Диапазон бурения геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые очень широк и колеблется от нескольких метров до нескольких тысяч метров. В целях наиболее экономичного бурения скважин в указанном диапазоне глубин СТ СЭВ 771-77 и СТ СЭВ 770-77 предусмотрено создание параметрического ряда буровых установок, которые отличаются друг от друга числовыми значениями по основным параметрам (грузоподъемности, глубине бурения, мощности и др.)
Параметрический ряд подразделяет все буровые установки для колонкового бурения на 8 классов и характеризует каждый класс 16 значениями основных параметров. В качестве главного параметра принята номинальная глубина бурения скважин.
В настоящее время существует еще три параметрических ряда буровых установок для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения, геологоразведочного бурения на нефть и газ и бурения гидрогеологических скважин. Главным параметром в названных рядах выбрана грузоподъемность буровой установки.
Выбор буровых установок по транспортабельности необходимо производить с учетом рельефа местности, горно-геологических условий бурения, глубины скважины, категории горных пород по буримости, способа разрушения горной породы, возможных скоростей бурения, расстояния между скважинами, состояния ремонтной службы, амортизационных расходов, охраны окружающей среды и недр, чтобы обеспечить высокую экономическую эффективность поисково-разведочных работ.
Параметр «допускаемая нагрузка на крюке» характеризует предельно допустимое значение нагрузки на крюке, которое не может быть превышено при выполнении любых технологических операций в процессе всего цикла строительства скважины (вертикальные нагрузки от веса бурильной колонны, находящейся в скважине, обсадных труб, спускаемых в скважину, а также нагрузки, возникающие при ликвидации аварий и осложнений в скважине).
Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности регламентируются соотношения, в соответствии с которыми вес бурильной колонны (в воздухе) не должен превышать 0,6 от величины «допускаемой нагрузки», а вес обсадной колонны не более 0,9. Эти соотношения не противоречат принципу максимально возможного использования прочностных свойств колонн для ликвидации осложнений. Тем не менее в ряде случаев они могут стать препятствием в выборе оптимальных соотношений параметров грузоподъемного и бурового инструмента.
Параметр «условная глубина бурения скважин» в каждом конкретном случае может отличаться от указанной в табл.8.3 и 8.4 в сторону уменьшения или увеличения в зависимости от типа и веса бурильных груб и компоновки бурильной колонны. Однако во всех случаях должно Соблюдаться условие:
Qб.к max≤(Hусл+0,1Нусл)300, (8.1)
где Qб.к max - максимальный вес бурильной колонны; Hусл - условная глубина бурения; 300 вес 1 м бурильных труб, Н/м.
Тип привода выбирается в зависимости от степени обустройства конкретного региона.
Выбор рационального типа морской буровой установки (МБУ) следует рассматривать исходя из важности и практической целесообразности множества критериев в следующей их последовательности: мобильность МБУ, безопасность работы и нахождения на ней бурового персонала, соблюдение экологических требований, качество выполнения работ, коэффициент использования рабочего времени, техническая и экономическая эффективность.
Буровую установку выбирают по ее максимальной грузоподъемности [G], обусловливающей вес в воздухе наиболее тяжелой колонны бурильных или обсадных труб
Qб.к или Qо.к≤[G] (8.2)
Для сооружения геотехнологических скважин отсутствует специализированная буровая техника. По этому для этих целей в основном использует установки роторного бурения (см.табл.8.2), их модификации, а также буровые станки, имеющие шпиндельные вращатели (ЗИФ 650М и ЗИФ 1200MP). Ведутся работы в направлении модернизации указанных установок применительно к условиям подземного выщелачивания.
Пример 8.1. Вычислить глубину бурения буровой установкой БУ5000/320ЭР-0 (Нусл=5000) при весе 1 м бурильных труб 270 и 360 Н/м.
Решение: по формуле (8.1.)
Qб.к max= (5000+ 500)300 = 1,65 МН.
При весе 1м бурильных труб q=270 Н/м данной установкой можно бурить до глубины
При весе 1 м бурильных труб q=360 Н/м:
Пример.8.2. Выбрать буровую установку для бурения скважины проектной глубино 4500 м со следующей конструкцией (табл.8.5)
Таблица 8.5.
Наименование |
Диаметр, |
Толщина |
Глубина |
Вес 1 м, |
Кондуктор |
351 |
10 |
450 |
825 |
Промежуточная |
244,5 |
10 |
3500 |
569 |
Эксплуатационная |
146 |
8,9 и 10 |
4500 |
313* |
* Усредненный вес 1 м обсадной колонны
Для бурения скважины до проектной глубины применяют бурильные трубы диаметром 127 мм, УБТ длиной 150 м диаметром 178 мм (dв.у=80мм, qy=1,53кН/м).
Район буровых работ электроэнергией необеспечен. Р
Решение: Вес кондуктора составит Qk= lkqk = 450-825≈0.4 МН.
Вес промежуточной колонны Qn =lnqn=3500∙569≈2МН.
Вес эксплуатационной колонны Qэ=lэqэ = 4500 • 313 = 1.41МН .
Вес бурильной колонны с УБТ Qб.т+ Qу = lбqб + lуqу = 4350• 287.4 +150-1530 = 1,5МН .
Из приведенного расчета следует, что наибольшую нагрузку буровая установка будет испытывать при спуске 244,5 мм промежуточной колонны.
Максимальные нагрузки с учетом расхаживания будут равны:
от веса бурильной колонны Q =1.5∙1.25 = 1,87 МН ;
от веса наиболее тяжелой обсадной колонны Q = 2∙11,5 = 2,3 МН
Для бурения данной скважины более рационально использовать установку БУ5000/320ДГУ-1 (см.табл.8.3) с дизель-гидравлическим приводом, поскольку нагрузка (в МН) от наиболее тяжелой обсадной колонны, меньше допустимой: 2,3<3,2.