Бурение инженерно-геологической скважины

Проектирование буровых работ для инженерно-геологических изысканий. Выбор способа бурения и промывки, определение конструкции скважины. Выбор буровой установки, породоразрушающего и спуско-подъемного инструмента. Способы и методы повышения выхода керна.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный университет

Кафедра технологии и техники бурения скважин

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Буровые станки и бурение скважин

Тема: Бурение инженерно-геологической скважины

Автор: студент гр. _РМ-08-1394

Карпов Г.В.

Руководитель проекта к.т.н. - Дмитриев

Санкт-Петербург

2011 год

АННОТАЦИЯ

Целью курсового проекта является закрепление и углубление знаний, полученных при изучении курса «Буровые станки и бурение скважин»; развитие навыков самостоятельной работы со специальной и справочной литературой; приобретение опыта проектирования буровых работ, решения инженерно-геологических задач. Работа содержит 25 страниц и приложения.

THE SUMMARY

The purpose of an academic year project is fastening and a deepening of the knowledge received at studying of a rate « Chisel machine tools and drilling of chinks »; development of skills of independent work with special and reference books; purchase of experience of designing of chisel works, decisions of engineering -geological problems. This work contents 25 page and figures.

ВВЕДЕНИЕ

При инженерно-геологических изысканиях основным видом работ являются буровые работы, т. к. бурение скважины позволяет непосредственно получить необходимую информацию о породах, слагающих данную территорию. Также при помощи буровых скважин можно получить инженерно-геологические и гидрогеологические характеристики исследуемого участка, используя другие методы - геофизические, полевые, опытные и другие. К наиболее важным особенностям инженерно-геологическим скважинам могут быть отнесены следующие:

небольшая глубина (которая определяется видом проектируемого сооружения и геологическими условиями);

незначительное различие в диаметрах скважин; диаметр скважин определяется только видом опробования;

из скважин производится непрерывный отбор керна, при этом должен обеспечиваться максимально возможный выход керна;

из скважин должен производится непрерывный или поинтервальный отбор образцов (монолитов) грунта со сложением, близким к природному;

в скважинах проводятся различные опытные работы, которые по времени бывают более продолжительные, чем сам процесс бурения;

по завершении работ в обязательном порядке должен производится тампонаж скважин с целью ликвидации искусственных каналов и пустот для циркуляции грунтовых вод;

чрезвычайное разнообразие условий бурения скважин, разбросанность объектов изысканий и др.

Эти особенности необходимо учитывать при проектировании и организации буровых работ при инженерно-геологических изысканиях.

ЛИТОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ. Территория данного участка представлена следующими породами:

Суглинки и супеси 0-10 м,

Мергели 10-90 м,

Песчаник с кремнистым цементом 90-120 м,

Глинистые сланцы и глины 120-160 м,

Известняки окремнелые 160-330 м,

Железистые кварциты 330-480 м,

Амфиболиты 480-500 м.

ОТБОР КЕРНА. Отбор керна ведется непрерывно на глубинах 328-482м двойной колонковой трубой ТДТ. Будут отбираться пробы железистых кварцитов.

КАТЕГОРИЯ ПОРОД ПО БУРИМОСТИ. Совокупность физических свойств горных пород определяет их буримость, способность горных пород сопротивляться проникновению в них породоразрушающего инструмента. В таблице 1 представлена классификация указанных выше пород по буримости.

Таблица 1. Классификация пород по буримости

Породы	Категории по буримости
Суглинки и супеси	I
Мергели	III
Песчаник с кремнистым цементом	VI
Глинистые сланцы и глины	IV
Известняки окремнелые	VIII
Железистые кварциты	VIII
Амфиболиты	IX

Бурение ведется в породах I-IX категорий по буримости.

буровой скважина керн

ВЫБОР СПОСОБА БУРЕНИЯ

Под способом бурения понимается совокупность следующих процессов и параметров: собственно процесс бурения, тип породоразрушающего инструмента, особенности привода, способ удаления продуктов разрушения, характер получаемых образцов, их транспортировка на поверхность и некоторые другие.

Способ бурения выбирается в зависимости от целей изысканий, свойств проходимых грунтов и глубины скважины.

По своему назначению скважина является разведочной, а по глубине бурения - глубокой. Для данного случая более всего подходит колонковый способ бурение, т. к. большое внимание уделяется отбору качественных монолитов в рудном теле, а именно в кварцитах.

Основные преимущества колонкового бурения:

Возможность прохождения скважин почти во всех разновидностях горных пород;

Получение керна с незначительными нарушениями природного сложения грунтов;

Сравнительно большие глубины бурения;

Хорошая освоенность бурения;

Относительно большой выпуск промышленностью высокопроизводительных самоходных и стационарных буровых станков.

Среди недостатков колонкового бурения существенным является малый диаметр скважины, который во многих случаях не позволяет производить гидрогеологические исследования и испытания грунтов штампами, а также во всех породах получать 100%-ный выход керна и качественные образцы рыхлого грунта для лабораторных исследований.

ВЫБОР СПОСОБА ПРОМЫВКИ

Очистные агенты предназначены для очистки забоя от шлама (мелких частиц разрушенной породы) и охлаждения породоразрушающего инструмента в процессе бурения.

Очистные агенты представляют собой дисперсные системы, состоящие из дисперсной или твердой фазы и дисперсионной среды, представленной жидкой или газообразной фазами. В качестве дисперсионной среды будем использовать воду.

Существует четыре схемы циркуляции очистного агента: прямая, обратная, призабойная (местная) и комбинированная. Выбираем наиболее распространенную - прямую циркуляцию.

При прямой циркуляции очистной агент подается под давлением с поверхности по колонне бурильных труб к забою и от забоя по кольцевому каналу между бурильными трубами и стенками скважины к поверхности. При этом продукты разрушения (шлам) выносятся на поверхность.

Итак, бурение будет производиться с прямой промывкой.

В литологическом разрезе представлены относительно устойчивые породы, исключая первые 10 метров скважины и слоя глинистых сланцев и глин, поэтому будет применятся обычная техническая вода, а в сложных участках глинистый раствор.

В результате многократной циркуляции промывочной жидкости происходит вынос частиц шлама на поверхность. Крупные частицы обычно оседают в желобах и отстойниках, а мелкие частицы вновь попадают с промывочной жидкостью в скважину. Загрязнение раствора существенно снижает качество промывочной жидкости.

Следовательно необходимо очищать промывочную жидкость от бурового шлама. Будем применять естественный метод очистки, осуществляемый с помощью желобной системы и отстойников.

Желоба обычно прокладываются непосредственно в грунте или изготавливаются из досок или листового железа. Сечение желобов 200x300 мм, длина от 15 до 20 м. Оседание частиц породы происходит под действием силы тяжести.

ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ

Конструкция скважины определяется способом бурения, геологическими условиями и целью ее назначения. Проектирование скважины включает в себя «определение конечного диаметра бурения, диаметров скважины на каждом из интервалов, их длины, а также диаметра длины, глубины посадки, способа заделки башмака обсадных колонн, участков тампонирования, цементации зон осложнений, что является первым шагом в проектировании технологии бурения, поскольку определяет все последующие элементы технологии»

Проектируемая глубина бурения скважины составляет 500м. Конечный диаметр нам известен: Dк=76 мм. С учетом необходимого диаметра керна и запаса на непредвиденные осложнения.

ОБСАДНЫЕ ТРУБЫ

Обсадные трубы используются в рыхлых и мягких породах для искусственного закрепления устья и стенок скважин, препятствующего их обрушение, а также для направления ствола скважины. Для укрепления стенок скважи...