Полный расход Q = q∙Dд.э. = 35 ∙ 29,5 = 737,7 л/мин (26)
Режимы бурения для долота 1У-295СЗГ:
1) удельная нагрузка G0 = 2 кН/см.
Полная нагрузка Gд.ф. = G0 ∙ Dд.э. = 2 ∙ 14 = 28 кН. (27)
2) окружная скорость вращения v = 0,6 м/с.
Скорость вращения n = 
= 
= 39 об/мин (28)
3) Промывка:
Удельный расход: q = 25 л/(см∙мин)
Полный расход Q = q∙Dд.э. = 25 ∙ 737,5 = 350 л/мин (29)
Режимы бурения для долота 4В-140С:
1) удельная нагрузка G0 = 2 кН/см.
Полная нагрузка Gд.ф. = G0 ∙ Dд.ф. = 2 ∙ 14 = 28 кН (30)
2) окружная скорость вращения v = 0,6 м/с.
Скорость вращения n = 
= 
= 82 об/мин (31)
3) Промывка:
Удельный расход: q = 25 л/(см∙мин)
Полный расход Q = q∙Dд.ф. = 25 ∙ 14 = 350 л/мин (32)
2.10. Обоснование компоновок бурового снаряда.
Часть бурового снаряда, состоящая из бурильных труб и их соединений, называется бурильной колонной.
Бурильные трубы (рис.2) применяются для спуска в буровую скважину и подъема породоразрушающего инструмента, передачи вращения, создания осевой нагрузки на инструмент (утяжеленные бурильные трубы), подвода промывочной жидкости к забою.
Рисунок 2.Бурильные трубы
Для бурения данной скважины на всем интервале будут использоваться трубы с высаженными наружу концами и муфты к ним диаметром 73 мм и толщиной стенки 11 мм [2].
На долото 4В-140С пласт серого известняка местами окремнённого, трещиноватого необходима нагрузка 2800 кг. Вес 1 м бурильной трубы равен 16,8 кг, глубина скважины составляет 188 м. Бурильные трубы создают нагрузку 188∙16,8=3158,4 кг.
Получается, что утяжеленные бурильные трубы, предназначенные для увеличения веса и жесткости нижней части бурильной колонны и создания необходимой осевой нагрузки на долото, не нужно использовать.
2.11. Технология вскрытия и освоения водоносного горизонта.
Глинистый раствор, играя положительную роль при бурении скважин, уменьшает проницаемость водоносного пласта на самом важном его участке - около скважины.
Промывку скважин глинистым раствором рекомендуется применять только высоконапорных пластов, представленных средне- и крупнозернистыми, а также гравелистыми песками. В слаботрещиноватых породах этот способ часто приводит к закупорке трещин пласта шламом с глинистой коркой.
Перед вскрытием пласта необходимо проверить оборудование, измерить длину воздушных и водоподъемных труб, проверить исправность муфт и резьбовых соединений. Трубы надо разместить рядом с буровой в порядке спуска их в скважину и полностью подготовить к спуску фильтр и надфильтровую трубу.
Если предполагается устройство гравийного фильтра, то на буровую завозят необходимое количество гравия.
Во вскрытии пласта должна участвовать вся бригада. Вскрывать водоносный пласт можно только после выполнения всего комплекса подготовительных мероприятий. Интервал между вскрытием пласта и освоением скважины не должен превышать 1 сут.
Если на буровой нет полного комплекта необходимого оборудования, то вскрывать пласт нельзя.
При вскрытии водоносных пластов, представленных неустойчивыми породами, глинистый раствор должен иметь определенную плотность, быть высококоллоидальным, тонкодисперсным и тиксотропным. Этим условиям больше всего отвечают бетонитовые глины, которые в настоящее время выпускаются в виде порошка.
При вскрытии пласта необходимо максимально сокращать время контакта глинистого раствора с фильтром и водоносной породой.
Слабосцементированные или рыхлые водоносные горизонты должны вскрываться следующим образом. После замены в скважине старого глинистого раствора на новый пласт разбуривают при средней скорости вращения инструмента и максимальной подаче бурового насоса. После вскрытия пласта до требуемой отметки проводят каротаж скважины, чтобы уточнить интервал установки фильтра. Затем опускают фильтр, монтируют оборудование для откачки и приступают к разглинизации скважины.
Основные параметры раствора (плотность, вязкость и фильтрация) следует выбирать такими, чтобы кольматирующие свойства раствора, глинизация пласта и его водоприводимость были минимальными.
При применении глинистого раствора с высокой плотностью для бурения скважин большого диаметра раствор обогащается шлаком, и на пласт действует большое гидростатическое давление, близкое к давлению разрыва пласта. Особенно это характерно для спуско-подъёмных операций, проводимых на высоких скоростях в сочетании с сальникообразованием.
Плотность раствора должна отвечать следующему условию:
< ρ < 
, (33)
Где 
- пластовое давление; H – глубина залегания пласта; ρ – плотность раствора; 
- давление разрыва пласта; 
и 
– коэффициенты запаса (≈1,05-1,1;
≈1,2-1,3;)
При вскрытии малонапорных водоносных пластов плотность раствора должна снижаться.
2.12. Технология и расчет параметров цементирования скважины.
Расчет параметров цементирования сводится к расчету объёма цементного раствора, необходимого для создания в затрубном пространстве цементного кольца и стакана внутри обсадной колонны. Цементируются 2 интервала:
V1
= 
[K (Dc
2
– D2
)hc
+ d2
h] = 1, 78 м3
(34)
Где, K – коэффициент, учитывающий увеличение объёма цементного раствора за счёт наличия трещин, каверн и разработки ствола скважины (принимаем равным 1,2);
Dc = 0,346 – диаметр скважины, м;
D = 0,2985 – наружный диаметр обсадных труб, м;
hc = 40 – высота цементируемого интервала, м;
d = 0,2825 –внутренний диаметр обсадных труб;
h=10 м – высота цементного стакана.
V2
= [K (Dc
2
– D2
)hc
+ d2
h] = 4,85 м3
(35)
Где, K – коэффициент, учитывающий увеличение объёма цементного раствора за счёт наличия трещин, каверн и разработки ствола скважины (принимаем равным 1,2);
Dc = 0,295 – диаметр скважины, м;
D = 0,2445 – наружный диаметр обсадных труб, м;
hc = 173 – высота цементируемого интервала, м;
d = 0,2285 –внутренний диаметр обсадных труб;
h=10 м – высота цементного стакана.
Общий объём цемента V=1,78 + 4,85 = 6,63 м3 .
2.13. Методика и выбор технических средств для проведения опытно-исследовательских работ в скважине.
Для очистки скважины, подготовки ее к постоянной эксплуатации, а также с целью определения производительности и основных гидрогеологических параметров водоносного горизонта проводят откачки. Их обычно ведут при нескольких понижениях до получения стабильного уровня воды в скважине. Первое понижение при откачке должно быть не менее 1м, третье – соответствовать максимальной производительности водоподъемника, второе – занимать промежуточное положение.
В процессе откачки необходимо наблюдать за уровнем воды в скважине, дебитом и температурой откачиваемой воды. При откачке эрлифтом понижение уровня (м) можно получить по показаниям манометра:
S = (p-p0 )/ρ q, м (19)
где р, р0 – пусковое и рабочее давление соответственно, Па; ρ – плотность воды, кг/м3 ; q – удельный расход.
Дебит наиболее просто измерять объемным способом, при котором расход воды определяют путем наполнения емкости с известным объемом и точного фиксирования времени ее наполнения. Емкость должна наполняться не менее чем за 1 мин.
Температуру воды в скважине измеряют максимальными ртутными или самопишущими электрическими термометрами. [3]
Пробы воды подземных источников должны забираться из того водоносного горизонта, из которого намечается в будущем водозабор, а при существующем водозаборе (скважина, колодец, каптаж) - из источника, используемого для водоснабжения.
Пробы воды вновь сооруженных или долго бездействующих скважин должны отбираться после длительной откачки, выполненной до постоянного динамического уровня и полного осветления воды при производительности, равной или несколько большей запроектированной.
Перед отбором проб воды из скважины для анализа необходимо во всех случаях предварительно производить откачку в течение 24 ч.
Во всех случаях компоненты необходимо определять не дольше 3 сут, потому что пробы, доставленные позже, теряют свои свойства и анализ их делать бессмысленно, так как полученные результаты будут ненадежны.
Если проба не была законсервирована, то определение производят:
а) сразу же на месте отбора пробы или в лаборатории, если она находится вблизи места отбора пробы; б) как можно раньше, но не позже чем через 2 ч после взятия пробы; в) в тот же день, но не позже чем через 12 ч после отбора пробы.
Температура и pH воды очень быстро изменяются, так как газы, содержащиеся в воде, например кислород, двуокись углерода, сероводород или хлор, могут улетучиться из пробы или появиться в ней. Эти и подобные им вещества надо определять на месте отбора пробы или фиксировать.
Изменение равновесия системы (величины pH, содержания карбонатов, свободной двуокиси углерода) может вызвать изменение других компонентов, содержащихся в пробе. Некоторые компоненты могут выделиться в виде осадка или, наоборот, из нерастворимой формы перейти в растворимую - это относится особенно к солям железа, марганца, кальция.
В неконсервированной пробе обычно протекают различные биохимические процессы, вызванные деятельностью микроорганизмов. Нитраты могут восстановиться до нитритов, сульфаты - до сульфидов. Может измениться цвет, мутность и прозрачность воды. Некоторые компоненты могут адсорбироваться на стенках бутыли (медь, железо, кальций, алюминий, марганец, хром, цинк, фосфаты) или выщелачиваться из стекла или пластмассы бутыли (бор, кремний, натрий, калий).
Даты отбора пробы и начала анализа должны быть указаны в протоколе анализа. Следует принимать все меры для того, чтобы сократить время между отбором пробы и ее анализом.
3. Анализ и выбор способа ликвидации поглощений промывочных жидкостей
Для уменьшения или полного устранения явлений, связанных с неблагоприятными условиями бурения скважин с промывкой, прибегают к помощи специальных глинистых растворов. Специальные глинистые растворы, применяемые при борьбе с поглощением жидкости, имеют строго заданные параметры. Применяются такие растворы в осложнённых условиях, когда бурение с обычной промывочной жидкостью сопровождается потерей циркуляции.
Причинами потери циркуляции являются: наличие трещин, открытых пор и каверн, давление в которых меньше давления столба раствора в скважине. Основными оперативными методами борьбы с потерей циркуляции могут быть: снижение давления в скважине – понижением плотности раствора и увеличением сопротивлению движения раствора в пористой среде, увеличение вязкости и сопротивления сдвигу.
Одним из реагентов, обеспечивающим нужные качества раствору при борьбе с поглощением, является негашёная известь, употребляемая в виде так называемой «пушонки» Ca(OH)2 или в виде кусков. Добавка этого реагента понижает плотность и сильно повышает вязкость глинистого раствора в зависимости от концентрации 1-3%. Причём, с течением времени вязкость глинистого раствора увеличивается. На стенках пор, трещин и скважины быстро растёт толстая корка, закупоривающая трещины и поры. Аналогичное действие на раствор оказывает и цемент, только в меньшей степени. Это объясняется меньшей дисперсностью его частиц и меньшим содержанием CaO. Наиболее хорошие растворы для борьбы с поглощением получаются при добавке извести или цемента от 5 до 10 вес. %. Но при этом имеют место отрицательные явления: образуется толстая корка на стенках скважины, которая уменьшает сечение ствола; образуется сальник на буровом инструменте; снижается плотность, что нежелательно, если возможны выбросы и обвалы. При использовании извести в глиномешалку заливают на ¾ её объема воду и на ¼ объёма загружают известь. После тщательного перемешивания в глиномешалке, получается известковое молоко, которое сливают равномерной небольшой струёй в приёмный чан. Время истечения всего содержимого глиномешалки должно соответствовать времени, необходимому для полного круговорота глинистого раствора в скважине. Вводить известковое молоко необходимо заблаговременно, до встречи поглощающего пласта за 20-25 метров. В зависимости от интенсивности ожидаемого поглощения вязкость раствора доводится до 60-120 с (по СПВ-5). Расход извести достигает 60 кг на 1м3 раствора.
Чтобы избежать отрицательных явлений, связанных с применением извести, для борьбы с поглощением используют жидкое стекло. В этом случае на стенках скважины образуется более тонкая корка, а трещины и поры закупориваются гелевыми комками, которые получаются в глинистом растворе. Кроме того, при этом не происходит образование сальников, а плотность раствора повышается, что является положительным при возможных выбросах или обвалах. В противном случае плотность снижается добавлением к раствору воды. Жидкое стекло вливают тонкой струёй, направляя на специальною доску, укреплённую в желобе. При этом жидкое стекло, растекаясь по доске, попадает в циркулирующий раствор тонкой плёнкой, распределяясь в нем достаточно равномерно. С понижением температуры на забое скважины увеличивается расход жидкого стекла.
При отсутствии жидкого стекла или извести применяют цемент в количестве до 300 кг на 1 м3 глинистого раствора. Глиномешалку заполняют на 0,9 объёма водой и добавляют остальное количество цемента. После перемешивания цементное молоко выливается так же, как и при добавлении извести.
При борьбе с поглощением применяют бурый уголь (при большой глубине скважин и опасности прихвата инструмента). Расход бурого угля может составлять от 1 до 3 вес. % от количества глинистого раствора, в зависимости от требуемой вязкости.
Эффективным способом борьбы с поглощением жидкости за счёт уменьшения перепада давления является применение облегчённых глинистых растворов с пониженной плотностью. Получают такие растворы в основном двумя способами: химическим и механическим.
При химическом способе обычный глинистый раствор обрабатывается специальными химическими реагентами – пенообразователями, например, кератиновым клеем с жидким стеклом, детергентом и другими пенообразователями. Такие растворы имеют небольшую плотность, повышенную вязкость, хорошую удерживающую способность и являются достаточно стабильными.
В практике буровых работ нашёл широкое применение бескомпрессионный способ аэрации бесструктурных промывочных жидкостей. Обогащение пузырьками воздуха жидкости в этом случае происходит в процессе закачивания её насосом в скважину через аэратор – устройство эжекторного типа, через которое подсасывается воздух. В жидкость предварительно добавляется ПАВ. С помощью ПАВ можно аэрировать и обычную техническую воду или безглинистые растворы. Необходимое количество ПАВ для обработки промывочной жидкости может быть определено исходя из заданной концентрации:
, (20)
Q – количество ПАВ, т; V – объём обрабатываемой промывочной жидкости, м3 ; K1 – заданная концентрация ПАВ, %; K2 – содержание активного вещества в ПАВ, %.
По мере эксплуатации жидкости (через 2-3 дня) её снова обрабатывают, так как концентрация ПАВ уменьшается вследствие адсорбции их частицами породы.
При механическом способе обработки глинистый раствор смешивается с газом в специальных смесителях-аэраторах. При этом используется насос и компрессор. Получение аэрированных жидкостей таким способом сложно, и жидкости не обладают хорошей стабильностью. Существует и бескомпромиссный способ аэрации промывочных жидкостей. В этом случае используют аэратор эжекторного типа. Он состоит из камеры смешения и насадки – сопла, через которое подается аэрируемый раствор. Плотность, получаемая при аэрации таким способом, зависит от количества прокачиваемой через аэратор жидкости в единицу времени, соотношения диаметров насадки и камеры смешения аэратора и величины противодавления в аэрационной системе. Рекомендуются следующие соотношения диаметров насадок и втулок камеры смешения: 6:10; 6:11; 7:11. Задаваясь значением плотности промывочной жидкости и зная величину противодавления, подбирают рациональное соотношение диаметров насадки и втулки камеры и режима работы аэратора. Определение плотности промывочной жидкости при борьбе с поглощением приближённо можно производить по формуле:
, (21)
Где 
- плотность облегченной жидкости; 
- плотность исходной (нормальной) жидкости; 
- глубина скважины, м; 
– высота столба жидкости в скважине при поглощении, м. Если поглощение не ликвидировано при новых параметрах промывочной жидкости, снижают её плотность против расчетной на 10-15%, снижают водоотдачу и повышают вязкость жидкости. И так, пока не будет ликвидировано поглощение.
Список литературы
1. В.П.Шестеров, В.А. Шмурыгин, И.Б. Бондарчук. «Сооружение, ремонт и эксплуатация водозаборных скважин». Издательство Томского политехнического университета, 2009.
2. Башкатов. Справочник «Бурение скважин на воду». Издательство «Недра», 1979.
3. Квашнин Г.П. «Технология вскрытия и освоения пластов». Издательство «Недра», 1987.
4. Башлык С.М., Загибайло Г.Т. «Бурение скважин». Москва «Недра», 1983.
5. «Бурение скважин и горно-разведочные работы». Методические указания. Издательство Томского политехнического университета, 1989.
6. «Бурение скважин». Методические указания. Издательство Томского политехнического университета, 2007.
7. «Бурение разведочных скважин». Методические указания. Издательство Томского политехнического университета, 2005.
29-04-2015, 01:00