бурение Лаба 1

ЮРГТУ (НПИ)

Кафедра

Классификация скважин и способов бурения. Основные свойства горных пород, влияющие на бурение скважин

Лаб. раб

№1

В.1

Цель работы: познакомиться с основными понятиями скважины, ее назначении, с элементами пространственного положения, основными свойствами горных пород и изучить классификацию горных пород по буримости.

Пояснение к работе

Скважина - это горная выработка, имеющая малое сечение по сравнению с ее протяженностью (цилиндрическая горная выработка, имеющая малое сечение и большую протяженность - глубину).

Элементами скважины являются: устье - начало скважины, забой - перемещающийся в процессе проходки конец выработки (дно), стенки - боковая поверхность скважины. К параметрам скважины относятся: глубина скважины - расстояние от устья до забоя по оси

скважины; диаметр - начальный, промежуточный, конечный; интервалы бурения - расстояние от одного диаметра до другого по оси скважины, ствол скважины.

Бурение - процесс, состоящий из разрушения породы на забое, ее транспортировки на поверхность, спускоподъемных операций, производимых для замены изношенного породоразрушающего инструмента, взятия образцов пород и закрепления стенок скважины, если это необходимо. По целевому назначению скважины делятся на следующие:

1) поисково-разведочные (это поисковые, разведочные, для опробования, картировочные и гидрогеологические);

2) эксплутационные (это - скважины, при помощи которых вскрываются и разрабатываются месторождения полезных ископаемых - твердые, жидкие и газообразные);

3) геотехнологические, с помощью которых извлекаются из недр полезные ископаемые путем растворения или выщелачивания и других процессов;

4) технические (вентиляционные, сейсмические, для прокладки электрокабелей и т.д.);

5) взрывные (скважины и шпуры);

6) стволы и шурфы (скважины очень большого диаметра).

По пространственному положению скважины могут быть вертикальными, наклонными, горизонтальными, восстающими. Скважины можно бурить под любым углом к горизонтальной поверхности. Положение скважин в земной коре определяется величинами зенитного и азимутального углов (рис, 1).

Зенитным углом называется угол между осью скважины и вертикалью.

Рис.1 Скважина(а), ее элементы и расположение ее углов(б):1-устье скважины; 2-стенки скважины; 3-забой скважины; 4-участки стенок скважины, закрепленные обсадными трубами; D₁,D₂,D₃- диаметры ствола скважины;L-глубина скважины; З-зентный угол; H-угол наклона; α-азимутальный угол.

Угол между осью скважины и горизонтальной плоскостью называется углом наклона скважины.

Угол, измеряемый по часовой стрелке между прямой «север-юг» и направлением, проходящим через ось скважины, называется азимутальным углом. Распространены следующие способы бурения: вращательный (колонковый, бескерновый, шнековый); ударный (ударно-поворотный, ударно-вращательный, ударно-канатный); вибрационный; пенетрационный (задавливанием); комбинированный.

Основные способы бурения - это механические, при которых порода на забое скважины разрушается путем резания, дробления, скалывания или истирания различными породоразрушающими инструментами. Главное влияние на процесс разрушения горных пород оказывают их физико-механические свойства, такие, как: твердость, вязкость, абразивность, трещиноватость, хрупкость, кливаж и др.

- твердость - это свойство твердого тела оказывать сопротивление проникновению в

него другого тела. Твердость- это сопротивление поверхностных слоев местному воздействию усилий. Различают агрегатную твердость породы и твердость отдельных минералов. Измерения твердости осуществляют по методам: Шрейнера (вдавливание штампа),Герца (вдавливание шара), Шора (свободное падение бойка), сверления, Кайфмана (истирание);

- абразивностъ - это способность породы изнашивать разрушающий ее инструмент.

Зависит абразивность от твердости минералов, слагающих породу. Чем тверже минералы,

тем более абразивна порода. Определяют абразивность по методу Любимова (износ свинцовых шариков, износ диска о поверхность породы, измерение высокого износа коронок);

- вязкость - это сопротивление, оказываемое породой при отделении от массива не-

которой ее части. Степень вязкости зависит от состава и структуры породы, формы и,размеров ее части и влажности;

- упругость - это способность породы восстанавливать свою форму и объем по прекращении воздействия на нее внешних сил. Упругость характеризуется также отскакиванием ударяющего инструмента от породы;

- хрупкость - это способность породы легко разрушаться на отдельные куски при ударе. Остаточных деформаций в хрупкой породе не возникает. Чем короче время приложения нагрузки, тем ярче проявляются свойства породы;

- трещиноватостъ - система различных по форме, размерам и протяженности трещин

в породе. При трещиноватости наблюдаются отрицательные явления при бурении, заклинивание инструмента, сколы, поглощение промывочной жидкости;

- кливаж - система мелких (макро- и микроскопических) трещин, в основном параллельно ориентированных. Встречается больше всего в зоне тектонической деятельности. Оказывает отрицательное влияние на бурение, заключающееся в заклинивании инструмента, больших объемах разрушенной породы, возможности искривления скважин.

Буримость породы - это величина проходки (углубки) за единицу времени чистого бурения. Категории шкал буримости: для колонкового, бескернового - 12, для ударноканатного - 7, для рассьшных месторождений - 6 и для шнекового способа- 4-5. В настоящее время по износу инструмента за рубежом есть 8 классов по бурим ости для всех видов бурения. Критерием буримости выступает сам породоразрушающий инструмент. При различных способах бурения и применении различных породо-разрушающих инструментов буримость пород одной И той же крепости может быть различна.

Буримость пород устанавливается опытным путем. Буримость горной породы характеризуется следующими показателями: механической скоростью чистого бурения, величиной проходки до допустимого износа породоразрушающего инструмента и затратой времени на проходку 1 м скважины.

Эти величины зависят не только от свойств породы, но,и от вида, конструкции и качества породоразрушающего инструмента и режима бурения.

Задание.

По данным определить категорию буримости пород. Полученные данные представить в виде таблицы.

Рис.2 Номограмма для определения объединенного показателя буримости

Вывод: по данным категорий буримости породы можно объединить в 3 группы:1-3, 4 и 5

Работу выполнил:

Работу проверил: