Реферати українською » Геология » Буріння свердловин на воду


Реферат Буріння свердловин на воду

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Міністерство освіти і науки України

Національний гірничий університет

Кафедра техніки розвідки родовищ з корисними копалинами

>Пояснительная записка

по курсовому проекту за курсом

«Буріння свердловин на воду»

Студента групиРТ-01-1

>Алещева А.А.

Керівник курсового проекту:Acc. Хоменко В.Л.

Дніпропетровськ 2005 р.


Зміст

Запровадження

1.Геолого-технические умови буріння свердловини

2. Вибір і розрахунокводоприемной частини свердловини

3. Вибірводоподъемной установки

4. Вибір способу буріння, а проектна конструкція свердловини

5. Вибір бурового устаткування й інструмента

6. Вибір очисного агента

7. Технологія буріння

8. Розтин й освоєння водоносного горизонту

9. Монтаж фільтра і водопідйомної установки

10. Техніка безпеки

Список літератури


Запровадження

>Курсовое проектування з буріння свердловин на воду є важливим етапом підготовкою у студентів і має на меті закріплення теоретичних знань за курсом, вироблення навичок застосування цих знань на вирішення конкретних інженерних завдань комплексно.

>Курсовой проект включає пояснювальну записку і графічне додаток.Пояснительная записка повинен мати обсяг трохи більше 20-25 сторінок тексту на аркушах стандартного формату А4.

Цей курсової проект передбачає бурінняразведочно-експлуатационной свердловини для питного водопостачання, проектна глибина якої – 260 метрів.


1.Геолого-технические умови буріння свердловини

Цей геологічний розріз представлений такими породами: суглинок, крейда, лес, глина, вапняк, піщаник, аргіліт, пісок дрібнозернистий. Категорія побуримости -II-VII. При бурінні можливі такі ускладнення: звуження стовбура свердловини при набряканні глин, часткове поглинанняпромивочной рідини в вапняках.Геологический розріз й стисла його характеристика, куди входять потужності пластів і категорію порід побуримости наведені у графічної частини проекту наГТП.

>Водоносний обрій складниймелкозернистим піском. Має потужність 25 метрів. Категорія побуримости –II-ая. Глибина залягання покрівлі водоносного пласта 235 метрів. Проектний дебіт – 21м3/ч. Статичний та динамічний рівні відповідно рівні 19 і 40 метрів.

Глибина підошви шару Короткий опис Потужність шару Категорія побуримости Зонивозм. ускладнень
3 >Суглинок 3 II
26 Мел 23 III
46 >Суглинок 20 III
82 >Лесс 36 II
124 Глина 42 IV
157 Мел 33 III
196 >Известняк 39 VII >Част.погл.
216 >Песчаник 20 V
235 >Аргиллит 19 VI
260 Пісок дрібнозернистий 25 II
2. Вибір і розрахунокводоприемной частини свердловини

Типводоприемной частини залежить від характеру порід водоносного горизонту. Оскільки водоносний обрій складниймелкозернистим піскомII-ой категорії побуримости, то приймаємо фільтровуводоприемную частина. Відповідно до рекомендаціямиСНиПII-31-74 за вибором фільтрів приймаємо трубчастий фільтр зоднослойной гравійноїобсипкой.

Розрахунокводоприемной частини

Оскільки потужність пласта понад десять метрів, то приймаємо діаметрводоприемной частини, а розраховуємо довжину.

>L=Q/(B•d•Vф•W)

>Q – дебіт свердловини;d – діаметрводоприемной частини;Vф – допустима швидкість фільтрації води; W – шпаруватість фільтра. Приймаємо W рівної 1.

>Vф=65•3/Кф

>Кф – коефіцієнт фільтрації,м/сут; коефіцієнт фільтрації приймаємо рівним -Кф =5м/сут.

>Vф=65•3/ 5=111,2м3/сут = 4,7м3/ч

Діаметр каркаса фільтра за Держстандартом наобсадние труби приймаємо 114 мм.

>dф=(dк+2))=114+2•50=214 мм

>dк – діаметр каркаса

) - товщинаобсипкипринимаем=50 мм

>L=21/(3,14•0,214•4,7•1)=6,6 м

ПриймаємоL=7 м.

Діаметр отворів = 3•0,25=0,75

Довжинанадфильтровой труби приймається рівної з умови його виходу з під башмака експлуатаційної колони щонайменше ніж 5 м, виходячи з того приймаємо довжинунадфильтровой труби – 14,5 м.Длину відстійника приймаємо рівної9,5м.

Загальна довжина фільтра дорівнюватиме:

>Lф=7+14,5+9,5=30 м.

Перевірка фільтра з йоговодопропускной здібності: мало виконуватися умоваf>Q, своєю чергою

>f=Vф•d•B•L=4,7•0,214•7•3,14=22,11м3/ч

Фільтр задовольняє заданим умовам оскільки 22,11>21.

3. Вибірводоподъемной установки

Умова роботиводоподъемников під часоткачек і голову постійної експлуатації різні. У першому випадку вода, зазвичай, містить багато механічних домішок, у другому – повинна бути вільна від нього. Тривалістьоткачек порівняно з терміном експлуатації свердловини мізерно мала. З іншого боку, у процесіоткачек і кількість відібраної води та динамічний рівень сильно змінюються. Під час експлуатації вони близькі до постійному. Тож досвідченої відкачування доцільно використати у першу чергуерлифти, а постійної експлуатації насоси з вищим ККД. Відповідно до рекомендаціями за вибором типу водопідйомної установки для постійної експлуатації приймаємо заглибний відцентровий насос типуЭЦВ.

Розрахунокерлифта

1. Визначаємо глибину занурення змішувача від рівняизлива

>H=h•k

h – глибина динамічного рівня води від рівняизлива

>k – коефіцієнт занурення. приймаємо =2,5

>H=50•2,5=125 м.

2. Визначення питомої витрати повітря

>V0=h/(с•lg((h•(к-1)+10)/10))

з – коефіцієнт, залежить від коефіцієнта занурення = 13,1

>V0=50/(13,1•lg((50•(2,5-1)+10)/10))=4,11 м3 однією м3 піднятою води

3. Повний витрата повітря

>Wв=Q•V0/60

деQ – дебіт

>Wв=21•4,11/60=1,44м3/мин.

4.Пусковое тиск повітря

>р0=0,1•(к•h-h0+2)

деh0 – глибина статичного рівня води

>р0=0,1•(2,5•50-29+2)=9,8кг/см3

5. Робоча тиск повітря

>рр=0,1•[h•(k-1)+5]=0,1•[50•(2,5-1)+5]=8кг/см3

6. Витрата емульсії безпосередньо вище форсунки

>q1=(Q/3600)+(W/60•(рр-1))=(21/3600)+(1.44/60•(8-1))=0.0093 м3/с

7. Витрата емульсії приизливе


>q2=(Q/3600)+(W/60)=(21/3600)+(1,44/60)=0,0298 м3/с

8. Площа перерізу водопідйомної труби у форсунки

>w1=q1/v1=0,0093/2,1=0,0044 м2

>v1 – швидкість руху емульсії у форсунки. Приймаємо = 2,1 м/с

9. Площа перерізу водопідйомної труби уизлива

>w2=q2/v2=0,0298/7=0,0043 м2

>v1 – швидкість руху емульсії наизливе. Приймаємо = 7 м/с

10. Внутрішній діаметр водопідйомної труби

>d=/(4•w2/B)=/(4•0.0043/3.14)=0.074 м.

Приймаємо діаметрводоподъемних труб рівним 76 мм ГОСТ 6238-77.

Діаметрвоздухопроводних труб приймаємо рівним 27 мм ГОСТ 3262-75.

11. Продуктивність компресора:

>Wk=1,2•Wв=1,2•1,44=1,728м3/мин.

12. Робоча тиск компресора

>рк=рр+0,5=8+0,5=8,5кг/см3

13. Розрахункова потужність на валу компресора


>Nk=N0•pk•Wk=1,18•8,5•1,728=17,33 кВт

>N0 – питома потужність = 1,18 кВт.

14. Насправді ж потужність на валу компресора

>Nд=1,1•Nk=1,1•17,33=19,06 кВт.

15. Коефіцієнт корисної дії установки

>0=1000•Q•h/(1,36 •>Nд•75)=1000•21•50/(1,36•19,06•75•3600)=0.15

Приймаємо як компресора дляерлифта компресорКТ-7.

Розрахунокводоподъемника.

Вибір маркиводоподъемника визначається подебиту свердловини і натиску, який має розвинути насос.

>Нм=Нгд+Нвр

Нм –манометрический натиск

>Нгд – геодезична висота подачі

>Нвр – втрати напору

>Нгд=hд+hи=40+10=50 м.

>hи – висотаизлива

>hд – динамічний рівень

>hи – висотаизлива

>Нвр=0,1•Н=0,1•55=5,5 м.

М – довжина напірного трубопроводу.


М=Нгд+hз=50+5=55 м.

>hз –заглубление насоса під динамічний рівень, приймаємо =5м.

>Нм=Нгд+Нвр=50+5,5=65,5 м.

Експлуатаційні втрати:Не=0,08•Нм=0,08•65,5=5,24 м.

Загальний натиск дорівнюєНоб=Нм+Не=65,5+5,24=70,74 м.

З даних розрахунку напірної характеристики, яку треба забезпечити, приймаємо відцентровий заглибний насос маркиЭЦВ8-25-100, який задовольняє наших вимог.

Діаметр водопідйомної труби 76 мм.

Робоча характеристика насоса приведено в графічної частини проекту.

Модернізація насоса

Надлишок напору: )>Н=Ннм-Нм=100-70,74=29,26 м.

Напір, створюваний однієї щаблем насоса:Н1=Ннм/Nст=100/7=14,3 м.

Кількість орендованих щаблів: )>Nст =)>Н/Н1=29,26/14,3=2,046

Приймаємо )>Nст=2.

4. Вибір способу буріння, а проектна конструкція свердловини

Вибір способу буріння виготовляють основі попереднього вивченнягеолого-технических умов буріння, і навіть за ранішепробуренним на цій території свердловин і згідно з рекомендаціями щодо вибору способу буріння. Приймаємо роторний спосіб буріння з прямою промиванням.

буріння свердловина вода

Проектування конструкції свердловини прироторном способі буріння.

1. Діаметрводоприемной частини свердловини:

>dвч=214 мм.

2. Уточнюємо діаметр долота для бурінняводоприемной частини за Держстандартом на долота:dвч=214 мм.

3. Внутрішній діаметр експлуатаційної колони визначають з умови наявності зазору між долотом і колоною

>dек=dвч+8=214+8=222 мм.

4.Наружний діаметр експлуатаційної колони

Уточнюємо діаметр за Держстандартом.

>dеквн=259 мм.

>dекн=273 мм

5. Діаметр долота для буріння під експлуатаційну колону:

>dекд=dекм+2б

деdекм – діаметр муфти експлуатаційної колони

б – зазор між стінками свердловини і зовнішньої поверхнею муфти

>dекд=273+2•20=313 мм.

6. Діаметр долота для буріння під експлуатаційну колону уточнюють за Держстандартом:

>dекд=349,2 мм.

7. Внутрішній діаметр напрями:

>dнв=dекд +50=349,2+50=399,2 мм.

8. Уточнюємо внутрішній і зовнішнє діаметр напрями за Держстандартом наобсадние труби:

>dнв=406 мм.

>dнн=426 мм.

9. Вибираємо діаметр долота для буріння під напрям

>dнб=dнн +50=426+50=476 мм.

10. Уточнюємо діаметр долота для буріння під напрям за Держстандартом на долота:

>dнд=490 мм.

11. Глибину буріння під напрям приймаємоLн=6 м.

12. Довжина експлуатаційної колони

>Lек=Нкр+hз=235+1=236 м.

>Нкр – глибина покрівлі залягання водоносного горизонту.

>hз – глибиназаглубки в водоносний обрій.

5. Вибір бурового устаткування й інструмента

Вибір бурової установки здійснюється з такою розрахунком, щоб значення таких її параметрів технічної характеристики, як глибина буріння, початковий і кінцевий діаметри буріння відповідали (були більш чи рівні) значенням аналогічних параметрів конструкції свердловини. Виходячи із зазначеного вибираємо установкуУБВ-600.

 

Технічні характеристики бурової установкиУБВ-600.

Параметри Значення
Основний спосіб буріння Обертальний з промиванням
Глибина буріння 600 м. Діаметр 114 мм.

>Рекомендуемие діаметри свердловин, мм:

початковий-

кінцевий-

490

214

Транспортна база КрАЗ – 257 (2 шасі)
Силовий привід >ЯМЗ-238 2 двигуна150х2
Щогла >Телескопическая похила
Висота до осікронблока, м. 22,4
Довжинабурильнойтруби/свечи, м. 12
Механізм обертання >Ротор
Частота обертання (основні передачі), об./хв 105, 183
Кількість передач основних та допоміжних 2/3
>Крутящий момент,кгс•м 1700
>Буровой насос >9МГр-61 - 2 насоса
Подача максимальна,л/с 32
Тиск максимальне,кгс/см3 150
>Компрессор >КТ-7
Подача,м3/мин 5,3
Тиск,МПа 0,8

Проводимо перевірку установки на вантажопідйомність перевіркою умовиQk<[Q].

>Qk=q1•L• (>1-(рж/рм))=41,1•236(1-(1200/7850))=8251,7кг=8,286 т

>q1 – маса 1 метриобсадной колони

>рж ірм – щільності рідини і вони відповідно

L – довжина обсадних труб

8,286т<32 т

Установка підходить.

Діаметр бурильних труб вибираємо з умови:dбт=0,45•dд

Підводоприемную частина:

>dбт=0,45•214=96,3 мм.

Уточнюємо за Держстандартомdбт=102 мм.

Під експлуатаційну частина:

>dбт=0,45•349,2=157 мм.

Уточнюємо за Держстандартомdбт =168 мм.

Діаметр обтяжених бурильних труб

>dубт=(0,7-0,8)dд

Підводоприемную частина

>dвубт=0,7•214=149,8 мм.

Уточнюємо за Держстандартомdвубт=178 мм.

Під експлуатаційну:

>dекубт=0,7•349,2=244,4 мм.

Уточнюємо за Держстандартомdекубт=203 мм.

Вибір конкретних типорозмірівпородоразрушающего інструмента ввозяться залежність від властивостей гірських порід і діаметрів буріння по проектної конструкції свердловини за урахуванням існуючої номенклатури за діючими держі галузевимнормалям.

Приймаємо за Держстандартом 20692-75 такі долота:

Для буріння під напрям –Д490СГ.

Для буріння підЭксплуатационную колону –Б-349,2СЦВ.

Для буріння приймаємо долото3Л-214.

6. Вибір очисного агента

>Геологический розріз складний м'якими і середніми породами II – VII категорій побуримости. При бурінні можливі такі ускладнення: звуження стовбура свердловини при набряканні глин, часткове поглинання в вапняках, опаданняаргиллитов, поглинанняпромивочной рідини в пісках. Тож у інтервалі залягання цих порід передбачається застосування нормального глинистого розчину з такими властивостями: щільність 1,1 – 1,2г/см3; умовна в'язкість 20 – 22 з.; зміст піску трохи більше 4%;водоотдача 8 – 10 см3 за 30 хв; товщина глинистої палітурки 1 – 2 мм. Для отримання такого розчину треба додати реагентУЩР (15 – 20%).


7. Технологія буріння

 

Підготовчі роботи

Все бурове і допоміжне устаткування розміщають спеціальному майданчику.Размещаются заземлення, водні ємності,дом-общежитие, бурова установка.

Загальний порядок споруди свердловини.

>Забурка свердловини під напрям глибиною 6 метрів здійснюється долотом діаметром 490 мм. Отриманий інтервалобсаживается трубами діаметром 426 мм з повнимцементациейзатрубного простору.

Буріння по непродуктивнимтолщам в інтервалі 6 – 236 метрів ведеться долотом діаметром 349,2 мм із наступною установкою експлуатаційної колони діаметром 273 мм із виходом денну поверхню також із повноюцементациейзатрубного простору.

Подальше буріння до проектної глибини 260 м. ведеться за водоносної породі долотом діаметром 214 мм.

>Забурка свердловини під напрям.

>Осевая навантаження створюється власним вагою бурового снаряда.

Частота обертання приймається:n=105 об./хв.

Подачапромивочной рідини максимальна, але у вигляді одного насоса =32л/с.

Розрахунок цементування під напрям.

1. Щільність цементного розчину:рцр=рв•рц•(1+m)/(рв+m•рц),

дерв – щільність води

>рц – щільність цементу

>m –водоцементное ставлення

>рцр=3100•1000•(1+0,5)/(1000+0,5• 3100)=1830кг/м3

2. Необхідна кількість цементного розчину

>Vцр=0,785•[(к•D2-dн2)•hц+d2•h]


до – коефіцієнт, враховує можливе збільшення діаметра свердловини

D – діаметр свердловини, м

>dн – зовнішнє діаметр обсадних труб, м

>d – внутрішній діаметр обсадних труб, м

>hц – висота підйому цементу назатрубном просторі

h – висота цементного склянки

>Vцр=0,785•[(1,3•0,492-0,4262)•6+0,4062•5]=1,26 м3

3. Необхідна кількість сухого цементу

>Qц=кц•qц•Vцр

>кц – коефіцієнт, враховує втрати цементу.

>Qц=1,1•1,22•1,26=1,69 т.

4. Необхідний обсяг води

>Vв=(m•Qц)/ (>кц•рв)=(1,69•0,5)/(1,1•1)=0,77 м3

5. Кількістьпродавочной рідини

>Vпр=0,785•к2•d2•(L-h)=0,785•1,05•0,4062• (6-5)=0,136 м3

>к2 – коефіцієнт, враховує стисливість рідини

Буріння по непродуктивнимтолщам.

>Осевая навантаженнябкдет створюватисяУБТ діаметром 245 мм із як один метр трубиq1м=232даН, довжина необхідногоУБТ становитиме:

>Lубт=Р•к/(q1м•(1-рж/рм))


На інтервалі залягання порід I-IV категорій

>Р=руд•D=100•34,92=3490кг=3490даН.

ПриймаємоР=3500даН.

>Lубт=Р•к/(q1м•(1-рж/рм))=3500•1,25/(232•(1-1,2/7,85))=22,26 м

З урахуванням довжини свічки (12 м) приймаємо довжинуУБТ – 24 м.

Частота обертанняn=105 об./хв

На інтервалі залягання порід VI-VII категорій:

>Р=руд•D=200•34,92=6980кг=6980даН.

>Lубт=Р•к/(q1м•(1-рж/рм))=6980•1,25/(232•(1-1,2/7,85))=44,4 м

Приймаємо довжинуУБТ – 48 м.

Відповідно до технічної характеристикою установки приймаємоn=183 об./хв

>Q=0,785•(D2-d2) •>Vn

D - найбільший діаметр свердловини чи обсадних труб, м

>d - зовнішнє діаметр бурильних труб, м

>Vn - швидкість вранішнього потоку, м/с

>Q=0,785•(0,34922-0,1682)•0,2=0,015 м3/с; приймаємоQ=15л/с

Розрахунок цементування експлуатаційної колони.

1. Щільність цементного розчину:рцр=рв•рц•(1+m)/(рв+m•рц),

>рцр=3100•1000•(1+0,5)/(1000+0,5• 3100)=1830кг/м3

2. Необхідна кількість цементного розчину


>Vцр=0,785•[(к•D2-dн2)•hц+d2•h]

>Vцр=0,785•[(1,3•0,34922-0,2452)•236+0,23052•7]=18,46 м3

3. Необхідна кількість сухого цементу

>Qц=кц•qц•Vцр

>Qц=1,1•1,22•18,46=24,77 т.

4. Необхідний обсяг води

>Vв=(m•Qц)/ (>кц•рв)=(24,77•0,5)/(1,1•1)=11,26 м3

5. Кількістьпродавочной рідини

>Vпр=0,785•к2•d2•(L-h)=0,785•1,05•0,23052• (235-7)=9,985 м3

6. Тиск наоголовке свердловини наприкінці цементування на даний момент сходження пробок

>р=рг+g•(hц-h)•(pцр-pпр)

>рг - втрати на гідравлічне опір

>рг=0,001•L+0,8=0,001•236+0,8=1,035МПа

>р=1,035•106+9,8•(235-7)•(1830-1200)=2,443МПа

7. Сумарна продуктивність цементувальних агрегатів припродавке цементного розчину

>Q=0,785•(D2с-D2)•к•V=0,785•(0,34922-0,2452)•1,2•1,5=0,0873 м3/с


Задля більшої такий подачі приймаємо 3 цементувальних агрегату марки3ЦА-400 з максимальною подачею 0,033 м3/с.

8. Тривалість цементування свердловини:T=t1+t2+t3

>t1 – час закачування цементного розчину

>t2 – час установки верхньої пробки =15 хв

>t3 – часпродавки

>t1=Vцр/(n•qn)=18,46/(3•0,033)=186,46с=3,11 хв

>t3=Vпр/(n•qn)=9,985/(3•0,033)=100,86с=1,68 хв

>T=3,11+1,68+15=19,79 хв.

Час початкузагустевания цементного розчину має перевищувати тривалості цементування із 25-ма% запасом часу 19,79<60 умова виконується.

8. Розтин й освоєння водоносного горизонту

Виходячи з розуміння, що водоносний обрій складниймелкозернистим піском, приймаємо на розкриття продуктивного пласта обертальний спосіб буріння з прямою промиванням крейдяним розчином. Розчин має такі параметри:

Щільність,г/см3 – 1,35 – 1,4;

>Вязкость, з – 40 – 60;

>Статическое напруга зсуву,мгс/м2 – 100;

>Водоотдача,см3/30мин – 5 – 10.

Перевага цих розчинів у цьому, що утворена на стінках свердловини кірка легко руйнується при кислотною обробці пласта.

Під час підготовки до відкриттю проводять очищення відстійників, пристроїв відводу використаноїпромивочной рідини від гирла свердловини, перевіряють і готують фільтрову колону: встановлюютьцентрирующие ліхтарі, і нижній лівийпереходник зі зворотним клапаном, встановлюють сальник внадфильтровой частини.

Буріння поводоносному обрію.

>Осевая навантаження долото

>Р=р•D=50•21,4=1070кг=1070даН.

ПриймаємоР=1100даН.

>Осевая навантаження створюватиметьсяУБТ діаметром 178 мм із як один метр трубиq1м=202даН, довжина необхідногоУБТ становитиме:

>Lубт=Р•к/(q1м•(1-рж/рм))=1100•1,25/(202•(1-1,2/7,85))=8 м

З урахуванням довжини свічки (12 м) приймаємо довжинуУБТ – 12 м.

Частота обертання приймається мінімальнаn=105 об./хв

Витратапромивочной рідини

>Q=0,785•(0,2142-0,1022)•0,2=0,0055м3/с= 5,5л/с

Перед кожним нарощуваннямбурильной колони пройдений інтервал необхідно подолати 1-2 разу з максимальною промиванням.

9. Монтаж фільтра і водопідйомної установки

До установки насоса свердловину необхідно прокачатиерлифтом, т. до. його присутність серед ній піску і сміття неминуче призведе до аварії.

До монтажу насоса на свердловині слід перевірити, чи немає у ньомузаеданий і перекосів, які можуть виникнути внаслідок транспортування.

>Монтируют агрегат так.

1.Питающий кабель з'єднують звиводними кінцями електродвигуна пайки в сполучної гільзі, місця пайки старанно ізолюють.

2. Трубу з муфтоюввертивают у верхній патрубок насоса вщерть ізастопоривают двома гвинтами.

3.Монтажний хомут закріплюють на трубі в торці муфти і під'єднують металевими стропами до гаку талі чи.

4. Агрегат піднімають в вертикальне ситуацію

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація