Главная База знаний "Allbest" Геология, гидрология и геодезия Проект буровых работ на стадии оценки запасов рудного золота в пределах Центрально-восточного участка Михайловского железорудного месторождения

Проект буровых работ на стадии оценки запасов рудного золота в пределах Центрально-восточного участка Михайловского железорудного месторождения

Вещественный состав полезного ископаемого. Гидрогеологические исследования в скважинах. Выбор и обоснование способа бурения и профиля скважины. Колонковые наборы и вспомогательный инструмент. Проектирование технологического режима бурения скважины.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 15.06.2012
Размер файла 954,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Рассмотрим каждый блок в отдельности.

Блок С1. Его объем:

,

где l- протяженность рудной зоны, l=600 м;

m- ширина рудной зоны, m=100 м;

h-глубина залегания, h=200 м.

Запасы руды в блоке:

где d- объемная масса вмещающих пород, d=3,6 т/м3.

т

Запасы полезного компонента в руде:

где -среднее содержание металла в блоке,=6,1 г/т.

т

Блок С2. Его объем:

Запасы руды в блоке:

Запасы полезного компонента в руде:

т

Таблица 1.5

Сводная таблица подсчета запасов золота по рудной зоне «Центрально-восточная»

Номера блоков

Объем руды

в блоке,

м3

Коэффициент рудоносности

Объемная масса вмещающих пород, т/м3

Запасы руды в блоке,

т

Запасы золота в руде, т

1

2

3

4

5

6

С1

12000000

0,5

3,6

43200000

1,3

С2

24000000

0,5

3,6

86400000

2,6

Промышленные запасы перспективного участка, разбитого на 2 геологических блока, оценены по категории С1 и С2 , запасы золота в руде по моим подсчетам составили соответственно 1,3 и 2,6 тонны. Оценка прогнозных ресурсов промышленных запасов убедительно говорит о том, что золоторудный объект необходимо самостоятельно отрабатывать в условиях интенсивно действующего карьера.

1.8 Методика проектируемых работ

Целевое назначение работ:

Произвести подсчет запасов рудного золота на Центрально-восточном участке - на одном из самых перспективных в отношении самостоятельной отработки посредством бурения скважин и опробования, сделать перевод его запасов из категории Р1 в С1 и С2.

Полевые работы в пределах участка Центрально-восточный включают:

- бурение геологоразведочных скважин;

- геологическая документация;

- геофизические исследования в скважинах;

- топографо-геодезические работы;

- керновое опробование;

- гидрогеологические исследования в скважинах;

- камеральные работы.

1.8.1 Бурение геологоразведочных скважин

Бурение скважин в пределах площади работ проводится с целью получения новой общей информации о геологическом строении метаморфических толщ кристаллического фундамента Михайловского месторождения, вскрытия предполагаемой золотоносной зоны, установления ее морфологических особенностей, размеров и локализации в пространстве.

Скважины бурятся колонковым способом, установкой УКБ-5П. Глубина скважин составляет 200 м и 400 м. Всего предполагается пройти 39 скважин на стадии оценки по сети 5050 м (25 скважин) и 100100 м (14 скважин). Общий объем бурения на месторождении составит 10600 м. Разрез скважины представлен сплошь железистыми кварцитами - все 400 м, в том числе по раздробленным и сильно трещиноватым кварцитам бурятся первые 2,0 м. Конечный диаметр бурения составляет 76 мм. Обоснование конечного диаметра приводится в главе «Опробование». Выход керна должен быть не менее 90%. Все скважины вертикальные (применяется квадратная схема бурения скважин ввиду неравномерного распределения золота на участке).

По категории буримости объем бурения составляет:

VII-2,0 м и X-398 м

Попутно выполнялись работы по обеспечению процесса бурения геофизическими исследованиями, а так же с непрерывным циклом опробовательских работ.

1.8.2 Геологическая документация

Будет производиться у буровых скважин (10600 м) и в кернохранилище на базе участка.

1.8.3 Геофизические исследования в скважинах

Геофизические исследования (ГИС) проведены во всех скважинах. При выборе комплекса ГИС использовался опыт ранее проводимых на данной территории региональных, а также поисковых работ по золоту.

В результате выполненных геофизических работ решены следующие задачи:

1.Определены зенитные и азимутальные углы скважин (инклинометрия).

2. Проведены массовые поиски урана (ГК).

3.Проведено литологическое расчленение геологического разреза, выделены тектонические зоны и зоны трещиноватости (ГК, КС).

Гамма-каротаж (ГК) применялся для изучения естественной радиоактивности горных пород и руд, интенсивность гамма-излучений которых зависит от содержания в них тория, радия, калия-40, и колеблется от 0,5 до 60 мкр/час. Это дало возможность использовать гамма-каротаж не только, как метод поисков радиоактивных руд, но и как основной метод уточнения литологии, корреляции разрезов.

Гамма-каротаж (ГК) проводился по всему стволу скважины на всю глубину радиометром типа “Кура-I” при масштабе записи I:500 и скорости подъема скважинного прибора 300-400 м/час при постоянной времени интегрирующего контура равной 3 секундам, масштаб записи ГК порядка 4-5 мкр/час на 2 см диаграммной ленты.

Метод кажущихся сопротивлений (КС), как и ГК, относится к основному комплексу исследований, проводился на всю глубину скважины и основан на изучении величин кажущихся сопротивлений. Метод КС проводился с целью уточнения литологических разностей пород при интерпретации результатов ГК, корреляции разрезов, выделения тектонических зон. Для упрощения работ проводился одним зондом. Скорость подъема зонда не превышала 600-700 м/час.

Инклинометрия проведена во всех скважинах с целью контроля пространственного положения ствола. Инклинометрия выполнялась с шагом замеров 20 м при закрытии скважины инклинометром ИГ-36 (гироскопический).

1.8.4 Топографо-геодезические работы

Топографо-геодезические работы проводились с целью создания топографического обоснования при производстве буровых работ, составления геологических карт, планов опробования.

Выполнена привязка 39 пробуренных скважин методом GPS. Топографо-геодезические работы выполнять маркшейдерской службой Михайловского ГОКа.

Для вышеуказанных работ использовалась внутренняя геодезическая сеть долговременных знаков в условной (местной) системе координат, созданная и развиваемая маркшейдерской службой ГОКа.

1.8.5 Керновое опробование

Керновое секционное опробование является основным видом опробования по всему интервалу бурения.

Керновые пробы отбирались с учетом литологических границ секциями. Средняя длина пробы составила около 1,0 м.

Общее количество отобранных керновых проб 1060 штук, общая длина опробованных интервалов по ним 1060 м. (длина интервала, подвергнутого керновому опробованию по пробуренным скважинам, составила 10% от общего пробуренного объема)

Исходный вес пробы должен быть не менее 4.0 кг. В пробу отбиралась половина керна при диаметре бурения 76 мм с помощью кернокола.

Объем метровой керновой пробы:

При объемной массе кварцитов 3600 кг/м3 , масса пробы составит: . В результате мы обеспечили исходный вес пробы не менее 4,0 кг. При применении аварийного диаметра 59 мм в пробу отбирался весь керн. Схема обработки керновых проб приведена на рис.1.2.

Керновые пробы подвергаются пробирно-атомно-абсорбционному, экстракционно-атомно-абсорбционному, химико-спектральному, масс-

спектрометрическому видам анализа на золото, т.к. эти виды обеспечивают достаточную чувствительность анализов с целью оценки их попутных количеств в телах с убогой благороднометалльной минерализацией.

Методика экстракционно-атомно-абсорбционного и пробирно-атомно-абсорбционного определения золота для железных руд Михайловского месторождения отработана и усовершенствована в ходе выполнения поисковых работ по золоту и платиноидам. Кроме того, методика определения золота в железных рудах Михайловского месторождения экстракционно-атомно-абсорбционным методом, разработанная в ЦНИГРИ, освоена и адаптирована в ЦТЛ МГОКа. Анализы в данной лаборатории выполнялись с разбраковочной целью, так как она не аттестована для подобных исследований.

В ходе выполнения работ по настоящему объекту пробирно-атомно-абсорбционный и экстрационно-атомно-абсорбционный анализы использовались как основные методы исследования для установления характера распределения и концентрирования золота.

Распределение керновых проб по видам анализов следующее:

- пробирно-атомно-абсорбционный анализ на золото - 250 проб;

- экстрационно-атомно-абсорбционный анализ на золото - 630 проб;

- масс-спектрометрический анализ на золото - 60 проб;

-химико-спектральный анализ на золото -120 проб.

Рис.1.3. Схема обработки керновых проб

1.8.6 Гидрогеологические исследования в скважинах

Гидрогеологические исследования в скважинах включают замеры статического уровня воды по завершению бурения, если это необходимо.

1.8.7 Камеральные работы

Работы включают обработку материалов бурения, опробования, результатов лабораторных работ, составление отчета.

1.8.8 Ожидаемые результаты работ

В результате проведения геологоразведочных работ будет доразведан Центрально-восточный участок в отношении благороднометального оруденения, будет сделан вывод о его пригодности в качестве самостоятельно отрабатываемого золоторудного участка. Запасы золота необходимо оценить по категориям С1 и С2.

Таблица 1.6

Сводный перечень проектируемых работ

№ п/п

Виды Виды работ

Объём работ

1.

Бурение геологоразведочных скважин

39 скважин общей глубиной 10600 м

2.

Геологическая документация

Описание керна 10600 п.м.

3.

Геофизические исследования в скважинах

Во всех скважинах ГК, инклинометрия, КС

4.

Топографо-геодезические работы

Привязка 23 запроектированных скважин

5.

Керновое опробование

1060 проб по 1,0 м направляется на

пробирно-атомно-абсорбционный анализ на золото - 250 проб;

-экстрационно-атомно-абсорбционный анализ на золото - 630 пробы;

-масс-спектрометрический анализ на золото - 60 проб;

-химико-спектральный анализ на золото -120 проб.

6.

Гидрогеологические исследования в скважинах

Определение статического уровня вод в скважине, если это необходимо

7.

Камеральные работы

обработка материалов бурения, опробования, результатов лабораторных работ, составление отчета.

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Буровые работы

Целью технической части дипломного проекта являются выбор и обоснование технических решений, направленные на совершенствование технологии бурения разведочных скважин.

Бурение скважин проектируется с целью доразведки Центрально-восточного участка Михайловского железорудного месторождения, перевода категории его разведанности из Р1 в С1 и С2, отбора кондиционных керновых проб для лабораторных испытаний, а так же получения всех данных об участке месторождения с полнотой и достоверностью, достаточными для составления технического проекта на его самостоятельную отработку. Проектом предусматривается бурение 39 скважин общим объемом 10600 п.м под углом к горизонту 90є с отбором керна по всему интервалу бурения. Скважины проектируются на глубины 200 м (25 скважин) и 400 м (14 скважин). Выход керна должен быть не менее 90%. Сроки проведения буровых работ с марта 2012 по октябрь 2012 гг.

2.1.1 Обзор геолого-технических условий бурения

Буровые работы будут производиться с забоя Михайловского карьера. Геологический разрез скважины представлен железистыми кварцитами коробковсой свиты () курской серии () на всю глубину бурения. Интервалы от забоя карьера до 2,0 м забуриваются диаметрами 93 мм, они представлены сильно раздробленными и трещиноватыми железистыми кварцитами VII категории, участки ввиду проницаемости пород перекрываются обсадными трубами 89 мм (направляющие). Далее по разрезу идут устойчивые железистые кварциты X категории, диаметр бурения по ним составляет 76 мм, учитывая слабую трещиноватость и непроницаемость, обсадка здесь не требуется.

Геолого-технические условия бурения приведены в табл. 2.1.

2.1.2 Анализ ранее проведенных буровых работ

Бурение велось станками УГБ-1ВС (1976 г.) и ЗИФ - 650М дробовым способом диаметрами 76 и 93 мм.

За период 2000-2002 гг. пробурено станками ЗИФ - 650М 7 наклонных (ГК-1, ГК-2, ГК-3, ГК-4, ГК-5, ГК-10, ГК-13) и 1 вертикальная (ГК-6) скважины собственными усилиями Михайловского ГОКа. Общий метраж бурения составил 2501 п.м. Выход керна составлял 60-80%. Скважины относятся к разряду поисково-картировочных и бурились с целью вскрытия и прослеживания на глубину зон с благороднометалльной минерализацией в пределах площади Михайловского месторождения и на его флангах. Заложение мест бурения скважин определялось наличием на том или ином участке месторождения первичных геохимических ореолов, точек минерализации золота и платиноидов, структур, благоприятных для концентрирования благороднометалльного оруденения[11].

2.1.3 Выбор и обоснование способа бурения и профиля скважины

В соответствии с целевым назначением и основными задачами буровых работ, а также геолого-техническими условиями бурения (табл. 2.1) был выбран колонковый, вращательно-ударный способ бурения алмазным ПРИ с отбором керна. Выбор можно обосновать тем, что, во-первых, по всей глубине бурения идут породы X категории, а унифицированные гидроударные машины для вращательно-ударного бурения интенсифицируют процесс разрушения очень твердых железистых кварцитов за счет наложения на вращательное бурение высокочастотных ударных импульсов от гидроударника и, следовательно, увеличат скорость бурения. В связи с весьма неравномерным распределением по Центрально-восточному участку золота, применим квадратную схему бурения скважин, т. е. они будут вертикально-направленными. Тела железистых кварцитов имеют практически вертикальное залегание, поэтому углы встречи осей скважин с ними будут острыми. В связи с этим существует проблема искривления скважин, необходимо будет проводить инклинометрию (см. п.1.8.2).

2.1.4 Проектирование конструкции скважины

Обоснование и разработка конструкции скважины производится с учетом конечного диаметра, глубины, геолого-технических условий, целей и способа бурения.

Построение конструкции скважины начинается с определения конечного диаметра. В данном случае он зависит от минимального веса керновой пробы, обеспечивающей высокое качество и достоверность геологической информации. Исходный вес пробы должен быть не менее 4,0 кг. В пробу отбирается половина керна, то есть общий вес составит 8 кг.

Минимальный диаметр керна:

,

где m- общий вес отбираемой пробы, кг;

L- длина керновой пробы, м;

-плотность вмещающих пород, кг/м3.

м=53 мм

Ближайшее значение диаметра керна в геологоразведочном стандарте колонкового бурения с применением алмазных коронок составляет 58 мм, таким образом, конечный диаметр бурения составит 76 мм.

Скважина в интервале устойчивых и слабопроницаемых пород 400 - 2,0 м приходится без закрепления стенок обсадными трубами и бурится 76 мм. Интервал 0 - 2,0 м, представленный нарушенными и проницаемыми в результате проходки карьера породами, закрепляется направлением, выполненным из обсадных труб 89 мм, бурение под которую осуществляется коронкой 93 мм (рис. 2.1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.1. Конструкция скважины.

2.1.5 Выбор бурового инструмента

В соответствии с выбранным способом бурения и конструкцией скважины, в зависимости от физико-механических свойств горных пород произведём выбор бурового инструмента. Буровой инструмент подразделяется на технологический, вспомогательный, аварийный и специальный.

Технологический инструмент

Коронки выбираются в зависимости от категории пород по буримости и от их физико-механических свойств (табл.2.1). Бурение в сильно раздробленных и трещиноватых магнетитовых кварцитах VII категории в интервале 0-2,0 м будет осуществляться твердосплавной коронкой СМ9-93, далее до забоя 400 м воспользуемся импрегнированной алмазной коронкой 02И4.

Рис. 2.2 Твердосплавная коронка типа СМ9.

В интервале 0-2,0 м используется твердосплавная коронка СМ9 (рис. 2.2), предназначенная для вращательного и вращательно-ударного колонкового бурения в однородных и перемежающихся малоабразивных монолитных и трещиноватых породах V-VII и частично VIII категорий по буримости. Выполняется в двух модификациях: базовой и усиленной. Базовая модель предназначена для бурения преимущественно однородных монолитных пород V-VI категорий. Нам необходима усиленная модель. Техническая характеристика моделей приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.2

Техническая характеристика СМ-9

Тип ПРИ

Интервал применения, м

Диаметр, мм

Число резцов, шт

Резьба(ГОСТ 6238-77)

Масса, кг, не более

наружный

внутренний

базовая

усиленная

СМ9-93

0-2

93

75

6

8

84

0,83

В интервале 2,0-400 м, воспользовавшись рекомендациями ВИТРа, будем бурить импрегнированной алмазной коронкой 02И4 76 мм, предназначенной для проходки в абразивных мелко- и среднезернистых очень крепких, плотных и трещиноватых породах X и XII категорий по буримости.

Коронка отличается увеличенной толщиной стенки 9 мм. Техническая характеристика коронки 02И4 приведена в таблице 2.2[4].

Таблица. 2.3

Техническая характеристика коронки 02И4

Тип

ПРИ

Интервал применения, м

Диаметр, мм

Размер алмазов, шт/кар

Твердость матрицы, HRC

Масса алмазов, кар

Число секторов

Наружн ый

внутренний

объемных

подрезных

30-35

15,1-17,5

6

02И4

2-400

76

58

400-120

90-60

Алмазные расширители предназначены для калибровки и расширения ствола скважины. Воспользуемся расширителем секторным алмазным РСА-76, его характеристика приведена в таблице 2.4[4].

Таблица 2.4

Техническая характеристика РСА-76

Параметры

Значения параметров

Наружный диаметр расширителя, мм

76,4

Диаметр резьбовой части(внутренней) , мм

68

Диаметр резьбовой части(наружный) , мм

58

Внутренний диаметр корпуса, мм

61

Общая длина корпуса, мм

155

Длина резьбовой части (наружной резьбы) , мм

41

Длина резьбовой части (внутренней резьбы) , мм

40

Одинарные колонковые трубы. ОКТ является частью колонкового набора, предназначенного для приема и сохранения керна. На обоих концах колонковой трубы нарезана внутренняя трапецеидальная резьба с шагом 4 мм, с углом наклона боковых сторон профиля 5 градусов. Для изготовления колонковых труб по ГОСТ 6238-77 применяется сталь марки 45 с пределом прочности при растяжении не менее 650 Н/мм2 и пределом текучести не менее 380 Н/мм2, их характеристика приведена в таблице 2.4[4].

Таблица 2.5

Техническая характеристика колонковых труб

Параметры

Значения параметров

Наружный диаметр трубы, мм

73

89

Толщина стенки трубы, мм

5,0

5,0

Наружный диаметр резьбы, мм

68

84

Масса 1 м трубы, кг

7,1

8,38

Длина трубы, мм

3000

Для алмазного бурения используем кернорватель типа К-76.

Таблица 2.6

Параметры

Значения параметров

Тип кернорвателя

К-76

Диаметр алмазной коронки, мм

наружный

внутренний

76

58

Диаметр срываемого керна, мм

максимальный

минимальный

58,9

57,6

Длина корпуса кернорвателя, мм

168

Конусность внутренней расточки для кольца

1:10

Высота кернорвательного кольца, мм

30

Общая масса, кг

1,64

Делитель потока ДП-73 располагается между гидроударником и колонковой трубой и предназначен для направления на забой после гидроударника жидкости в количестве, необходимом для нормальной отработки алмазных коронок[4].

Таблица 2.7

Техническая характеристика ДП-73

Параметры

Значения параметров

Наружный диаметр, мм

73

Расход жидкости для работы гидроударника, л/мин

100-150

Расход жидкости, поступающей на забой при различных регулировках, л/мин

25-35,

43-57, 57-73, 70-90

Перепад даления, МПа

0,1-0,4

Длина, мм

380

Масса, кг

10

В качестве забойной машины применим высокочастотный гидроударник

Г-76В (обоснование применения вращательно-ударного бурения приведено в пункте 2.1.3) , его характеристика приведена в таблице 2.7[4].

Таблица 2.8

Техническая характеристика Г-76В

Параметры

Значения параметров

Глубина бурения, м

800

Подача промывочной жидкости, л/мин

80-120

Энергия удара, Дж

10-12

Частота ударов, Гц

30-45

Перепад даления на машине, МПа

1,0-1,5

Диаметр корпуса, мм

70

Длина, мм

1995

Масса, кг

42

Обсадные трубы. Обсадные трубы применяются для закрепления неустойчивых стенок скважины. Из рисунка 2.1 хорошо видно, что нам необходимо направление 89 мм, в качестве которого используем обсадную трубу 89 мм. Соединение труб - безниппельное. Технические данные труб приведены в табл. 2.8[4].

Таблица 2.9

Техническая характеристика обсадных труб

Параметры

Значения параметров

Наружный диаметр трубы, мм

73

89

Толщина стенки трубы, мм

5,0

5,0

Наружный диаметр резьбы, мм

68

84

Масса 1 м трубы, кг

7,1

8,38

Длина трубы, мм

1500

Низ обсадной колонны оборудуется башмаком. Он предназначен для направления ее по стволу скважины, придания жесткости нижнему концу обсадной колонны и защиты от повреждений при их спуске в скважину. Башмаки состоят из толстостенных патрубков с заостренным торцом, присоединяемого к низу обсадной трубы на резьбе. В качестве башмака используем отработанную твердосплавную коронку типа СМ4-93, из которой предварительно удалим внутренние подрезные резцы.

Бурильные трубы служат для: соединения колонкового снаряда с вращателем бурового станка, подачи бурового снаряда на забой по мере углубления скважины и замены породоразрушающего инструмента, подачи на забой промывочной жидкости. Применим универсальные стальные бурильные трубы ТБСУ-63,5. Бурильные трубы изготавливаются цельнотянутыми бесшовными из высококачественных сталей с муфтово-замковым резьбовым соединением. Стальные бурильные трубы изготавливаются из сталей марок 36Г2С[4].

Таблица 2.10

Техническая характеристика бурильных труб ТБСУ-63,5

Параметры

Значения

Толщина стенки, мм

4,5

Длина штанги, м

4,7

Наружный/внутренний диаметр трубы мм

63,5/54,5

Наружный диаметр бурильного замка, мм

64

Внутренний диаметр бурильного замка, мм

28

Масса 1 м трубы, кг

8,82

Временное сопротивление разрыву [],МПа

686

Предел текучести при растяжении [],МПа

490

Переходники геологоразведочные служат для соединения бурильных труб с колонковой или с колонковой и шламовой трубами. Нам необходимо соединить бурильную колонну с гидроударником с помощью переходника П1-50/73[4].

Вертлюг- сальник предназначен для передачи промывочной жидкости от бурового насоса по рукаву во вращающуюся колонну бурильных труб. В моем случае на его выбор влияет использование гидроударника и необходимого количества промывочной жидкости для его успешной работы. Воспользуемся сальником ВС12,5/20. Его характеристика дана в таблице 2.10[4].

Таблица 2.11

Техническая характеристика ВС12,5/20

Параметры

Значения

Грузоподъемность, кН

240

140 при вращении

Частота вращения, с-1

25

Давление промывочной жидкости, МПа

10

Диаметр отверстия в стволе для прохода жидкости, мм

30

Габаритные размеры, мм

310370845

Масса, кг

59

Вспомогательный инструмент

Для подъема бурильных труб используем полуавтоматический элеватор ЭН-12,5. Его характеристика в таблице 2.11[4].

Таблица 2.12

Техническая характеристика ЭН-12,5

Параметры

Значения

Грузоподъемность, кН (максимальная)

125

Габаритные размеры, мм

в плане

высота

230238

660

Масса, кг

26

Способ захвата колонны

Под наголовник седлом в корпусе элеватора

Ключи трубные ручные используются при сборе колонкового набора и операциях с бурильными трубами при отсутствии механизмов по их свинчиванию.

КШ - ключи шарнирные, универсальные для свинчивания и развинчивания буровых коронок, корпусов кернорвателей, переходников, колонковых и обсадных труб. В качестве захватных элементов используются скобы с наплавками твердого сплава.

КБ - для буровых алмазных коронок и расширителей. Крутящий момент передается через штифт на скобе ключа, который утопляется при охвате в цилиндрическое отверстие на корпусе коронки. Этим обеспечивается равномерный обжим коронки, без деформации формы корпуса.

КШС - для бурильных труб, имеют два звена, на одном из которых размещена плашка с насечкой высокой твердости.

Характеристики ключей приведены в таблице 2.12[4].

Таблица 2.13

Техническая характеристика вспомогательного инструмента

Параметры

КШ-76

КШ-93

КБ-76

КШС-63,5

Диаметры коронок и труб, захватываемых ключом, мм

63-75

83-92

73

63,5

Крутящий момент, даН•м

300

300

260

Длина рукоятки, мм

500

500

500

400

Габаритные размеры, мм

62615234

63417834

-

-

Масса, кг

4,0

4,1

2,1

7,4

Допустимое усилие на конце рукоятки, даН

-

-

150

-

Ширина скоб, мм

-

-

-

46

Разъемный хомут для обсадных труб состоит из двух половинок, стягиваемых болтами. Внутренний диаметр при этом должен соответствовать наружному диаметру обсадной или колонковой трубы. Лафетные хомуты служат для захватывания обсадных труб на устье скважины. Хомут состоит из массивного корпуса с проходным отверстием в виде опрокинутого конуса, куда могут вставляться съемные кольца для получения отверстия нужного размера и клинья (плашки), с помощью которых расклинивается и удерживается на весу обсадная труба. Лафетные хомуты рассчитаны на удержание колонны обсадных труб достаточно большой массы.

Вилки подкладные применяются для установки колонны на устье скважины при работе без труборазворота при наращивании или подъеме колонны. Размер зева вилки соответствует ширине прорези замка трубы.

Ключи отбойные используются для срыва резьбы (первоначальное отвинчивание) при подъеме бурильной колонны. Они рассчитаны на максимальное окружное усилие, имеют форму крюка с зевом под прорезь замка или ниппеля[8].

Аварийный инструмент

По опыту ведения буровых работ наиболее частые аварии - оставление в скважине элементов бурильной колонны и обрывы труб, вследствие поломок в зоне резьбовых соединений.

Для извлечения бурильных труб используются аварийные метчики. Метчики предназначены для ликвидации обрывов бурильных, колонковых и обсадных труб. Изготавливаются с правой резьбой из легированной стали марки 12ХН2. Метчики обычно используются для ликвидации обрывов, происшедших в соединении бурильной трубы или в ее утолщенной части (высадке).

Таблица 2.14

Техническая характеристика метчиков

Типоразмер инструмента

Внутренние диаметры извлекаемых труб, мм

Длина без коронки, мм

Масса, кг

Бурильные трубы и замки

Колонковые и обсадные трубы

В-2

63,5

430

9,55

Д-2, Д-3

-

73,89

190,200

4,92;9,76

Правый проходной колокол предназначен для извлечения оборванных бурильных труб из скважины с захватом их за муфту или замковое соединение, а так же за гладкую часть бурильной колонны.

В случае прихвата колонкового набора бурильную колонну развинчивают по частям инструментом с левой резьбой. Для уменьшения трудоемкости этой операции необходим предусмотреть применение отсоединительных переходников. Переходник типа ПО включается между колонной бурильных труб (КБТ) и колонковой трубой. При невозможности поднять бурильную колонну из-за прихвата колонкового набора ее отсоединяют левым вращением на минимальной скорости с натягом колонны.

Метчик-коронка предназначен для извлечения из скважины колонковой трубы, алмазного расширителя или алмазной коронки с одновременным разбуриванием находящегося внутри керна. С этой целью нижняя часть метчика заканчивается алмазной коронкой. В метчиках типа МК коронка непосредственно ввернута в корпус, что позволяет разбурить только сравнительно небольшую длину керна. Характеристика метчик-коронки приведена в таблице 2.14[4].

Таблица 2.15

Техническая характеристика метчик-коронки МК-76

Параметры

Значения

Тип извлекаемых коронок

Стандартные Коронки

Наружный диаметр, мм
корпуса метчика

коронки

73

55

Длина, мм

200

Масса, кг

4,6

2.1.6 Буровое оборудование

Исходя из проектных глубин скважин, диаметра и способа бурения, геолого-технических условий бурения для производства работ выбираем буровую установку УКБ-5П. Транспортировка буровой осуществляется трактором Т-130. В состав установки входят: буровое здание, смонтированное на санях, буровой станок СКБ-5100, мачта БМТ-5 (трубчатая), труборазворот РТ-1200, каретка с полуавтоматическим элеватором, буровой насос типа НБ4-320/63, шкаф системы электроуправления, приборы для контроля скорости бурения и крутящего момента, ведущие трубы, комплект запасных частей, принадлежностей и ремонто-монтажного инструмента (РМИ) [4].

Таблица 2.16

Техническая характеристика буровой установки УКБ-5П

Параметры

Значения параметров

Номинальная глубина бурения, м:

твердоспл./алмазная коронка

300/700

Диаметр скважины, мм нач./конечный

151/93(59)

Диаметр бур. труб, мм

50, 54,63,5,68

Угол наклона вращателя, град.

70-90

Частота вращения шпинделя, об./мин.

120;260;340;410; 540;720;1130;1500

Длина хода шпинделя, мм

500

Способ подачи шпинделя

гидравлический

Усилие подачи вверх/вниз, кН

88/66

Скорость навивки каната на барабан, м/с(минимальная/максимальная)

0,77/4,71

Грузоподъемность лебедки, кН

35

Грузоподъемность мачты кН

На крюке/на кронблоке

80/100

Максимальный размер свечи м

13,5

Буровой агрегат

СКБ-5100

Промывочный насос

НБ4-320/63

Приводной двигатель

АО2-72-4

Мощность приводного двигателя станка, кВт

30

Габаритные размеры установки в рабочем положении: длина/ширина/высота.

10700 х4600 х19100

Буровая мачта трубчатая

БМТ-5

Рабочая высота мачты, м

19

Энергоснабжение предусматривается от энергетических сетей карьера с установкой понижающей трансформаторной подстанции и подключением буровой вышки и подсобных помещений к низковольтным ЛЭП. Предусматривается содержание на объекте работ при работе от энергетических сетей резервной ДЭС. Это вызвано причинами многочисленных отключений в районе действующего карьера по причинам перегона техники, проведением БВР, переносом высоковольтных ЛЭП и подстанций.

Буровая установка снабжена насосом НБ4-320/63. В компоновку гидроблока насоса входят шариковые клапана, поскольку тарельчатые могут не прокачать мылонафтовую эмульсию. Его техническая характеристика приведена в таблице 2.16[8].

Таблица 2.17

Техническая характеристика бурового насоса НБ4-320/63

Параметры

Значения

Подача, л/мин

32; 55; 88; 125; 180; 320

Давление, МПа

6,3; 6,3; 6,3; 6,3; 5,5; 3,0

Мощность приводная, кВТ

22

Диаметр плунжера, мм

88

Длина хода плунжера, мм

90

Частота вращения коленчатого вала, об/мин

95; 140; 260

Число плунжеров

3

Таблица 2.18

Техническая характеристика труборазворота РТ-1200

Параметры

Значения параметров

Максимальный крутящий момент, даНМм

400

Частота вращения водила,с-1(мин-1)

1.33(80)

Время свинчивания и развинчивания, с

4-5

Масса удерживаемого груза, т

16.0

Диаметр проходного отверстия, мм:

С центратором/без центратора

155/205

Тип электродвигателя

Фланцевый 4АМС100 4УЗ

Мощность электродвигателя,кВт

3.2

Частота вращения, с-1(мин-1)

22.8 (1390)

Габариты, мм

885/495/715

Масса (без вилок),кг

225

2.2 Технология бурения

2.2.1 Выбор очистного агента

Одним из основных факторов, определяющих эффективность бурения скважин в разнообразных горно-геологических условиях, является выбор промывочного агента и его параметров, это позволяет оптимизировать технологию промывки скважин.

Выбор типа промывочной жидкости определяется геолого-техническими условиями бурения, составом и свойствами проходимых пород, способом бурения, опытом буровых работ.

При бурении всего интервала планируется применять мылонафтовую эмульсию. Она показывает высокую эффективность при алмазном бурении, имеет хорошие смазочные свойства. Мылонафт - вещество, представляющее собой смесь натровых мыл нефтяных кислот и небольшого количества минерального масла и воды. Плотность мылонафта близка к единице, он не растворим в воде, инертен по отношению к температуре окружающей среды, безопасен в обращении. Преимущество мылонафта является содержание в нем органических кислот, обладающих наибольшей маслянистостью и применяемых в качестве смазки при сверхвысоких давлениях. Последнее является определяющим при использовании мылонафта в качестве исходного компонента для приготовления эмульсионных растворов. Оптимальная концентрация мылонафта в эмульсии составляет 0,5 - 1 % по массе, при этом количество масляной добавки в виде свободных нефтяных кислот колеблется в пределах 0,25 - 0,5 % [11]. Его параметры:

Плотность ,кг/м3. . . . . . . ……………….. 920;

Условная вязкость Т, с. . . . …………….... 20;

РН. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………………...5;

Содержание песка, %. . . . . . . ………………<1

2.2.2 Проектирование технологического режима бурения

Проектирование режима твердосплавного бурения

Интервал 0-2,0 м (под направление) будет пройден твердосплавной коронкой СМ9 диаметром 93 мм. Осевая нагрузка:

(2.1)

- рекомендуемая удельная осевая нагрузка на один резец, даН;

- число основных резцов.

Руд= =4,8 кН

При забуривании необходим специальный режим - частоту вращения, расход промывочной жидкости и осевую нагрузку сделаем минимальной. Для данного интервала принимается соответственно 120 об/мин. , 32 л/мин. и 480 даН[2].

Проектирование режима алмазного бурения

Бурение на интервале 2,0-400 м производится импрегнированной алмазной коронкой 02И4 диаметром 76 мм с применением высокочастотного гидроударника Г-76В. Этот фактор накладывает некоторые ограничения на режимные параметры.

Рекомендации ВИТРа [4] выглядят следующим образом:

-осевая нагрузка, даН………………………….1500

-частота вращения, мин-1……………………150-600

-расход очистного агента, л/мин………….80 на коронку, 150 на гидроударник.

В таблице 2.18 отображены значения параметров режимов бурения применительно к моей скважине.

Таблица 2.19

Сводная таблица режимных параметров

Интервал, м

Породы

ПРИ

Значения режимных параметров

Осевая нагрузка на ПРИ, даН

Частота вращения бурового снаряда, об/мин

Количество промывочной жидкости, л/мин

0 - 2,0

сильно раздробленные и трещиноватые магнетитовые кварциты

СМ9-93

480

120

32

2,0-400

гематит-магнетитовый кварцит и

магнетит- гематитовый

кварцит содержащий эгирин и зеленую слюду,

магнетитовый кварцит

02И4

1500

410

125(на гидроударник) 55 (на корону)

2.2.3 Мероприятия по повышению качества отбора керна

С точки зрения возможности получения представительного керна оценку горных пород для обоснованного выбора технологических методов и специальных технических средств рекомендуется производить в соответствии с классификацией горных пород по трудности отбора керна, разработанной в ВИТР.

Основу данной классификации составляет эталонная схема классификации горных пород по трудности отбора керна, которая базируется на структурно-текстурных особенностях и на физико-механических свойствах горных пород с учетом их трещиноватости.

На выход керна при колонковом бурении влияет много факторов, среди которых можно выделить следующие: тип и способ промывки скважины, параметры режима бурения, конструкция бурового инструмента, способ заклинки керна. Железистые кварциты относятся к слаботрещиноватым породам, связным, однородным по твердости и строению, мелкозернистым, а вкрапленности сульфидов к тонкозернистым, относящиеся к 1 подгруппе пород по трещиноватости с учетом степени нарушенности керна. Исходя из этого, они принадлежат V группе в классификации горных пород по трудности отбора керна, а именно к категории Д1 с выходом керна 90-100 %. Бурение в таких условиях практикуется одинарными колонковыми трубами, комплексами ТДН-УТ или ССК с использованием алмазных или твердосплавных коронок (рекомендации ВИТРа). В нашем случае отбор керна будет производиться в устойчивых породах VII, X категорий посредством ОКТ.

В целях предотвращения механического разрушения керна, и как его следствие, самозаклинки и истирания керна, предусматриваем меры по снижению вибрации бурильной колонны, применяем центраторы, контролируем прямолинейность колонковых и бурильных труб.

Срыв и удержание керна будет осуществляться с помощью кернорвателей. Так же повышение выхода керна можно добиться снижением осевой нагрузки, частоты вращения бурового инструмента, расхода промывочной жидкости[4].

2.2.4 Проверочные расчеты

Расчет потребной мощности для бурения на предельную глубину

Мощность двигателя, расходуемая в процессе собственно бурения, складывается из трех основных составляющих:

, [кВт] (2.2)

где: Nб - мощность двигателя, расходуемая на забое скважины, кВт;

Nз - мощность, затрачиваемая на забое, кВт;

Nт - мощность, затрачиваемая на вращение КБТ в скважине, кВт;

Nст - мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка, кВт.

Мощность, затрачиваемая на забое:

При бурении алмазными коронками:

(2.3)

где: Р - осевая нагрузка на ПРИ, даН;

nк - частота вращения бурового снаряда, об/мин;

Dср - средний диаметр коронки, м; Dср= (Dн+Dвн)/2

Мощность на вращение КБТ в скважине:

(2.4)

где: Nхв - мощность, затрачиваемая на холостое вращение КБТ, кВт;

Nдоп - дополнительная мощность, затрачиваемая на вращение сжатой части КБТ, кВт.

, [кВт] (2.5)

где: д - радиальный зазор, м; д=(D-d)/2=(0,076-0,0635)/2=0,00625;

D - диаметр скважины, м; dнт - наружный диаметр бурильных труб, м.

кВт

Рассчитаем границу раздела зон частот вращения колонны бурильных труб:

(2.6)

где dнт -наружный диаметр бурильных труб, м; -радиальный зазор, =0,00625.

При высоких частотах вращения колонны бурильных труб при nк >n0 (410>206,5), формула Л.Г. Буркина:

(2.7)

где k - коэффициент, учитывающий влияние смазки и промывочной жидкости, k= 1; q - масса 1 м бурильной колонны, q = 8,82 кг/м; д - радиальный зазор, д = 0,00625 м; d - наружный диаметр бурильных труб, d = 0,0635 м; L - глубина скважины, L =400 м.

кВт.

Мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка:

(2.8)

=30 кВт-мощность приводного двигателя станка

для установки УКБ-5П

Вывод: данные расчеты удовлетворяют техническим характеристикам установки УКБ-5П[2].

Определение давления нагнетания насоса

Определим потребное давление в насосе на максимальную глубину скважины 400 м при диаметре 76 мм; промывка мылонафтовой эмульсией с =920 кг/м3.

В соответствии с технической характеристикой насоса НБ4-320/63 количество промывочной жидкости принимаем равным 125 л/мин(0,0021 м3/с). Давление нагнетания 6,3 МПа.

Общее потребное давление, которое должен развивать насос,

(2.9)

где k - коэффициент, учитывающий необходимость запаса давления на преодоление дополнительных сопротивлений при зашламовании скважины, образовании сальников и т.п. (k = 1,3 -1,5); р1 - давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в нагнетательном шланге, сальнике, ведущей трубе, бурильных и утяжеленных трубах, МПа; р2 - давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в соединениях бурильной колонны, МПа; р3 - давление на преодоление сопротивлений при движении жидкости в кольцевом пространстве скважины, МПа; р4 - давление на преодоление сопротивлений в колонковом снаряде, коронке или долоте, МПа;

Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в бурильных трубах, нагнетательном шланге, сальнике рассчитывается по формуле:

, (2.10)

где - плотность промывочной жидкости, =920 кг/м3; d1 - внутренний диаметр бурильных труб, d1= 0,0545 м; l - длина колонны бурильных труб, l=400-6=394 м; V - скорость нисходящего потока промывочной жидкости, м/с:

, (2.11)

м/с;

л1 - безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления; Dэ - эквивалентный диаметр канала потока, Dэ=d1=0,0545; Rе - параметр Рейнольдса,

, (2.12)

где - коэффициент динамической вязкости, для СОЖ =Па·с.

При значениях Rе>50000 величина коэффициента л1 = 0,02 = соnst.

lэ - эквивалентная длина бурильных труб, потери давления на которой приравниваются к потерям давления в нагнетательном шланге, сальнике; м

, (2.13)

где lш - длина шланга, lш=10 м; lс - длина сальника, lс=0,4 м; dш - диаметр шланга, dш=0,038 м; dс - диаметр сальника, dс=0,049 м.

м,

таким образом:

0,062 МПа

Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении промывочной жидкости в соединениях бурильной колонны рассчитывается по формуле:

, (2.14)

где n - количество соединений в бурильной колоне, n=длина КБТ/длина 1 бурильной трубы=394/4,7=84; о - безразмерный коэффициент местного сопротивления,

, (2.15)

где dо - наименьший диаметр проходного отверстия в БТ, dо=0,028 м; а - опытный коэффициент, зависящий от вида соединения бурильной колоны, при муфто-замковом соединении а=2.

15,55

МПа

Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в кольцевом пространстве скважины рассчитывается по формуле:

, (2.16)

где: - плотность промывочной жидкости, обогащенной шламом, кг/м3, = 940 кг/м3 ; Dэ - эквивалентный диаметр кольцевого канала скважины Dэ=Dc-d=0,076-0,0635=0,0125 м; кр - безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления в кольцевом пространстве скважины.

Скорость восходящего потока:

м/с ,

где F - площадь сечения кольцевого пространства скважины,

;

, (2.17)

где н - коэффициент кинематической вязкости, для СОЖ м2/с.

Давление на преодоление гидравлических сопротивлений в колонковом снаряде и коронке, как правило, не рассчитывается, а принимается на основании практических данных в зависимости от длины колонкового снаряда, наличия керна, расхода и свойств промывочной жидкости. Для практических расчетов можно принимать р4 =0,05 МПа.

р5-номинальный перепад давления в гидроударнике, р5=1,25 МПа[8]

Общее потребное давление, которое должен развивать насос.

МПа

Вывод: общее потребное давление, которое должен развивать насос, будет 2,86 МПа, что соответствует возможностям насоса НБ4-320/63 при подаче 125 л/мин 6,3 МПа[2].

Расчет колоны бурильных труб на прочность

Вес, растягивающий колонну бурильных труб:

, (2.18)

скважина ископаемое бурение гидрогеологический

где- плотность промывочного агента, кг/м3; - плотность материала труб, кг/м3 (для стали =7850 кг/м3); - средний зенитный угол скважины(=0); - коэффициент трения бурильных труб о породу (=0,225).

=28515 Н

Напряжения растяжения в верхнем сечении у устья по формуле:

, (2.19)

где F - площадь сечения трубы,

Па = 34,3 МПа.

Угловая скорость:

с-1

Крутящий момент, создаваемый на забое:

, (2.20)

Н.м

Касательные напряжения:

, (2.21)

где, - полярный момент сопротивления кручению:

, (2.22)

м3

МПа.

Коэффициент запаса прочности у устья скважины при действии статических нагрузок:

, (2.23)

где =490 МПа - предел текучести при растяжении для труб ТБСУ-63,5.

Вывод: данные расчета показывают, что при бурении напряжения, возникающие в бурильных трубах, не выходят за пределы допустимых значений. Следовательно, при работе колонны обрывы не произойдут[2].

Проверочный расчет колоны бурильных труб на условие подъема колонны с вращением

Расчетный запас прочности:

(2.24)

Напряжения растяжения в верхнем сечении у устья по формуле:

,

Напряжение кручения в сечении КБТ:

(2.25)

Крутящий момент, действующий в сечении КБТ:

(2.26)

где - мощность, развиваемая КБТ при вращении в устье скважины

Мощность cтанка для n=120об/мин:

Тогда =30-2,46=27,54 кВт.

В расчет принимается первая частота вращения установки (120 об/мин) для которой

.

Момент сопротивления кручению:

Вывод: данные расчета показывают, что при бурении напряжения, возникающие в бурильных трубах, не выходят за пределы допустимых значений, запас прочности обеспечен[2].

Расчет талевой системы

Для выбора оснастки талевой системы рассчитывают количество подвижных ветвей каната в оснастке по формуле:

(2.27)

Qкр - нагрузка на крюк при подъеме бурового снаряда, H;

Рл - грузоподъемность лебедки, Рл = 35000 Н;

- к.п.д. талевой системы,

Нагрузка на крюк при подъеме бурового снаряда:

(2.28)

kкр- коэффициент кривизны буровых труб, kкр = 1,2;

Количество ветвей

В данном случае используется оснастка 1Ч2.

До глубины, с целью сокращения времени, следует производить СПО на прямом канате, которую можно рассчитать по формуле:

(2.29)

Мощность двигателя на подъем бурового снаряда рассчитывается по формуле:

(2.30)

где Vк - скорость подъема крюка, м/с; л - коэффициент перегрузки двигателей, л=1,5-2,0; - к.п.д. передач от двигателя до крюка, рассчитывается по формуле: =0,9?0,97=0,873.

Скорость подъема крюка рассчитывается по формуле:

?2 м/с;

где Vбi - скорость навивки каната на барабан лебедки на i передаче, Vбi=0,8; 1,75; 2,7; 3,6; 4,71 м/с. Отсюда скорость подъема крюка Vкi=0,75; 1,65; 2,55; 3,4; 4,44 м/с.

Для определения рационального режима подъема бурового снаряда следует рассчитать длину бурового снаряда, который может быть поднят при различных частотах вращения барабана лебедки:

(2.31)

где N - мощность приводного двигателя, N=30000 Вт; нагрузка на крюке от 1 метра поднимаемого бурового снаряда:Qkp/L=36077/400=90 Н/м;

L1=(30000•0,873)/(90•0,75)=388 м; L2=176 м; L3=114 м; L4=86 м; L5=66 м.

Далее рассчитывается длина бурового снаряда (количество свечей), поднимаемого на каждой скорости работы лебедки при условии полного использования возможностей буровой лебедки и мощности двигателя установки:

l1=L-L2=400-176=224 м; n1=224/9,5=24 шт;

l2=L2-L3=176-114=62 м; n2=62/9,5=7 шт;

l3=L3-L4=114-86=28 м; n3=28/9,5=3 шт;

l4=L4- L5=86-66=20 м; n4=20/9,5=2 шт;

l5=66 м; n8=66/9,5=7 шт;

l1+l2+l3+l4+ l5 =L; 224+62+28+20+66+=400 м[2].

Затраты времени на спускоподъемные операции

Из таблицы «Нормы времени на спуск и подъем бурового снаряда при бурении скважины с поверхности земли на 1 рейс в часах» затраты времени на спуск составят 1,808 часа, т. е. 109 мин.; на подъем 1,929 часа, т.е. 116 мин [15].

3. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА «ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНЫМ СПОСОБОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВОЙНОЙ КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ И ПРОДУВКОЙ СУХИМ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ОПРОБОВАНИЯ»

Ударно-вращательный способ применяется при бурении скважин в породах VI--IX, частично X категории по буримости. Разрушение породы происходит главным образом под действием ударных нагрузок. Скорость бурения можно рассматривать как суммарный эффект ударных нагрузок, крутящего момента и осевой нагрузки. С увеличением энергии скорость бурения увеличивается. Вращение инструмента носит вспомогательный характер. В связи с этим используется специальный буровой инструмент.

Пневмоударное бурение относится к ударно-вращательному способу, характерной особенностью которого является использование меньшей сопротивляемости твердых и весьма твердых абразивных пород воздействию динамических нагрузок. В результате энергоемкость разрушения пород при этом способе бурения значительно меньше, чем при других известных способах.

С целью повышения эффективности бурения и опробования, предлагается при проходке всего интервала заменить вращательно-ударный колонковый способ бурения с применением алмазных коронок на ударно-вращательный способ проходки с продувкой сухим сжатым воздухом.

Предусматривается бурение скважин с использованием специальных двойных бурильных труб и обратной продувки в целях обеспечения заданного выхода шлама по всему интервалу.

Бурение с продувкой воздухом позволяет значительно увеличить скорость бурения и уменьшить стоимость проведения ГРР[4].

3.1 Устройство и работа пневмоударников

Пневмоударники для разведочного бурения с отбором керна должны удовлетворять по сравнению с пневмоударниками, применяемыми в горном деле, рядом специфических требований. Должны быть обеспечены: герметичность конструкции от жидкого шлама; высокая удельная энергия удара на 1 см длины резца коронки; соизмеримость масс поршня-ударника и колонковой трубы; соответствие диаметрам геологоразведочных скважин.

Пневмоударники серии ПН предназначены для бурения скважин в породах VI-ХП категорий по буримости с компрессорными станциями низкого (0,7 МПа) и высокого (2,5 МПа) давления при использовании в качестве энергоносителя сжатого воздуха или водо-воздушных смесей и пенообразующих веществ.

Комплексом обеспечивается бурение с одинарной колонковой трубой -- ТП, с двойной колонковой трубой -- ТДП и долотами ДП для сплошного забоя, также в комплекс пневмоударника входят шламовые трубы, ключи и аварийный инструмент.

Погружные пневмоударники представляют собой разновидность ударных машин двойного действия, в которых энергия сжатого воздуха преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня-бойка, наносящего в конце рабочего хода удар по наковальне.

Кольцевые пневмоударники ПКР СКБ «Геотехника» и ИГД СО РАН применяются в сочетании с двойной бурильной колонной при проходке скважин с пневмотранспортом выбуренной породы по центральному каналу пневмоударника и бурильных труб.

Устройство пневмоударников показано на рис. 3.1 Предусмотрена комбинированная схема воздухораспределения клапаном и ударником с центральным выхлопом в колонковую трубу.

Рис. 3.1. Погружные пневмоударники:

а -- пневмоударник ПН; б -- кольцевой пневмоударник ПКР-190; 1-- переходник; 2 -- спираль; 3 -- клапан; 4 -- ударник; 5 -- корпус; б -- шнур; 7 -- хвостовик-наковальня; 8 -- муфта: 9 -- колонковая труба или долото; 10 -- коронка.

Все пневмоударники разведочного назначения и некоторые конструкции горных пневмоударников имеют автоматическую блокировку, позволяющую останавливать работу ударного узла при отрыве пневмоударника от забоя и интенсивно продувать скважину при необходимости.

В качестве энергоносителей для обеспечения работы пневмоударников можно применять воздух, водовоздушные смеси и газожидкостные агенты, содержащие поверхностно-активные вещества (пены). При использовании последних для получения энергии ударов, эквивалентной энергии при работе на сжатом воздухе, требуется повысить давление энергоносителя на входе в пневмоударник до 10--15%.

Кольцевые пневмоударники ПКР выпускаются трех типоразмеров ПКР-130, ПКР-150, ПКР-190. Их техническая характеристика приведена в таблице 3.1[4].

Таблица 3.1

Техническая характеристика кольцевых пневмоударников типа ПКР

Параметры

Типоразмер пневмоударника

ПКР-130

ПКР-150

ПКР-190

Диаметр корпуса, мм

130

146

188

Диаметр коронки, мм:

Наружный/внутренний

135/44

152/60

192/60

Расход воздуха, м3/мин

8-10

10

16

Давление воздуха, МПа

0,6

0,6

0,6

Энергия единичного удара, Дж

150

200

300

Частота ударов, мин-1

1000

1000

1000

Диаметр бурильной трубы, мм

89, 108, 127

108, 127, 146

127, 146

В работу возьмем пневмоударник ПКР-130. При проходке 1 м скважины и выходе шлама 90-100 %, масса шламовой пробы составит:

-плотность вмещающих пород,

-внутренний диаметр коронки составляет 44 мм,

-пройденный интервал.

Таким образом, масса шламовой пробы составит 4,9-5,5 кг.

Схема обработки проб определяется из расчета надежного веса пробы, исходя из известной формулы Ричарда-Чечетта:

Q=kd2, где

Q-масса пробы, кг

d-размер наиболее крупных частиц проб, мм

-коэффициент неравномерности минеральных компонентов в породе,

где k=0,7 (величина типичного коэффициента для золоторудных месторождений). Расчетным и надежным размером пробы принимается вес фракции 1мм, выходящей после проверочного грохочения из валковой дробилки.

Q=0,7=0,7 кг, значит применение ПКР-130 обеспечит необходимый вес минимальной технологической пробы.

3.2 Колонковые наборы и вспомогательный инструмент

Пневмоударное бурение разведочных скважин с отбором керна ведется с использованием комплексов технических средств, в которые, помимо пневмоударных машин, входят одинарные (ТП) и двойные (ТДП) колонковые трубы, коронки (КП, КДП), долота (ДП), шламовые трубы (ТШ, ТШР), отбойные ключи (КО), измерительный и вспомогательный инструмент.

Коронки КП и КДП для одинарных и двойных колонковых труб представляют собой ребристые кольца, армированные по торцу твердосплавными вставками, имеющими коническую резьбу для соединения с колонковой трубой. Для захвата и удержания керна имеются устройства, состоящие из свободно перемещающихся в отверстиях корпуса коронки скоб. Коронки КДП имеют со стороны резьбы внутреннюю расточку с уступом, на который опирается внутренняя керноприемная труба. Конструкция коронок позволяет перезатачивать твердосплавные вставки в процессе эксплуатации.

Колонковые трубы ТП отличаются от колонковых труб вращательного бурения увеличенной толщиной стенки (6-7 мм) и конической присоединительной резьбой. Длина колонковых труб 2-3,5 м.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены