Библиотека

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ (часть 2)

При проектировании конструкций скважин необходимо стремиться к наиболее простым одноколонным конструкциям.

При выборе конструкции следует избегать применения обсадных колонн, устанавливаемых «впотай» (без выведения верхнего конца на поверхность). Применение потайных колонн и бурение в ступенчатом открытом стволе недопустимо при использовании снарядов со съемным керноприемником.

Ступенчатость ствола скважины при алмазном бурении допускается только в аварийных ситуациях или в глубоких (более 1000 м) скважинах, когда на нижних интервалах бурение ведется при сравнительно небольших (400-500 мин^-1 ) частотах вращения.

В практике разведочного бурения на рудные полезные ископаемые получение представительных проб обеспечивается при использовании следующих минимальных размеров породоразрушающих инструментов:

• 46-59 мм при бурении алмазными коронками;
• 59-76 мм при бурении твердосплавными коронками.

Коронки большого диаметра рекомендуется применять в случае бурения трещиноватых пород. При бурении по нерудным полезным ископаемым минимальный диаметр скважины составляет 93 мм.

При разведке угольных месторождений в зависимости от типа углей рекомендуют следующие диаметры бурения: по мягким углям - 93 мм, по средним - 76 мм, по плотным - 59 и 76 мм с учетом применения специальных снарядов для получения представительного керна.

После определения конечного диаметра скважины необходимо выполнить следующее: наметить участки, требующие закрепления стенок скважины обсадными трубами; выбрать размеры и наметить глубину спуска обсадных колонн; предусмотреть необходимость тампонирования обсадных труб или отдельных участков ствола скважины.

Во всех случаях необходимо стремиться к выбору наиболее простой конструкции скважин с использованием минимального количества колонн обсадных труб. Это облегчает бурение скважин, сокращает набор инструментов, расход обсадных труб и снижает стоимость работ. Простая конструкция скважины обеспечивает возможность применения высоких частот вращения бурового инструмента при высокой эффективности средств, снижающих вибрации бурильного вала.

Обсадные трубы применяют для обеспечения направления ствола скважины, закрепления устья скважины, предохранения его от размывания, отвода промывочной жидкости в желоба (такая обсадная труба называется направляющей); а так же для закрепления неустойчивых, обводненных и водопоглощающих интервалов.

Обсадные трубы в колонну могут соединяться посредством ниппелей или труба в трубу. Безниппельное соединение труб является менее прочным, поэтому применяется для соединения труб диаметром не более 89 мм. Краткая техническая характеристика обсадных труб приведена в табл. 5.3.

Таблица 5.3

При креплении скальных пород зазор между стенкой скважины и обсадной трубой может составлять 1-3 мм. При наличии в геологическом разрезе песчано-глинистых пород, склонных к вспучиванию или обрушению, этот зазор должен составлять не менее 10 мм.

Пример. Разработать проектную конструкцию скважин для следующих условий бурения, приведенных в табл. 5.4. Рудная зона представлена радиоактивными элементами. В интервале 180-500 м предусматривается взятие ориентировочного керна для изучения элементов залегания пород, а также проведение геофизических исследований и инклинометрии по всей глубине скважины.

Бурение в интервале 0-600 м предполагается вести с применением твердосплавных коронок, а в интервале 600-700 м - с применением алмазных коронок, что обусловлено буримостью горных пород на этих интервалах. В связи с тем, что угол падения пласта полезного ископаемого составляет более 30°, скважины должны быть наклонными.

Конечный диаметр скважины для обеспечения необходимой представительности керна по данным табл. 5.1 можно принять равным 36 мм. Так как рудная зона представлена раздробленными породами, при бурении по которым для повышения выхода керна потребуется применение специальных технических средств, диаметр бурения должен быть увеличен.

С учетом трещиноватости горных пород рудной зоны диаметр скважины должен быть не менее 59 мм, что обеспечит необходимое количество кернового материала для проведения опробования. Для взятия ориентировочного керна (кернометрия) применяем приборы, называемые керноскопами, диаметр которых составляет 57 мм (см. табл. 5.2), что соответствует выбранному конечному диаметру.

Диаметр приборов, применяемых для проведения инклинометрии и других геофизических исследований в буровых скважинах, не превышает 50 мм (см. табл. 5.2). Таким образом, принимаем конечный диаметр скважины равным 59 мм.

Интервалы скважины от 0 до 62 м, представленные глинистыми породами, необходимо перекрывать обсадными трубами. Для закрепления устья скважины, предохранения ее от размыва, отвода промывочной жидкости в желоба и обеспечения направления скважины в интервале 0-4 м необходимо установить и зацементировать направляющую.

Глубина бурения под следующую обсадную колонну должна превышать 62 м с таким расчетом, чтобы обсадные трубы были установлены в твердые монолитные породы. Принимаем глубину бурения равной 65 м.

Нижняя часть обсадной колонны должна быть зацементирована.

"Разведочное бурение" / А.Г. Калинин, О.В. Ошкордин, В.М. Питерский, Н.В. Соловьев, "Недра" М 2000

Вернуться в списку статей