Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт недропользования наименование института Кафедра прикладной геологии, геофизики и геоинформационных систем наименование кафедры Допускаю к защите Руководитель подпись П.С. Пушмин И.О. Фамилия ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА БУРЕНИЯ РАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН НА МЕСТОРОЖДЕНИИ МРАМОРА СОГЛАСНО ВАРИАНТУ 23 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по дисциплине Буровые станки и бурение скважин Выполнил студент РМ-18-1 шифр Л.О.Хартанов подпись Проверил И.О. Фамилия П.С. Пушмин подпись Курсовая работа защищена с оценкой Иркутск 2020г. И.О. Фамилия Оглавление Введение ................................................................................................................... 3 Глава 1. Характеристика геологического разреза по скважине ......................... 4 Глава 2. Технология и техника буровых работ .................................................... 6 2.1. Способ бурения ............................................................................................. 6 2.2 Конструкция скважины ................................................................................. 7 2.3. Очистка ствола скважины. ........................................................................... 9 2.4. Породоразрушающий инструмент. ........................................................... 10 2.5. Параметры режима бурения. ..................................................................... 10 2.6. Технология и технические средства отбора проб.................................... 11 Глава 3. Мероприятия по повышению производительности бурения ............ 12 3.1. Мероприятия по снижению вибрации бурильного вала. ........................ 12 3.2. Мероприятия по увеличению проходки за рейс. ..................................... 12 Глава 4. Специальные работы в скважине.......................................................... 13 4.1. Тампонирование скважин. ......................................................................... 13 4.2 Ликвидационное тампонирование ............................................................. 14 Глава 5 «Техника безопасности и противопожарные мероприятия» .............. 15 Глава 6. Специальная глава «Влияние частоты вращения снаряда на техникоэкономические показатели процесса бурения».................................................. 18 Заключение ............................................................................................................ 24 Библиографический список ................................................................................. 25 2 Введение В настоящее время бурение скважин, многоцелевое производство и современная промышленность предлагает большой выбор технических средств и технологий, в которых требуется разбираться, чтобы принять правильное решение. В условиях рыночной экономики конкуренции специалистам между недропользователями к и жесткой геологам предъявляются соответствующие требования, так как от его квалификации и знаний, порой на уровне интуиции, может зависеть успех всего предприятия. Разведываемое минеральное сырьё – мрамор. Целью данного курсового проекта является: рациональное проектирование того оборудования, которое наиболее полно соответствует геолого-техническим условиям. Так же получение ненарушенного керна для геологических изысканий. Необходимый линейный выход керна должен составлять не менее 90%. В качестве исходных данных используется геологический разрез с описанием слагающих его толщ горных пород мощностями :10м –наносы; 15 м – мергели; 90м – мрамор. Мрамор активно используется в строительстве как штучный строительный камень для наружной облицовки и внутренней отделки зданий в виде дроблёного и молотого камня, а также мраморные доски применяют в электротехнике (панели приборных, распределительных, диспетчерских щитов). 3 Глава 1. Характеристика геологического разреза по скважине Общая мощность разреза – 115 м. Все породы имеют горизонтальное залегание, тектонических нарушений нет, породы монолитные. Породы обладают средней динамической прочностью по шкале Шрейнера и не высокой степенью абразивности - 0,6. Категория буримости пород изменяется в пределах от I до VI. Поинтервальная характеристика разреза показана в таблице №1 Таблица 1 - Поинтервальная характеристика разреза до Абразивность, К абр Показатель Буримости, Ром Категория буримости 1 0 10 наносы - - - I-II 2 10 25 мергели 4,6 0,6 27 IV 3 25 115 мраморы 6,5 0,4 96,2 VI № п/п От Динамич. Прочность, Fд Интервал, м Геологическая колонка Петрографический состав Исходя из таблицы можно выделить три интервала: Верхний интервал: мощность слоя h=10 м, включает в себя наносы несвязанные – категория по буримости I-II. Этот интервал обязательно закрепляется обсадными трубами, для закрепления стенок и направления скважины. Промежуточный интервал: представлен мергелями h=15 метров. 1. Коэффициент динамической прочности Fд=4,6 2. Коэффициент абразивности Кабр=0,6 3. Удельная кусковатость керна Куд=30-50 кусков на метр. 4. Категория по буримости IV 5. Твердость по штампу, рШ=9 МПа Нижний интервал: сложен пластом мрамора мощностью h=90 метров. 4 1. Коэффициент динамической прочности Fд=6,5 3. Коэффициент абразивности Кабр=0,4 4. Удельная кусковатость керна Куд=1-5 кусков на метр. 5. Категория по буримости VI 6. Твердость по штампу, рШ=13 МПа Выход керна должен составлять не менее 90%. 5 Глава 2. Технология и техника буровых работ 2.1. Способ бурения Для разведки месторождений мрамора рационально применять вращательный способ бурения. Это обусловлено тем, что этот способ наиболее эффективен при бурении пород I- XII категорию по буримости при горизонтальном залегании пород, что соответствует данному разрезу. Преимущества вращательного способа бурения: 1) возможность бурения глубоких (свыше 1200 м) скважин при любых геолого-технических условиях; 2) возможность бурения скважин в осадочных, основных и ультраосновных, глубинных изверженных горных породах, слабо и умеренно притупляющих породоразрушающий инструмент (kАБР≤1,5); 3) возможность бурения наклонно-направленных, многоствольных и горизонтальных скважин; 4) возможность бурения скважин с применением утяжеленных буровых растворов (плотностью более 1400 кг/м3); 5) возможность использования породоразрушающего инструмента большого диаметра (150 мм и выше). [3] Буровая установка: Diamec U6 (рис .1) Рисунок 1 - Буровой станок Diamec U6 Буровые коронки: армированные твердыми сплавами. 6 Так как верхний интервал сложен мягкими и рыхлыми породами, рациональней будет применить лопастное долото М-93 (рис. 2). Рисунок 2 - Лопастное долото М-93 Затем в промежуточном и нижнем интервале твердосплавные коронки СТ2-59. (рис. 3) Рисунок 3 - Твердосплавное долото СТ2-59 2.2 Конструкция скважины Конструкция скважины – устройство скважины, ее поперечные и продольные размеры, заданные поинтервально, интервалы размещения обсадных колонн и способы закрепления их в стволе скважины. 7 10м 25м 115м Рисунок 4 - Конструкция скважины Проектирование конструкции скважины Для конструкции данной скважины наиболее рационально выбрать 3 ступени, как минимально возможное число для исследуемого геологического разреза: Нижний интервал: проектом предусматривается бурение 59 диаметром Промежуточный интервал: более рационально бурить 59 диаметром Верхний интервал: рационально бурить 93 диаметром, затем закрепить стенки скважины с помощью обсадных труб. Мощность осадочных пород= 10м, но так как трещиноватая зона до 5 метров, то следует установить обсадную колонну длиной 5 метров; Технические характеристики обсадной колонны ниппельного соединения: наружный диаметр колонны – 89 мм толщина стенки трубы – 5мм внутренний диаметр ниппеля – 78 мм внутренний диаметр колонны – 79 мм масса ниппеля – 1,7 килограмм масса трубы – 10,36 килограмм (в одном метре трубы) длина колонны – 5 метров 8 Производится цементирование башмака колонны. Соединение обсадных колонн – ниппельное. Шифр скважины: 300Т59I5(89Н)10(73Н) 2.3. Очистка ствола скважины Промывочные агенты оказывают большое влияние на устойчивость стенок скважин и охлаждение породоразрушающего инструмента. В верхнем интервале рационально применить глинистый раствор, так как породы в этом интервале рыхлые. Глинистый раствор помимо очистки забоя и охлаждения инструмента, обеспечивает: закрепление стенок скважины в результате образования тонкой глинистой корки, поддерживаемой гидростатическим давлением столба раствора в скважине; предупреждает оседание шлама на забой при прекращении циркуляции вследствие быстрого превращения раствора в гель; образовывает противодавление высокогорных горизонтов, устраняющие повышением удельного выбросы веса нефти, раствора газа, путем воды, достигаемое введения в него тонкоизмельченных минералов – утяжелителей; так же обладает смазочными свойствами, которые уменьшают износ буровых труб, породоразрушающего инструмента и обсадной колоны; обеспечивает устранение потерь циркуляции в пористых и трещиноватых породах. В промежуточном интервале интервале будем использовать техническую воду с добавкой Superdrill от компании Atlas Copco. Данный раствор поможет при бурении твердых горных пород для увеличения ресурса коронок, снижения трения колонны о стенку скважины и вибрации. В нижнем интервале в качестве очистки и охлаждения снаряда рационально будет применить техническую воду в качестве очистного агента так как отсутствует осложнения с породами в этом интервале, а также вода наиболее дешевая, доступная и простая в использовании промывочная жидкость, Она успешно решает первые три задачи очистного агента - очистка забоя, вынос шлама и охлаждение породоразрушающего инструмента. 9 2.4. Породоразрушающий инструмент. Так как верхний интервал сложен осадочными и слабоабразивными породами целесообразно использовать лопастное долото M-93 (рис 2). В промежуточном и нижнем интервале применяются коронки CТ2-59 (рис 3). 2.5. Параметры режима бурения. К параметрам режима вращательного бурения относятся: осевая нагрузка, частота вращения породоразрушающего инструмента и расход промывочной жидкости. Сочетание этих параметров должно обеспечивать эффективное разрушение горной породы. Выбор параметров режима бурения осуществляется таким образом, чтобы достичь высокой скорости бурения и хороших экономических показателей. Осевая нагрузка: Определяется исходя из удельной нагрузки на резец или на единицу прочности торца породоразрушающего инструмента. Для отечественных шарошечных долот, коронок осевая нагрузка рекомендуется в зависимости от диаметра породоразрушающего инструмента: Для долота M-93 рекомендуется осевая нагрузка 1200 даН Для долота Т2-59 рекомендуемая осевая нагрузка 600 даН Частота вращения: Для шарошечного долота типа М-93 составляет 280 об/мин Для долота Т2-59 составляет 435 об/мин Расход промывочной жидкости: Для верхнего интервала равен: 20 л/мин Для промежуточного интервала равен: 25 л/мин Для нижнего интервала равен: 30 л/мин 10 2.6. Технология и технические средства отбора проб. Проектом предусмотрен отбор проб в нижнем интервале. Нижний интервал сложен монолитной и однородным по составу породой VI группы. Выход керна для данного интервала составляет 90%. Керноотборный снаряд - устройство для отбора керна в процессе бурения (рис.6). Керноотборный снаряд опускают в скважину на бурильных трубах, снизу к керноотборному снаряду присоединяют породоразрушающий инструмент. Корпус керноотборного снаряда, передающий нагрузку и вращение породоразрушаемому инструменту, выполняется жёстким толстостенным co стабилизаторами для предотвращения изгиба сохранности керна. Рисунок 5 – Керноотборный снаряд 11 и повышения Глава 3. Мероприятия по повышению производительности бурения 3.1. Мероприятия по снижению вибрации бурильного вала. Снижение вибрации бурильного вала. К таким мероприятиям относятся: проектирование рациональной конструкции скважины; мероприятия по повышению жесткости бурильного вала и снижению чрезмерной разработанности стенок скважины за счет применения соответствующих рецептур очистных агентов; мероприятия по уменьшению образования «желобов» в стенках скважины; применение расширителей, центрирующих переходников, забойных амортизаторов и т.п. [5] Широкое применение для борьбы с вибрацией нашли антивибрационные смазки, снижающие силы трения труб и соединений о стенки скважины, уменьшающие продольные и крутильные колебания, служащие амортизатором при ударах о стенки скважины, снижающие поперечные колебания. 3.2. Мероприятия по увеличению проходки за рейс. Для повышения производительности буровых работ следует обеспечить максимально возможную проходку за рейс. С этой целью могут использоваться мероприятия по снижению вибрации бурильного вала. К таким мероприятиям относятся: проектирование рациональной конструкции скважины; мероприятия по повышению жесткости бурильного вала и снижению чрезмерной разработанности стенок скважины за счет применения соответствующих рецептур очистных агентов; мероприятия по уменьшению образования «желобов» в стенках скважины; применение расширителей, центрирующих переходников, забойных амортизаторов и т.п. Одним из способов повышения жесткости бурильного вала является включение в состав бурового снаряда утяжеленных бурильных труб. В связи с отсутствием утяжеленных бурильных труб заводского изготовления для бурения коронками малых диаметров, обычно производится их нарезка непосредственно на участке буровых работ из толстостенной трубной заготовки. 12 Глава 4. Специальные работы в скважине 4.1. Тампонирование скважин. При возникновении поглощения промывочной жидкости остановить бурение, извлечь керноприемник. В случае необходимости добурить рейс допускается углубка скважины, но не более чем на 1-2 м от возникновения зоны поглощения. 1) После извлечения керноприемника приподнять снаряд от забоя на 0,3-0,5м. 2) В бурильную колонну установить нижний пыж (пробку) из плотной бумаги. 3) Протолкнуть его на глубину с учетом предполагаемого объема заливаемой тампонажной смеси. 4) В поставляемой таре перемешать тампонажную смесь до однородного состояния. 5) Залить в бурильные трубы расчетное количество тампонажной смеси. Количество смеси зависит от технических характеристик бурового насоса и колеблется в пределах 3-5 л на одно тампонирование в зависимости от диаметра бурения) (указанное количество смеси не рекомендуется превышать по экономическим соображениям). 6) Установить верхнюю продавочную пробку. 7) С помощью бурового насоса промывочной жидкостью (водой) продавить смесь, доставив ее в зону поглощения, после чего выключить насос. Сигналом доставки смеси в зону поглощения служит падение давления на манометре до минимального значения. 8) Для активации тампонажной смеси и равномерного распределения ее в поглощающем интервале, произвести вращение снаряда с частотой порядка 150 мин-1 в течение 2-3 мин. 9) Включить насос и убедится в восстановлении циркуляции промывки. 10) Продолжить бурение. 13 Восстановление циркуляции промывочной жидкости после доставки смеси в зону поглощения и перемешивании (активации) её с буровым раствором происходит в течение 3-5 минут. 4.2 Ликвидационное тампонирование Ликвидация скважин – комплекс мероприятий, направленных на восстановление нарушенного скважиной естественного состояния горных пород с охраны недр. К подготовительным работам относятся: контрольный замер глубины скважины по буровому снаряду, проведение геофизических и гидрологических исследований. К заключительным работам относятся: извлечение обсадных колонн, ликвидационное тампонирование, установка на устье репера или ликвидация устья скважины. Для ликвидации данной скважины применяем метод тампонирования глинистым раствором. Этот метод приемлем для ликвидации скважин, не вскрывающих водные горизонты. 14 Глава 5 «Техника безопасности и противопожарные мероприятия» Все работники должны проходить обязательное медицинское освидетельствование при поступлении на работу. Отдельные категорий работников, с учетом профиля и условий их работы, должны подвергаться периодическому определяемом медицинскому Федеральным освидетельствованию в порядке, санитарно-эпидемиологическим надзором России (Госсанэпиднадзор России) и Министерством здравоохранения Российской Федерации. Все рабочие, специалисты и студенты-практиканты при работе в районах, опасных по эпидемиологическим заболеваниям, подлежат обязательным предохранительным прививкам в порядке, устанавливаемом Министерством здравоохранения Российской Федерации. Все рабочие и специалисты, занятые на буровых установках, должны работать в защитных касках. В холодное время года каски должны быть снабжены утепленными подшлемниками. Запрещается допускать на буровые установки лиц без защитных касок. Запрещается: а) оставлять свечи не заведенными за палец вышки (мачты); б) поднимать бурильные, колонковые и обсадные трубы с приемного моста и спускать их на него при скорости движения элеватора, превышающей 1,5 м/с. При диаметре стальных бурильных труб 63,5 мм и более для их перемещения от устья скважины к подсвечнику и обратно, а также для подтягивания труб за палец вышки при расстоянии от верхней площадки до оси буровой вышки более 0,7 м должны использоваться специальные крючки. Свинчивание и развинчивание породоразрушающего инструмента и извлечение керна из подвешенной колонковой трубы должны выполняться с соблюдением следующих условий: 15 а) труба удерживается на весу тормозом, подвеска трубы допускается только на вертлюге-пробке, кольцевом элеваторе или полуавтоматическом элеваторе при закрытом и зафиксированном защелкой затворе; б) расстояние от нижнего конца трубы до пола должно быть не более 0,2 м. При использовании полуавтоматических элеваторов необходимо: а) подвешивать элеватор только к вертлюгу-амортизатору; б) применять подсвечники, имеющие по периметру металлические борта высотой не менее 350 мм; в) при подъеме элеватора вверх по свече помощнику машинисту находиться от подсвечника на расстоянии не менее 1 м. Запрещается при извлечении керна из колонковой трубы: а) поддерживать руками снизу колонковую трубу, находящуюся в подвешенном состоянии; б) проверять рукой положение керна в подвешенной колонковой трубе; в) извлекать керн встряхиванием колонковой трубы лебедкой, нагреванием колонковой трубы. Запрещается: а) в процессе спускоподъемных операций закрепление наголовников во время спуска элеватора; При свинчивании и развинчивании бурильных труб с помощью труборазворота управлять им разрешается только помощнику машиниста. Кнопка управления труборазворотом должна быть расположена таким образом, чтобы была исключена возможность одновременной работы с вилками и кнопкой управления. Запрещается при работе с труборазворотом: а) держать руками вращающуюся свечу; б) вставлять вилки в прорези замка бурильной трубы или вынимать их до полной остановки водила; 16 в) пользоваться ведущими вилками с удлиненными рукоятками и с разработанными зевами, превышающими размеры прорезей в замковых и ниппельных соединениях более чем на 2,5 мм; г) применять дополнительно трубные ключи для открепления сильно затянутых резьбовых соединений; д) стоять в направлении вращения водила в начальный момент открепления резьбового соединения; е) производить включение труборазворота, если подкладная вилка установлена на центратор наклонно, а хвостовая часть вилки не вошла в углубление между выступами крышки. Перед спуском или подъемом колонны обсадных труб буровой мастер обязан лично проверить исправность вышки, оборудования, талевой системы, инструмента, КИП и состояние фундаментов. Обнаруженные неисправности должны быть устранены до начала спуска или подъема труб. Запрещается в процессе спуска и подъема обсадных труб: а) допускать свободное раскачивание секции колонны обсадных труб; б) удерживать от раскачивания трубы непосредственно руками; в) поднимать, опускать и подтаскивать трубы путем охвата их канатом; г) затаскивать и выносить обсадные трубы массой более 50 кг без использования трубной тележки. При просеивании цемента и приготовлении цементного раствора рабочие должны работать в респираторах и защитных очках. До начала работ по цементированию должна быть проверена исправность предохранительных клапанов и манометров, а вся установка (насосы, трубопроводы, шланги, заливочные головки и т.д.) опрессованна на максимальное давление, предусмотренное техническим паспортом насоса. 17 Глава 6. Специальная глава «Влияние частоты вращения снаряда на технико-экономические показатели процесса бурения» Исследования процесса разрушения горных пород при бурении скважин алмазным инструментом позволяют отметить целый ряд особенностей. 1. Эффективность процесса разрушения забоя скважины зависит от свойств взаимодействующих тел: алмазов и матрицы коронки, с одной стороны, и горных пород – с другой. 2. В процессе разрушения горных пород алмазами под влиянием высоких контактных нагрузок и температур в микрообъемах горной породы происходят физико-химические процессы. 3. В результате взаимодействия резцов и горной породы происходит разрушение того и другого. Вследствие непрерывного изменения поверхности алмазов и горных пород процесс бурения носит нестабильный, случайный и нестационарный динамический характер. 4. Процесс разрушения горных пород неразрывно связан с процессом трения режущей поверхности о породу. Движение алмазов по горной породе следует рассматривать как процесс скачкообразный, совершаемый с высокой частотой следования. 5. В процессе трения алмазов коронки о горную породу возникают автоколебания алмазного инструмента 6. На характер взаимодействия алмазов с горной породой существенно влияет среда – качество промывочной жидкости. 7. Процесс разрушения горных пород в забое скважины сопровождается возникновением теплового, акустического и электромагнитного полей. Алмазное бурение скважин может быть эффективным только при определенном сочетании параметров режима бурения: частоты вращения снаряда, осевой нагрузки на коронку и расхода промывочной жидкости. Зависимость технических показателей бурения от частоты вращения рабочего инструмента изучали Ф.А. Шамшев, М.И. Койфман, И.А. Врубель-Голубкин, 18 Н.И. Любимов, П.Н. Курочкин, М.И. Исаев, П.В. Пономарев, Г.А. Блинов, О.В. Иванов, Н.В. Соловьев А.Г. Калинин и др. Исследователи отмечают, что рациональная частота вращения буровой коронки зависит от физико-механических свойств горных пород, их структурных и текстурных особенностей, трещиноватости, а также технических условий бурения – глубины скважины, состояния бурильной колонны и алмазной коронки. Мнения исследователей о характере зависимости механической скорости бурения от частоты вращения снаряда весьма разнообразны. Большинство исследователей подчеркивает, что при увеличении частоты вращения снаряда наблюдается непропорциональный рост механической скорости бурения. Это объясняется следующими причинами: – фактором времени (Ф.А. Шамшев, Л.А. Шрейнер), сущность которого состоит в том, что для выполнения работы по разрушению горной породы необходимо время. При определенной (высокой) частоте вращения снаряда наступает момент недостатка времени для разрушения алмазами породы на глубину h. В этом случае прямо пропорциональный характер зависимости нарушается; – возникновением положительного (по глубине) градиента механических свойств, т.е. размягченного поверхностного слоя под действием температуры трения (И.В. Крагельский); – локализацией деформации в тонком поверхностном слое, в результате которой скорость пластической деформации невелика, а деформация не успевает распространяться на значительную глубину при уменьшении положительности фрикционной связи (И.В. Крагельский); – заполированием объемных алмазов, в результате чего число инденторов в алмазном резце резко уменьшается, и глубина их внедрения падает (О.В. Иванов). Исследования, проведенные в ВИТР [5], показали, что при изменении частоты вращения снаряда крутящий момент практически остается на одном 19 уровне для каждого значения нагрузки, а механическая скорость бурения имеет различный характер, определяемый геолого-техническими условиями бурения. Разработку высокооборотных режимов алмазного бурения с применением установок УКБ специалисты выполняли на базе Кировской и Приазовской экспедиций. При этом проходку и затраты мощности замеряли через каждые 5 мин. Расход жидкости составлял 40–50 л/мин. Бурение скважин выполнялось алмазными импрегнированными коронками типа 02И359 и 02И3-76. Отношения темпов роста механической скорости бурения к темпам роста частоты вращения приведены в таблице. Таблица 2 - Отношения темпов роста механической скорости бурения к темпам роста частоты вращения На основе данных таблицы сделаны следующие выводы: 1. Механическая скорость бурения скважины с увеличением частоты вращения буровой коронки непрерывно возрастает. Отношение темпа роста частоты вращения коронки к темпу роста механической скорости бурения 20 скважины с увеличением частоты вращения бурового снаряда постепенно уменьшается. 2. Расход алмазов на каждый метр пробуренной скважины находится примерно на одном уровне. 3. Увеличение нагрузки на коронку приводит сначала к увеличению механической скорости бурения, затем следует ее уменьшение и, наконец, повторный рост скорости проходки скважины. Второй максимум скорости проходки скважины сопровождается уменьшением энергоемкости процесса разрушения и увеличением износа коронок, что можно объяснить сменой механического процесса разрушения термомеханическим. Рекомендации зарубежных фирм по выбору параметров режима бурения скважин алмазными коронками применительно к единичному алмазу либо к площади алмазонасыщенного слоя, учитывают характер взаимодействия режущих элементов с породой. Анализируя состояние забоя скважины при бурении алмазной коронкой в породах с различными физико-механическими свойствами, зарубежные исследователи пришли к выводу, что на поверхности забоя в общем случае образуются кольцевые канавки и гребни между ними. Размеры канавок и гребней зависят от свойств пород, крупности алмазов, осевой нагрузки и окружной скорости вращения коронки. Увеличение скорости вращения коронки при недостаточной нагрузке приводит к уменьшению высоты и ширины гребней, а увеличение осевой нагрузки – к большей глубине проникновения алмазов в породу и образованию более крупных ее частиц при увеличении толщины и высоты гребней. Работа по разрушению забоя скважины складывается из раздавливания породы единичным алмазом под действием осевой нагрузки и ее срезания с поверхности забоя под воздействием крутящего момента. Изложенный процесс разрушения свидетельствует о факте единичного внедрения алмаза в породу, при перемещении он подвергается действию сил 21 трения, динамическому и термическому воздействию, что вызывает наряду с разрушением породы и износ алмазного зерна. Исследования специалистов фирмы «Атлас Копко» показали, что механическая скорость бурения коронкой повышается пропоционально росту частоты ее вращения до 4000 мин-1. Так, при экспериментальных работах на стенде повышение частоты вращения до 1 мин-1 при соответствующей осевой нагрузке, даже в наиболее твердых породах типа гранитоидов и кварцитов, приводило к увеличению механической скорости бурения до 50–60 см/мин. При бурении скважины инструментом типоразмера В механическая скорость достигала 8–15 м/ч, рейсовая скорость – 4–10 м/ч при n = 920 мин-1, что соответствует углублению забоя за каждый оборот на 0,14–0,27 мм. По данным других исследователей [6], при использовании коронки диаметром 76 мм, в определенных условиях частота ее вращения возрастает до 8000 мин-1 при окружной скорости 20 м/с. Высказывается предположение: по аналогии со шлифовкой металлов, когда окружные скорости вращения инструмента составляют 50–75 м/с, частота вращения буровой коронки может быть увеличена до 20000–30000 мин-1. По данным фирм «Даймонд Боарт» (Бельгия), «Атлас Копко» (Швеция) и «Кри-стенсен» (США), окружные скорости вращения однослойных алмазных коронок, в зависи-мости от твердости буримых пород, должны находиться в пределах 1–3 м/с. Широкое распространение импрегнированных буровых коронок предопределило повышение окружных скоростей их рабочего вращения до 2–5 м/с. Однако такое увеличение не приводит к росту механической скорости бурения скважины без соответствующего повышения осевой нагрузки на буровой инструмент. В свою очередь, отечественными исследователями установлено, что при этом снижается эффективность разрушения пород в забое скважины, поскольку по экспоненциальному закону уменьшается углубление алмазов в породу. В результате интенсивность роста механической скорости проходки скважины снижается по мере увеличения частоты вращения коронки. Это 22 было также установлено японскими исследователями, которыми рекомендована формула расчета механической скорости бурения скважины: где k – эмпирический коэффициент, зависящий от свойств пород, осевой нагрузки и очистки забоя; n – частота вращения, мин-1. В заключение следует отметить, что в реальных условиях рост частоты вращения бурового снаряда до оптимальных параметров ограничивается мощностью приводов буровых станков, прочностью и повышенным износом бурильных труб, потерями при передаче энергии от поверхностного генератора до горных пород забоя скважины. 23 Заключение В данном проекте представлена технология бурения разведочной скважины на месторождении мрамора. Так же представлены технические средства, которые необходимы для бурения скважины. Приведена инструкция по противопожарной безопасности, а также производственной санитарии. Были выполнены следующие задачи: Проектирование скважины, выбор снаряда, выбор наиболее подходящих очистных агентов. А также были рассмотрены следующие пункты: Параметры режима бурения, технология и технические средства отбора проб, мероприятия по повышению производительности бурения. При соблюдении рекомендаций, приведенных в проекте, поставленная задача по проведению разведочной скважины на месторождении мрамора будет выполнена. Проект содержит пояснительную записку и геолого-технический наряд. 24 Библиографический список 1. Волков А.С., Долгов Б.П. Вращательное бурение разведочных скважин: учеб. пособие. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1988 – 320 с. 2. Ганджумян Р.А., Калинин А.Г., Сердюк Н.И. Расчеты в Бурении: справ. учеб. пособие / Под редакцией А.Г.Калинина, - М: РГГРУ, 2007. – 668 с. 3. Калинин, А.Г. Технология бурения разведочных скважин / А.Г. Калинин, В.И. Власюк, О.В. Ошкордин, Р.М. Скрябин. – М.: Изд-во «Техника», 2004. – 528 с. 4. Нескоромных В.В., Пушмин П.С. Бурение скважин: - Иркутск: Издательство ИрГТУ, 2014 г. 5. Нескоромных В.В. Проектирование скважин на твердые полезные ископаемые: - Иркутск: Издательство ИрГТУ, 2009 г. 6. Храменков В.Г., Брылин В.И. Бурение геологоразведочных скважин: учеб. пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2010. - 423 с 7. Шамшев Ф.А. Тараканов С.Н. Технология и техника разведочного бурения/ – Москва 1993.223c. 25
