Бурение скважины в г. Луга - скважина на воду в Луге и районе.

Анализ опыта бурения глубоких разведочных скважин ксск-76 в Норильском районе

Е.В. Бучковский
Российский государственный геологоразведочный университет,
г. Москва
Ю.Е. Будюков, В.И. Власюк
Открытое акционерное общество «Тульское научно-исследовательское геологическое предприятие» (ОАО «Тульское НИГП»),
г. Тула
О.В. Рудой
Общество с ограниченной ответственностью «Норильскгеология»,
г. Норильск


Геологоразведочные работы в Норильском рудном районе ведутся с целью обеспечения минерально-сырьевой базы Норильского горно-металлургического комбината. Разведочные скважины бурятся для поиска богатых медно-никелевых руд на глубоких горизонтах, с учётом данных сейсморазведки, которые свидетельствуют, что глубина залегания медно-никелевых руд может быть более 3000 м.

Особенностью технологии бурения (которая разрабатывалась ООО «Норильскгеорлогия» с участием ОАО «Тульское НИГП», СКБ «Геотехника» и РГГУ) скважин в Норильском районе является то, что оно осуществляется комбинированным способом: по эффузивной толще базальтов используется бескерновый способ бурения шарошечными долотами, по осадочным породам тунгусской серии и девона – алмазное бурение с применением съёмных керноприёмников КССК-76 с комплектом алмазного породоразрушающего инструмента конструкции ОАО «Тульское НИГП».

Бурение глубоких скважин выполнялось в два этапа: до 2000 м бурение ведётся с применением станка ЗИФ – 1200 МР, затем до проектной глубины - агрегата СКБ -8, смонтированного в блочном исполнении.

На основе анализа бурения первых глубоких скважин в Норильском районе составлен алгоритм разработки проекта конструкции скважины, состоящей из двух последовательных этапов: составление предварительного проекта конструкции скважины и его уточнения. На первом этапе предусматривается изучение объективных факторов, определяющих конструкцию скважины, а именно изучение целевых факторов, определяющих глубину бурения и конечный диаметр бурения, и изучение геологических факторов, определяющих количество обсадных колонн и глубину их постановки.

Анализ фактических конструкций скважин, пробуренных (по данным Красовского В.П. и др.) в Норильском районе показывает (табл. 1), что они отличаются сравнительной простотой и не высокой металлоёмкостью. Значительная часть ствола скважины остаётся открытой в течение всего процесса проводки скважины.

Как уже указывалось бурение верхней части разреза (базальтовой толщи мощностью 2000 м и более) осуществляется бескерновым способом с применением шарошечных долот ДДА-76 и бурильных труб комплекса КССК-76 с очисткой забоя газожидкостными смесями.

Использование бурильных труб КССК-76 позволяет не только сократить потери времени на замену снаряда, но и осуществить бурение шарошечными долотами на оптимальном режиме с минимальными геологическими осложнениями.

В ООО «Норильскгеоогия» был испытан новый алмазный породоразрушающий инструмент конструкции ОАО «Тульское НИГП» и РГГРУ: алмазные коронки с торцевыми каналами оптимального диаметра (К-30-0; 17А4-0, К-16-0) - заявка на изобретение № 2011 1048 75, алмазные коронки с защитными элементами породоразрушающей части для предотвращения износа коронки - заявка на полезную модель № 2010 1490 17. Также применялись алмазные разбурники Р-2 (патент на полезную модель № 10767.

Номер скважины

Конечная глубина

Конструкция скважины

Интервалы осложнений, м

Интервалы цементиро-вания, м

Кондуктор

Диа-метр буре-

ния, мм

Диа-метр расши-рения, мм

Интервал крепления обсад-ными трубами, м

Породы, склонные к жело-образованию

Солеб-рек-чии и соле-вые пласты

Аргил-литы разве-дочинской свиты

Длина,

м

Диаметр, м

СГ-1

3009

20,0

127

76

93

1990,0-2181,4

-

2146,0-2162,0

-

-

СГ-2

2631

18,7

127

76

93

2205,0-2279,0

1350-1470

1754-1765

2253,7-2280,9

-

1390-1470

1750-1850

2259-2287

СГ-3

2681

13,2

127

76

93

1984,1-2040,5

1360-1400

2015,5-2039,3

-

1993-2052

СГ-4

2243

29,8

127

76

93

112

1450,0-1770,0

1733-1765

-

2079-2153

1451-1771

СГ-5

2262

13,5

127

76

-

-

2379,9-2384,0

2379,9-2384,0

-

-

СГ-6

2605

37,9

108

76

-

-

-

-

-

-

СГ-7

2767

-

-

76

-

-

-

-

-

-

СГ-9

3047

31,2

108

76

-

-

-

2841,9-2853,0

-

-

СГ-25

СГ-25

2580

-

-

76

93

2197,0-2320,0

--

-

2165-2350

ЛБТ-3

2701

24,0

146

76

93

-

1984-210

-

2250-2433

-

Таблица 1. Конструкция глубоких скважин

Из-за обрушения стенок скважин, зашламливания и других причин дальнейшее бурение пород осадочной толщи, осложненной аргиллитами, песчаниками, доломитами, мергелями, ангидритами общей мощностью 600-900 м, проводится с полным отбором керна с применением съёмных керноприёмников, в качестве промывочной жидкости используется многосолевые гидрогельмагниевые растворы.

В производственных условиях был прослежен характер изменения механической скорости от времени при бурении коронками 17А4-0-76 по песчаникам двух разновидностей по абразивности со значениями коэффициента 1,15 и 1,48, определёнными по ОСТ 41-83-74. После обработки этих наблюдений с применением методов математической статистики Е.В. Бучковским найдено выражение для изменения механической скорости во времени.

, (1)

где - начальная механическая скорость;

- текущая механическая скорость в момент времени t;

L- опытный коэффициент.

С учётом зависимости (1) найдено выражение для средней механической скорости, которое использовано для взаимосвязи углубки за 1 оборот коронки с параметрами режима бурения и шириной рабочего торца

, (2)

где - углубка за один оборот коронки;

- механическая скорость бурения;

- частота вращения коронки.

Для определения оптимального момента снятия алмазной коронки при бурении КССК принят экономический критерий - величина углубки на коронку, при которой стоимость 1 м бурения ниже аналогичного показателя по базе сравнения.

С учётом этого получено выражение для конечной механической скорости бурения V и углубки на коронку S , соответствующих моменту прекращения рейса по предложенному критерию:

, (3)

, (4)

где - стоимость одной станко-смены за исключением стоимости истирающих, руб; К – коэффициент дополнительного времени, равный 1,06; - продолжительность одной станко-смены, час; - стоимость 1 м бурения по базе сравнения, руб.; - средняя механическая скорость бурения, м/ч; - опытные коэффициенты, равные соответственно а =3,4?10-3 ч/м; d = 0,72ч; в = 1,5?10-3 ч/м; с= 0,37ч; Н- глубина скважины, м; Р- проходка за цикл, м; m- стоимость коронки, руб.

При внедрении нового алмазного инструмента на ряде объектов ООО «Норильскгеология» производилась оптимизация режимов бурения, рациональные значения параметров режимов бурения приведены в табл. 2

Таблица 2.

Рекомендуемые типы коронок и параметры режима бурения КССК-76 в ООО «Норильскгеология»

Категория пород по бури-мости

Группа пород по трещино-ватости

Тип породо-разру-шающего инстру-мента

Параметры режима бурения

осевая нагрузка, даН

частота вращения, мин-1

количество промывочной жидкости, л/мин

VI-VIII

I-II

17А4

(17А4-0)

1250-1400

400-500

40-60

III-IV

17А4

(17А4-0)

800-1200

200-350

50-70

VIII-IX

I-II

К-16

(К-16-0)

1500-1800

450-500

40-60

III-IV

К-16

(К-16-0)

900-1100

200-300

50-70

V-VII

I-II

К-30

(К-30-0)

800-900

450-500

40-60

III-IV

К-30

(К-30-0)

600-800

200-300

50-80

Примечание. Для калибровки скважин со всеми типами коронок применяются алмазные расширители РЦК, алмазные коронки выполняются с защитными элементами.

Результаты испытаний в ООО «Норильскгеология» экспериментальных образцов новых коронок К-30-0, 17А4-0, К-16-0 в сопоставлении с данными отработки стандартных коронок приведены в табл. 3

Таблица 3.

результаты сравнительных испытаний алмазных коронок

Тип коронок

Количество отработанных коронок, шт.

Про-ходка на коронку

Средне-взвешан-ная катего-рия пород

Выход керна

Средняя механическая скорость, м/ч

Расход алмазов, кар/м

К-30-0

5

120,5

6,5

98

1,92

0,10

К-30

10

85,7

6,5

89

1,53

0,14

17А4-0

5

73,5

7,3

95

1,74

0,24

17А4

8

56,6

7,3

80

1,58

0,32

К-16-0

5

54,2

8,2

92

1,51

0,37

К-16

8

40,3

8,2

81

1,15

0,49

Анализ данных табл. 3 показывает, что применение новых коронок

К-30-0, 17А4-0, К-16-0 по сравнению с бурением стандартными коронками эффективнее по всем показателям.

Важное значение имеет вопрос о сохранности керна при бурении новыми алмазными коронками, в которых благодаря разделению потока промывочной жидкости уменьшается его разрушающее воздействие на керн. Применение новых коронок обеспечивает эффективное разрушение горной породы и её удаление с забоя при минимальном износе рабочей части коронки, максимальной скорости бурения и высокой сохранности керна. 


Назад к списку