущая труба.2.Легкосплавные бур.кол.(ЛБТ)3.Стальные трубы(УБТ).4.Утяжеленные трубы.(УБТ)5.Соединительные элементы- бур-ые замки и переводники.6.Центраторы,стобилизаторы.

35)

осн.эл.БК1Ведущие трубы.- связывают вегтлюг с бур.к. и представляет собой толстостенную трубу,квадратного или шестигранного или крестообразного сечения .РИС.Длина квадрата L=10м,15м.По конструкции ведущие трубы бывают сборными (сос-ят из 2-ух деталей) и Цельная конструкция. Ведущая труба соединяется с вертлюгом с помощью переводника ПШВ(переводник штанговый верхний),а внизу с бур.кол. ч/з переводник ПШН(…. нижний..).ПШВ- с левым направлением резьбы, что бы не произошло самоотвинчевание от вертлюга.ПШН-правое направ. резьбы.2)ЛБТ- предназначены  для облегчения веса бур.к. и снижение нагрузки на талевую сис-му. ЛБТ устанавливаются в верхней части бур.кол. ЛБТ изготавливают из сплава дюралюминий Обозначение ЛБТ 147х11,147-диаметр,11-толщина стенки трубы. Соединение ЛБТ, производиться с помощью облегченных стальных замков.Обозначение:3Л-152.Вес одного метра тубы q=16кг/м.Q_лбт=L_лбт*q_лбт. Стальные бур.трубы. Диаметр 60-168мм.S=7-11мм.Группа прочности :Д, Е, К, Л, М.Д- самая ходовая. К- используют при ликвидации авария. В зависимости от конструктивного исполнения СБТ выпускается 4-х типов: а) Трубы бур. сборной конструкции с навинченными замками.1)ТБН (Трубы бур-ные с высаженными наружу концами) 2)ТБВ (//-//-// высаженные внутрь концы).У труб ТБН будит меньше гид-их сопротивлений, а значит и потерь дав-я бур. р-ра, т.к. внутренний диаметр по всей длине трубы не изменяется. б)Трубы бур. с высаженными внутрь и наружу концами и с коническими стабилизирующими поясками.1.ТБНК.2.ТБВК.В трубах ТБНК и ТБВК за счет удлинения замковой части и конусного пояска в конце резьбы обеспечивается плотное напряжение замка с трубой, к-й навинчивается в горячем сос-ни предел выносливости этих труб на40% выше по сравнению с другими трубами. в)Трубы бур. с приваренными соединительными концами. Замковая часть у этих труб приваривается к телу трубы.1)ТБП(П- приваренные концы)- не имеют высаженных концов  и применяются только при турбинном способе бурения.2)ТБПВ(В- высаженные наружу концы)используются как при роторном так и при турбинном способе бур-я.3)ТБПВЭ(//-//-//-/ Э- с помощью Эл бура)предназначен для Эл. бурения (внутри труб нах-тся отрезки эл. бурения).Трубы буренные с высаженными наружу концами и нарезанные на них крупной (замковой) резьбой. Применяются при роторном и турбинном бур. Все стальные бур. трубы для предохранения от коррозии наружную пов-ть муфты и каждой трубы окрашивают. На каждой трубе на расстоянии от замка 40-80см. выбивается  клеймо, в к-ый указываются основные сведенья трубе:1)Товарный знак завода изготовителя.2.Дата выпуска и номер партии.3.Размер трубы, диаметр и толщина стенки.4.Группа прочности стали 5.Клеймо ОТК(отдел тех-ого контроля).Дополнительные данные о трубах указ-ся в сертификате. Направление резьбы может быть правым, и левым (используются при ликвидации аварии).при левом – рядом с клеймом пишется яркой краской левая, правая не указывается. УБТ ( утяж. бур. трубы.) Устанавливаются в нижней части бур. колонны не посредственно над долотом(при роторном) или над  заб-м двигателем. Основное назначение УБТ – это создание осевой нагрузки на долото. Длина УБТ выбирается в зависимости от необходимой величины осевой нагрузки и опр-ся по ф-ле:Lубт=1,25Рд/qубт (м)-при роторном способе, где Рд- осевая нагрузка на долото. qубт-вес одного метра УБТ.  Lубт=1,25Рд- Gз.дв./qубт- при турбинном способе. В зависимости от конструкции УБТ различают 3-х видов.1)УБТС- утяж-ная бур. труба сбалансированная (изгот-ся из G+Ni+Mо сталей). Внутренний канал этих труб получают методом сверления и концы подвергаются термообработки. Выпускают d: 203,178,229.2)УБТ горячекатаные.d=73-245мм.Этот тип труб изгот. гладкими по всей длине из сталей групп прочности Д и К – эти трубы желательно применять при б-нии скв. глубиной до 2,5 тыс. метров в несложных условий.3)УБТСЗ(с замками)- эти трубы обладают повышенной износостойкостью резьбы прочностью резьбового соединения. Замок- этих труб обладает высокопрочными мех-ми св-ми и изготавливаются из стали 40ХН,40ХН2МА.Для снижения вероятности прихватов УДТ на наружной пов-ти труб делается спец-я проточка к-я позволяет уменьшить площадь соприкосновения трубы со стенкой скв.

36)

замки и переводники.Типы замков:1.ЗН-замок с нормальным проходным отверстием.(для соединения труб с высаженными внутрь кольцами.)ЗШ- замок с широким проходным отверстием. (для соединения труб с высаженными внутрь и наружу кольцами).ЗУ- замок с увеличенным проходным отверстием.(//-//-//-//-//)ЗШК- Замок с широким отверстием с конической расточкой (Для соединения труб с высаженными внутрь и наружу концами с коническими стабилизирующими концами)ЗУК- замок с увеличенным проходным отверстием и конической расточкой(для соединения труб с высаженными внутрь и наружу концами с коническими стабилизирующими поясками.7.Переводники – предназначены для соединения элементов Б.К. имеющих разный d и разную резьбу. Типы переводников:а)промежуточные – предохранительный и переводной ПП – для предохранения от быстрого износа резьбы нижнего переводника трубы бур-ной ведущей при частом свинчивании резьбы в процессе наращивания труб  при роторном бурении и спускоподъемных операций; -для присоединения к трубе бур-ной ведущей или бурильной трубам одного размера труб; - дя перехода от одного типа замковой резьбы к другой. б) Двухмуфтовый ПМ ,Двухнипельный ПН – для соединения различного рода инструментов в тех случаях,когда в бур. колоне они располагаются на встречу друг к другу ниппелями или муфтами.в)

37)

Обратный  клапан- для предотвращения обратного перетока цементного р-ра из затрубного пространства обратно во внутрь колонны. Клапан устанавливается на расстоянии 1трубы(8-12м). в глубоких скв в оснастку колонны включают 2клапана. При креплении пластов с АВПД независимо от глубины устанавливается 2 обр.клапана. по конструкции клапаны бывают тарельчатые, шаровые и дроссельные

38)

калибраторы,центраторы,стабилизаторы. Центраторы – представляют собой толстостенный патрубок на наружной пов-ти, к-ого имеются жесткие ребра.Обеспечивают саостность Б.К. относительно стенок скв. и предают большую жесткость колоне. Стаби-лизаторы- по сравнению с центраторами имеют большую длину и служат для стабилизации набранного угла при наклонном бур-нии. Стабилизаторы устанавливаются вблизи долота с учетом предотвращения изгиба УБТ.

39) 

40)

ф-и  б.р-ра. 1.Гидродинамическая ф-ция(при циркуляции р-ра =>включены насосы)*очистка забоя от шлама и вынос его на пов-ть.* Охлаждение долота, т.к.  при работе оно может нагреваться до 400градусов.*Жид-ть является гидродинамическими приводом для забойного двигателя. * При использовании гидромониторных долот происходит размыв породы на забое.2.Гидростатическая ф-ция – (р-р в состоянии покоя, т.е. нет циркуляции)*Создание противодавления на пласт и неустойчивая порода. Ргд/ст> РРпл.При Н<1200м-на 10-15%-1,1-1,5(как коэф.)При Н>1200м-на 5-10%-1,05-1,1(как коэф.) Ргд/ст=рhq. *удержание частиц во взвешенном сос-нии при остановки циркуляции р-ра. При выпадении в осадок частиц шлама может произойти прихват долота, а при возобновлении процесса бурении долото первое время будит работать не эффективно, т.к будит разбуриваться образовавшийся осадок, т.е. проходка на долото будит меньше.* Снижение веса Б.К. и уменьшение нагрузки на талевую сис-му зависят от плотности бур. р-ра.(1-(плотность б.р.—пл-ть мет. ))-коэф. снижен.3Физико-мех-е фун-ции:* оказывать физико-хим. воздействие на не устойчивые стенки скв. предотвращая их обваливания. *регулировать показатели бур. р-ра при обрадотки хим. реагентами  утяжелители. *это обеспечивать макс. сохранение проницаемости продуктивного пласта при его вскрытии.4.Корко образующая ф-ция: при фильтрации р-ра в пласт на стенках образуется глинистая корка, к-рая препятствует обрушению не устойчивых пород. Глинистая корка препятствует так же ухода из р-ра жид-ти в пласт. В продуктивном пласте корка будит предотвращать преждевременное проникновение пластовых флюидов в скв.Что бы на стенках не образовывалась толстая рыхлая корка, к-рая будет снижать затрубное пространство, а следов. будит возникать большая вероятность возникновения прихвата,водоотдачу нужно поддерживать минимально