Параметры выбора буровых установок

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:

Q_{б.к max}≤(H_усл+0,1Н_усл)300,                   (8.1)

где Q_{б.к max} - максимальный вес бурильной колонны; H_усл - 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

Q_б.к или Q_о.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 (Н_усл=5000) при весе 1 м бурильных труб 270 и 360 Н/м.

Решение: по формуле (8.1.)

Q_{б.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 обсадной колонны	Диаметр, dk, мм	Толщина стенок, мм	Глубина спуска, м	Вес 1 м, q, Н/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 (d_в.у=80мм, q_y=1,53кН/м).

Район буровых работ электроэнергией необеспечен. Р

Решение: Вес кондуктора составит Q_k= l_kq_k = 450-825≈0.4 МН.

Вес промежуточной колонны Q_n =l_nq_n=3500∙569≈2МН.

Вес эксплуатационной колонны Q_э=l_эq_э = 4500 • 313 = 1.41МН .

Вес бурильной колонны с УБТ Q_б.т+ Q_у = l_бq_б + l_уq_у = 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.