Бурение поисково-разведочной скважины на месторождении каменного угля

В зависимости от изменения текущего направления скважины могут быть прямолинейными и искривленными.

Прямолинейными называют скважины, которые сохраняют свое первоначальное положение, заданное при заложении, с незначительными изменениями по сравнению с запроектированным.

Искривленными являются скважины, которые изменяют в процессе бурения свое текущее направление относительно заданного при заложении. При этом изменение только зенитных углов в процессе бурения скважины вызывает ее зенитное искривление, оно происходит только в одной - вертикальной плоскости и через ось такой скважины можно провести только одну апсидальную плоскость. Изменения только азимутальных углов вызывает азимутальное искривление скважин.

Области применения направленного бурения скважин весьма разнообразны.

Наиболее значимыми для целей направленного бурения являются:

-месторождения с благоприятными условиями для проектирования трасс (типовых, комбинированных, индивидуальных) глубоких скважин и с возможностями применения методов оперативного управления процессом их направленного бурения;

-разрезы с неустойчивыми, обрушающимися, многолетнемерзлыми и другими породами, в которых рационально проектирование вертикальных и вертикально-наклонных скважин (в т. ч. с использованием высоких мачт, вышек) для снижения времени спуско-подъемных операций;

-районы с гористым, таежным, болотистым и другим сложным рельефом или местностью, районы с плотным расположением промышленных зданий и сооружений, а также действующих или выработанных горных выработок, для обхода которых нужно проектировать индивидуальные трассы скважин и специальные многоствольные скважины;

-проверка аномальных зон, установленных геофизическими методами, в т. ч. между ранее пробуренными скважинами или пройденными горными выработками;

-доразведка и сгущение разведочных сетей (в основном, когда ранее пробуренные скважины использовать затруднительно), а также доразведки в процессе эксплуатации месторождений; бурение вертикальных или наклонных скважин специального и технического назначения (под стволы горных выработок, вентиляционные, спасательные, гидрогеологические и др.);

-бурение горизонтальных, восстающих скважин и другие случаи.

Многоствольные скважины должны проходиться прежде всего для обеспечения проектной плотности разведочной сети (обычные скважины) и для повышения геологической информативности и достоверности оценки и содержания рудной зоны (многоствольно-кустовые) с одновременным сокращением объемов бурения и других сопутствующих работ; такая методика должна предусматриваться при проектировании с первых этапов работ; для проверки аномальных зон и проявлений, установленных скважинными геофизическими методами в межскважинных пространствах путем бурения дополнительных стволов из бурящихся или ранее пробуренных скважин; поиски слепых и оконтуривание рудных тел сложных структур и морфологии, особенно глубокозалегающих; исследование состава, структуры, трещиноватости и других факторов вмещающих горных пород в районах заложения крупных глубоких эксплуатационных горных выработок (например, Северо-Уральский бокситоносный, Норильский районы и др.); прослеживание на глубину крутопадающих рудных тел, зон и аномалий, установленных в поверхностных областях с целью строительства более крупных и экономичных горных выработок; отбор технологических проб значительной массы на больших глубинах для замены проходки дорогостоящих горных выработок, обеспечивающих значительное снижение затрат времени и средств; обход интервалов аварий, осложнений, горных выработок, соединение горных выработок и т. п.

10. Мероприятия по предупреждению и ликвидации аварий в скважине

Аварией считается нарушение непрерывности технологического процесса строительства (бурения и испытания) скважины, требующее для его ликвидации проведения специальных работ, не предусмотренных проектом. Аварии происходят из-за поломки, оставления или падения в скважину элементов обсадных или бурильных колонн, из-за неудачного цементирования обсадных колонн, прихвата, открытого фонтанирования и падения в скважину различных предметов.

Классификация аварий:

По степени тяжести последствий для производства аварии делятся на две группы: простые и сложные. К сложным относятся аварии, ликвидация которых длится более 3-5 сут., а также вызвавшие закрытие скважины или существенное изменение ее глубины, пространственного положения и конструкции.

В зависимости от характера возникновений аварий выделяют следующие группы:

* аварии с элементами бурильной колонны;

* обрыв бурильных труб;

* аварии с долотами;

* прихваты бурильных и обсадных колонн;

* аварии с обсадной колонной и элементами ее оснастки;

* аварии из-за неудачного цементирования;

* аварии с забойными двигателями;

* падение в скважину посторонних предметов;

* прочие аварии.

К авариям с элементами бурильной колонны относится оставление в скважине колонны бурильных труб или элементов компоновки низа из-за: поломки или срыва по резьбовой части; поломки по сварному шву; поломки по сварному телу; поломки ведущей трубы и элементов компоновки.

Обрывом называется авария, характеризующаяся нарушением целостности элементов бурильной колонны, находящейся в скважине. Обрывы бурильных труб классифицируются по качественно однородным признакам. Формы обрыва бывают разные: клиновидные; прямые; фигурные; спиралевидные. По месту обрыва: в теле бурильных труб; в резьбовых соединениях бурильных труб; в соединительных переходниках бурильных труб.

С породоразрушающими инструментами происходят следующие аварии:

* алмазные коронки - отрыв матриц; поломка секторов и выкрашивание из них алмазов; срыв резьб; слом тела в резьбовой части;

авария бурение скважина геологический

* алмазные расширители - выпадение алмазосодержащих штабиков; срыв резьбы; слом тела в резьбовой части;

* твердосплавные долота истирающего типа - выпадение твердосплавных резцов (пластин); срыв резьбы; слом тела в резьбовой части;

* шарошечные долота и расширители - отрыв шарошки; скол и выпадение вооружения шарошки (зубьев); срыв резьбы; слом тела в резьбовой части.

Прихватом называется авария в скважине, которая характеризуется частичным или полным прекращением движения бурового инструмента, обсадных труб или геофизических приборов. Прихваты разделяются на следующие наиболее распространенные виды.

Прихват шламом. Прихваты шламом происходят во время всех операций, когда буровой инструмент находится в скважине.

Прихват горными породами. Этот вид прихвата возможен при: нарушении целостности и устойчивости стенок скважин; прижоге породоразрушающего инструмента; расклинивании керном, растерянным по стволу скважины или оставленным на забое; пересечении старых горных выработок и пустот, заполненных обломочным, сыпучим материалом и др.

Прихват глинистой коркой. Этот вид аварии происходит вследствие прилипания бурового снаряда к глинистой корке, образуемой на стенке скважины из-за перепада давления жидкости.

Прихват осколками металла породоразрушающих инструментов или отколовшимися кусками муфтовозамковых соединений.

Прихват предметами упавшими в скважину

К авариям с обсадными колоннами и элементами их оснастки относятся аварии со спускаемыми, спущенными и зацементированными обсадными колоннами или их частями, вызванные: разъединением по резьбовым соединениям; обрывом по сварному шву; смятием или разрывом по телу трубы; повреждением обсадной колонны при разбуривании цементного стакана, стоп-кольца, обратного клапана и направляющей пробки.

К авариям из-за неудачного цементирования относятся прихваты затвердевшим цементным раствором колонны бурильных труб, на которой спускалась секция обсадных труб или хвостовик; отказ в работе и повреждение узлов подвески секции обсадной колонны, нарушающие процесс крепления и дальнейшую проводку скважины; оголение башмака или недоподъем цемента, если требуются дополнительные работы по устранению нарушений.

К авариям с забойными двигателями относится оставление турбобура, электробура, винтового двигателя или их узлов в скважине вследствие поломок или разъединения с бурильной колонной.

К падению в скважину посторонних предметов относится падение вкладышей ротора, роторных клиньев, ключей, кувалд и других ручных инструментов и приспособлений, с помощью которых проводились работы над устьем скважины.

К прочим авариям, происшедшим в процессе бурения, относятся аварии при промыслово-геофизических работах в скважине (прихваты и оставление в скважине каротажного кабеля, различных приборов, грузов, шаблонов, торпед и других устройств, применяемых при исследовании скважины и вспомогательных работах в ней).

Профилактика аварий:

Общее руководство и ответственность за проведение профилактических мероприятий по предупреждению аварий возлагаются на главного инженера буровой организации.

На лиц, действия которых привели к нарушению утвержденного плана ликвидации аварий и к ее усложнению, налагаются административные взыскания в соответствии с трудовым законодательством.

Лица, умышленно скрывающие аварии и не принимающие требуемых мер по их предупреждению, привлекаются к строгой ответственности.

Ответственность рабочих, инженерно-технических работников и служащих, виновных в возникновении аварий, предусматривается положениями и инструкциями по безопасному ведению работ и трудовым законодательством.

Факторы, способствующие возникновению аварий:

Все факторы и причины, влияющие на возникновение аварий при бурении скважин, можно разделить на три основные группы: технические, технологические и организационные.

Несмотря на многообразие факторов, влияющих на возникновение аварий, большая часть аварий происходит по вине исполнителей работ или их недостаточной квалификации. Однако некоторые обстоятельства все-таки повышают вероятность возникновения аварий. К ним могут быть отнесены: недостаточная геологическая изученность района, увеличение глубины скважин, сейсмические особенности района, необходимость осуществления буровых работ при недостаточной материальной оснащенности и др.

Наиболее часто встречающиеся аварии:

Один из наиболее тяжелых видов аварий - прихват колонн труб при бурении скважин.

Аварийным прихватом следует считать непредвиденный при сооружении скважины процесс, характеризующийся потерей подвижности колонны труб или скважинных приборов, которая не восстанавливается даже после приложения к ним максимально допустимых нагрузок (с учетом запаса прочности). Причины их различны.

* Прихваты у стенки скважины под действием перепада давления (между гидростатическим и пластовым) возможны при наличии в стволе скважины проницаемых отложений использовании в качестве промывочного агента глинистого раствора.

* Прихваты вследствие заклинивания низа колонн труб характерны для зон сужения стволов скважин, вызванных сработкой долот по диаметру в твердых породах; для интервалов кавернообразования и др. Как правило, такие прихваты происходят при спуске инструмента и характеризуются его полной разгрузкой.

* Прихват в результате желобообразования сопровождается появлением мгновенных больших затяжек при подъеме инструмента. Попытки освободить инструмент дополнительными натяжками приводит к еще большему затягиванию его в желобную выработку. Обычно циркуляция после возникновения прихвата восстанавливается легко, но она не способствует освобождению инструмента.

* Прихваты вследствие сальникообразования возникают в основном при разбуривании глинистых отложений или хорошо проницаемых пород, на которых формируется толстая фильтрационная корка.

* Прихваты в результате нарушения устойчивого состояния пород приурочены к интервалам обвалообразования и осыпей, а также пластического течения пород, слагающих стенки скважин.

* Прихваты испытателей пластов при опробовании скважин в процессе бурения в большинстве случаев происходят вследствие "заклинивания" фильтра при интенсивном притоке жидкости из пласта с частицами породы, который может сопровождаться обвалом.

Заклинивание долот.

Причинами заклинивания алмазных долот являются:

* резкая посадка в зоне сужения ствола скважины и в призабойной зоне в результате спуска долота без ограничения скорости, особенно в необсаженной части ствола скважины;

* преждевременное прекращение циркуляции бурового раствора перед подъемом колонны с алмазным долотом, чаще во время процесса наращивания;

* недостаточная промывка скважины через долото, утечки раствора через негерметичные участки бурильной колонны и ниппель турбобура, а также из-за малой подачи бурового раствора насосами;

* бурение скважины при несоответствующем соотношении размеров долота, УБТ и забойного двигателя;

Аварии, связанные с открытым фонтанированием, а так же креплением и устойчивостью обсадных труб, в данной курсовой работе не рассматриваем, так как условия бурения скважины не предрасположены к данным видам аварий.

Заключение

В ходе выполнения данного проекта мной были закреплены навыки решения инженерных задач, связанных с проектированием буровых работ.

В итоге, в курсовой работе была выбрана конструкция скважины по геологическому разрезу, обоснован выбор рациональной конструкции бурильной колонны для заданных условий бурения, определены параметры бурения для твердосплавных коронок, определен расход промывочной жидкости, расчет необходимой мощности бурильного станка и бурового насоса, указана техническая и экологическая безопасность проведения работ и указаны методы бурения направленных и многоствольных скважин.

Список используемой литературы

1. Ганджумян Р.А. Практические расчеты в разведочном бурении. М.: Недра, 1986.

2. Козловский Е.А. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. - СПб.: «Недра», 2000. - 712 с.

3. Михайлова Н.Д. Техническое проектирование колонкового бурения. М.: Недра, 1990.

4. Сулакшин С.С Бурение геолого-разведочных скважин: Справочное пособие. М: Недра. 1991

Размещено на Allbest.ru