Контрольна робота на тему:
Пошук і розвідка родовищ нафти і газу
«Варіант № 2»
Зміст
Вступ
Глава 1. Геофізичні методи пошукових робіт
Глава 2. Буріння ручними способами
Глава 3. Долото для відбору гірських порід (керна)
Висновок
Список використаної літератури
Вступ
Геофізичні методи дослідження земної кори (ГМІЗК), звані по-різному: розвідувальна і свердловинна; прикладна і промислова; регіональна, розвідувальна та геофізичні дослідження свердловин (або каротаж), - це науково-прикладної розділ геофізики, призначений для вивчення земної кори потужністю 35 - 70 км на суші та 5 - 10 км під дном акваторій океанів і морів.
Геофізика, як узагальнююча наука, що вивчає Землю і навколоземний простір за допомогою природних і штучних фізичних полів займає серед точних і природничих наук (астрономії, фізики, математики, географії, геології, хімії) унікальне стикове становище. Вона використовує досягнення цих фундаментальних наук або споріднених з ними науково-прикладних дисциплін (наприклад, космонавтики, геодинаміки, інформатики, електроніки, автоматики та ін.), ставлячи перед ними чимало проблем теоретичного і прикладного плану.
Хоча іноді геофізику ототожнюють з Фізикою Землі, однак остання наука вивчає лише Землю, як планету і її оболонки: кам'яну - літосферу, потужністю близько 100 км, астеносферу, яка простягається до глибин 400 км, мантію - до глибин 2900 км, ядро зовнішнє (до глибин 5100 км) і внутрішньо (до центру Землі). Глобальна геофізика як узагальнююча фундаментальна наука включає не тільки Фізику Землі, а й геофізику космосу і атмосфери, гідросфери, а також науки, що вивчають конкретні фізичні поля Землі: гравіметрії, магнітометрії, геоелектрику, сейсмології, сейсмометрія, термометрію, ядерну геофізику. З цих фундаментальних геофізичних наук виділяються науково-прикладні розділи. Так, геофізика повітряної оболонки включає фізику космосу і атмосфери, метеорологію, кліматологію та ін. Геофізика водної оболонки (гідросфери) складається з гідрофізики, океанології, фізики моря, лімнології (вивчення озер), гідрології (вивчення річок), підземної гідросфери, гляціології (вивчення льодовиків) та ін.. З геофізики літосфери виділилися розвідувальна чи прикладна геофізика з методами, що мають велике практичне значення при пошуках і розвідці корисних копалин і званими гравірозвідка, магніторазвідка, електророзвідки, сейсморозвідкою, терморозвідкой, ядерно-геофізичної та геофізичні методи дослідження свердловин (ГІС).
Глава 1. Геофізичні методи пошукових робіт
Геофізичні методи розвідки, дослідження будови земної кори фізичними методами з метою пошуків і розвідки корисних копалин; розвідувальна геофізика - складова частина геофізики.
Геофізичні методи розвідки засновані на вивченні фізичних полів (гравітаційного, магнітного, електричного, пружних коливань, термічних, ядерних випромінювань). Вимірювання параметрів цих полів ведуться на поверхні Землі (суші і моря), в повітрі і під землею (в свердловинах і шахтах). Отримана інформація використовується для визначення місцезнаходження геологічних структур, рудних тіл і т.п. та їх основних характеристик. Це дозволяє вибрати найбільш правильний напрямок дорогих бурових і гірських робіт і тим самим підвищити їх ефективність.
Геофізичні методи розвідки використовують як природні, так і штучно створювані фізичні поля. Роздільна здатність, тобто здатність специфічно виділяти шукані особливості середовища, як правило, значно вище для методів штучного поля. Засоби для дослідження методами природних полів відносно дешеві, транспортабельні і дають однорідні, легко порівнянні результати для великих територій. У зв'язку з цим на рекогносцирувальної стадії застосовуються переважно Г. м. р.. природного поля (наприклад, магнітна розвідка), а при більш детальних роботах головним чином використовуються штучні фізичні поля (наприклад, сейсмічна розвідка). Різні фізичні поля дають специфічну, односторонню характеристику геологічних об'єктів (наприклад, магніторозвідка тільки за магнітними властивостями гірських порід), тому в більшості випадків застосовують комплекс Г. м. р.. У залежності від природи фізичних полів, використовуваних у Г. м. р.., Розрізняють: гравіметричну розвідку, засновану на вивченні поля сили тяжіння Землі; магнітну розвідку, що вивчає природне магнітне поле Землі; електричну розвідку, що використовує штучні постійні або змінні електромагнітні поля, рідше - вимірювання природних земних полів; сейсморозвідку, що вивчає поле пружних коливань, викликаних вибухом заряду вибухової речовини (тротилу, пороху тощо) або механічними ударами і поширених в земній корі; геотермічних розвідку, засновану на вимірюванні температури в свердловинах і використовує відмінність теплопровідності гірських порід, внаслідок чого біля поверхні Землі змінюється величина теплового потоку, що йде з надр. Новий напрямок геофізичні методи розвідки - ядерна геофізика, досліджує природне радіоактивне випромінювання, найчастіше гамма-випромінювання, гірських порід і руд та їх взаємодію з елементарними частинками (нейтронами, протонами, електронами) і випромінюваннями, джерелами яких служать радіоактивні ізотопи або спеціальні прискорювачі (генератори нейтронів, див. Радіометрична розвідка).
Всі види геофізичні методи розвідки засновані на використанні фізико-математичних принципів для розробки їх теорії, високоточної апаратури з елементами електроніки, радіотехніки, точної механіки і оптики для польових вимірювань, обчислювальної техніки, включаючи новітні електронні обчислювальні машини для обробки результатів.
Дослідження в свердловинах (каротаж) ведуться всіма геофізичними методами. Геофізичні вимірювання в свердловинах виробляються приладами, показання яких передаються на земну поверхню по кабелю. Найбільше значення має електричний, акустичний і ядерно-геофізичний каротаж свердловин. Буріння глибоких свердловин ведеться з обов'язковим їх каротажем, що дозволяє різко обмежити відбір порід (керна) і підвищити швидкість проходки. Геофізичні вимірювання в свердловинах і гірничих виробках застосовуються також для пошуків у просторах між ними рудних тіл (т. зв. Свердловинна геофізика). Нарешті, геофізичні методи використовуються для вивчення технічного стану свердловин (визначення каверн і уступів, контролю якості цементіровок за трубного простору тощо).
Геофізичні методи розвідки швидко розвиваються, успішно вирішуючи завдання пошуків і розвідки корисних копалин, особливо в районах, закритих товщами пухких відкладень, на великих глибинах, а також під дном морів і океанів.
Глава 2. Буріння ручними способами
У бурах, вживаних в даний час в господарствах для буріння свердловин невеликих, використовується, як правило, принцип гвинтового руху. У зв'язку з цим виготовлення такого бура представляє деяку складність і вимагає відповідного обладнання. Вище йшлося про виготовлення бура в домашніх умовах. Матеріалом для нього є практично будь-яка сталь. Застосування бура не вимагає витрати великих фізичних зусиль, а термін служби в одному господарстві орієнтовно оцінюється в 20-30 років. Бур складається з полотна у вигляді металевого листа з петлею і наконечником на одному кінці і з отвором для ручки на іншому, а також ручки - металевої труби або дерев'яного циліндра діаметром 20-25 мм і довжиною 500 мм. одночасному легкому вертикальному натисканні на ручку. Після заглиблення полотна на величину, рівну висоті петлі, бур піднімають вгору для звільнення петлі від ґрунту. Потім все повторюється до отримання свердловини необхідної глибини.
У принципі ручний бур входить в нижні шари ґрунту так само, як і механічний. Він допомагає визначити склад ґрунту до 2 метрів глибини. Для ручного механічного буріння ударно-обертальним способом використовується тринога з тонких колод довжиною 5-6 м і завтовшки у верхньому обрізі 10-12 см і воріт (лебідка). Кінці триноги просвердлюють і скріплюють болтом, до якого кріпиться сережка з блоком. Крім того, на місце скріплення колод накидається мотузка у вигляді петлі, а кінець її спускається по одній зі стійок. Мотузка необхідна для кріплення штанги з буровим свердлом при установці вертикального снаряда.
При глибині свердловини більше 10 м процес ручного ударно-обертального буріння стає дуже важким і трудомістким. Довгі штанги гнуться, важко уникнути викривлення осі свердловини, багато часу йде на згвинчення-розвинчування штанг, виникає небезпека їх розриву. А коли бур не йде, натикаючись на каміння, робота перетворюється на справжню муку. Тим часом справа можна істотно полегшити, якщо штанги замінити сталевим тросом або навіть мотузкою і виробляти буріння тільки ударним способом. В даний час цей ударно-канатний спосіб має деякий промислове значення, застосовується в основному при бурінні глибоких свердловин на воду. Верстат ударно-канатного буріння для спорудження колодязів був винайдений ще в Стародавньому Китаї, і в принципі він не відрізняється від сучасних конструкцій. Древнє технічне обладнання було переважно дерев'яним і наводилося в рух вручну. Незважаючи на повільні темпи буріння, яке іноді тривало кілька років і навіть десятиріч, споруджувалися глибокі колодязі глибиною 1200-1500 м. Правда, будувалися вони для видобутку ропи і газу, а не для отримання питної води. Снаряд Шітца, який "працює надзвичайно швидко і просто. Протягом дня, якщо працювати удвох, з усіма приготуваннями, можна легко пробити свердловину діаметром 270 мм до 20 м глибиною". Буровий снаряд Шітца складався всього з чотирьох нескладних інструментів і був доступний для виготовлення в будь-кузні.
Перед бурінням у свердловину глибиною 1 м (робиться буравом) встановлюють вертикально стовп діаметром 140-200 мм і закріплюють відтяжкою за якір. На верху стовпа заздалегідь роблять поперечину (у вигляді глаголиці) з підкосом і блоком. Підвішеним на блоці буравом намічають центр свердловини. Починають проходку свердловини тим же буравом на глибину 1 м.
Далі роботу ведуть конічним склянкою - це основний інструмент. Піднімають його за мотузку на висоту 1-1,5 м і кидають. Склянка врізається в дно свердловини, ґрунт входить до нього, ущільнюється і утримується в склянці, поки його витягують на поверхню. Може трапитися, що склянка буде забирати ґрунту занадто мало або зовсім його не забирати. Це відбувається в тих випадках, коли ґрунт дуже твердий і сухий або складається з сипкого піску або піску, нагодована водою (пливуна). У першому випадку треба підливати в забій воду, в другому - підсипати небагато рослинної землі і незначно змочувати водою. Можна також пустити в справу циліндричний стакан або желонку. Остання і призначена для проходки сипучих і спливають ґрунтів, оскільки забезпечена клапаном. За допомогою желонки можна витягати і досить великі камені, аби вони змогли пройти в отвір під клапан. Желонки в пливучих ґрунтах буде успішно забирати породу. Але оскільки порода буде заливати свердловину, проходку свердловини доведеться вести одночасно з опусканням обсадної труби. Матеріали, з яких роблять обсадні труби, можуть бути самими різними, тут же ми поки зупинимося на конструкції обсадної труби з дощок. Це один з найбільш доступних варіантів. Зауважимо, що сучасні матеріали дозволяють дещо спростити конструкцію дощаній обсадної труби - шини зробити вставними, а всі з'єднання зібрати на водостійкому синтетичному клеї, наприклад, епоксидному, з запресовуванням шурупами або цвяхами. Дошки нижнього кінця обсадної труби загострюють, заокруглені і в них також просвердлюють отвори для проходу води у водоносному шарі. Верхні дошки встановлюють у розбіг, щоб рознести стик при нарощуванні труби. Обсадних труб під час проходки свердловини опускають до самого дна. Описаний вище снаряд Шітца без допомоги коваля виготовити зовсім непросто. Так, навіть в умовах досить оснащеного ремонтно-механічного цеху конічний склянку автору зробити не вдалося. Тому довелося виготовити цей інструмент з двох відрізків труб: у нижній вирізали клини кисневим різаком, нагріли до пластичного стану, підігнув і заварили - вийшов конус.
Тут не будуть розглядатися особливості буріння різних порід, дуже їх багато. Будівельник колодязя сам пристосується до "своїх" породам, підбираючи той чи інший інструмент. У ряді випадків справа полегшується, якщо в забій підливати воду. Тоді й процес буріння йде легше, і розбуреної породи, особливо тверді, легше забрати желонкою.
При кожному підйомі із забою бурового інструменту його треба ретельно оглядати. І все ж, незважаючи на всі обережності, трапляються аварії. Найбільш слабким місцем при ударно-канатному бурінні є кріплення сталевого троса в канатному замку. При заклинюванні інструменту в забої трос іноді можна вирвати із замку. У цьому випадку для вилучення інструменту доведеться виготовити уловлювачі. Перед спуском ловителя в свердловину зуби його треба відвести в крайнє положення, стиснувши пружини і закріпивши зуби штифтами. Коли уловлювачі надіне на верхню частину канатного замку - на конусну гребінку, торець замку підніме траверсу, штифти звільнять зуби, і останні під впливом пружин захоплять замок за конічні виступи.
Коли проходка свердловини ведеться з обсадної трубою, буровий інструмент повинен проходити всередині труби з зазором 10-15 мм на сторону. Що залишається на стінках свердловини зайвий ґрунт буде зрізати обсадної трубою при її опусканні. Тут знову вельми корисною виявиться важка штанга, якої трубу можна ґрунтовно пристукнути і обложити вниз. Сталева труба в цьому випадку буде найкращою.
Якщо свердловина проходить через тверді поропласти каменю, зрізати стінки за допомогою обсадної труби вже не вдасться. Можна спробувати розширити свердловину ексцентричним долотом, але більш ефективним інструментом є спеціальний розширювач. Цей розширювач має два різця, які можуть повертатися на осі і, виступаючи назовні, за краї обсадної труби, розробляти відповідно свердловину більшого діаметра. Розширювач працює разом з долотом. Щоб спустити розширювач в обсадних труб, треба його різці відігнути вниз, стиснувши пружину.
Пройшовши нижній обріз обсадної труби, різці під впливом стислої пружини (через підкладку) розходяться і встановлюються в робоче положення. При поданих ударної штанги різці зрізають породу зі стінок свердловини за межами обсадної труби. Коли інструмент піднімають на поверхню, різці впираються в краю обсадної труби, повертаються вниз, долаючи опір пружини, і проходять в обсадних труб.
Глава 3. Долото для відбору гірських порід (керна)
геофізичний земна кора буріння долото
Керн (нім. Kern), циліндрична колонка (стовпчик) гірської породи, вибурюється в результаті кільцевого руйнування вибою свердловини (Колонкове буріння).
Долото бурове, основний елемент бурового інструменту для механічного руйнування гірської породи на вибої свердловини в процесі її проходки. Термін «долото» зберігся від раннього періоду розвитку техніки буріння, коли єдиним способом проходки свердловин було ударне буріння, при якому долото бурове мало схожість з теслярським інструментом того ж найменування. долото бурове, як правило, закріплюють в кінці бурильної колони, яка передає йому осьове і окружне зусилля, що створюється буровою установкою (у разі ударного буріння долото бурове підвішується на канаті і завдає ударів по забою свердловини за рахунок енергії вільного падіння).
В основу класифікацій долото бурове покладені дві ознаки: призначення і характер впливу на породу. За призначенням розрізняють 3 класу долото бурове: для суцільного буріння (руйнування породи по всьому вибою свердловини), для колонкового буріння (руйнування породи по кільцю у стінок свердловини із залишенням в її центральній частині керна) і для спеціальних цілей (розбурювання цементу в колоні труб, розширення свердловини та ін.) За характером впливу на породу долото бурове діляться на 4 класи: дроблячої дії, дроблячо-сколювальні, стираючо-ріжучої і режуче-сколювальні. Основні елементи долото бурове - корпус і робоча (руйнівне) частина; остання визначає три типи долото бурове, широко використовуються в промисловості: шарошечні, алмазні та лопатеві.
Шарошкових доліт бурове здійснюється понад 90% обсягу буріння на нафту і газ; ці долото бурове найбільш продуктивні при бурінні геологорозвідувальних (суцільним забоєм) та вибухових свердловин в міцних породах. Шарошечне долото бурове (або колонкова бурильна головка) складається з однієї, двох, трьох і більше конічних, сферичних або циліндричних шарошок, змонтованих на підшипниках кочення або ковзання або ж їх комбінації на цапфах секцій долото бурове. На зовнішній поверхні шарошки мають породоруйнуючих елементи - фрезеровані зуби або запресовані (запаяні) твердосплавні зубки або комбінації зубів і зубків. Для підвищення зносостійкості фрезеровані зуби армуються твердим сплавом. Зуби на конусах шарошок, як правило, мають клиноподібну форму; твердосплавні зубки - клиноподібну або напівсферичну робочі поверхні. Залежно від конструкції корпусу, шарошечні долото бурове поділяються на секційні і цільокорпусні. У секційних долото бурове корпус зварюється з окремих (двох, трьох і чотирьох) секцій, на цапфах яких монтуються вільно обертаються шарошки. У цільокорпусних бурове долото корпус литий, до нього приварюються лапи з шарошки. Для приєднання долото бурове до бурильної колоні у секційних передбачена зовнішня конусна різьба (ніпель), у корпусних - внутрішня конусна різьба (муфта). Секції (лапи) і шарошки долото бурове виготовляються з хромо-нікельо-смолібденових, хромонікелевих і нікельо - молібденових сталей. Саме широке поширення мають трьохшарове бурове долото В обмежених обсягах застосовуються вставні двох-і трехшарошечние долото бурове для буріння свердловин турбінним і роторним способами, що дозволяють опускати нове і піднімати відпрацьоване долото бурове всередині колони бурильних труб без підйому останніх на поверхню, а також багатошарове бурове долото для буріння свердловин діаметрами 346-2600 мм реактивно-турбінним способом.
Лопатеві долото бурове складається з кованого корпусу, до якого приварюються три лопаті і більше. У дволопатеве долота корпус і лопаті відштамповуються як одне ціле. Передні межі лопатей армуються твердосплавними пластинами прямокутної форми і зерновим сплавом реліту, а бічні - твердосплавними циліндричними зубками. Лопатеві долото бурове застосовуються для розбурювання м'яких і середньої твердості порід.
Ефективне буріння свердловин забезпечується своєчасним очищенням вибою від вибурених частинок породи і піднесенням їх на поверхню, а також охолодженням робочих елементів долото бурове Це здійснюється звичайно продувкою при бурінні неглибоких (до 20 м) свердловин, а при бурінні глибоких і надглибоких - промиванням. У шарошкових долото бурове застосовується два види промивки: по центральному каналу і гідромоніторним - між шарами, а у великих корпусних долото бурове - їх комбінація. Форма, перетин, розташування і кількість промивних каналів залежать від призначення, типу та розміру долото бурове У гідромоніторним шарошкових і лопатевих долото бурове для збільшення переданої ними гідравлічної потужності застосовуються змінні мінералокерамічні або металокерамічні насадки різних діаметрів, перетворюють перепад тисків на долото бурове в швидкісний тиск, підвищує ефективність руйнування породи.
Удосконалення долото
29-04-2015, 00:56