Автор попросил себя не называть...Реферат писался для 2х учеников бурового техникума. Ученики получили корочки, но не знания. Надеюсь кому-нибудь пригодится.

Технология бурения скважин в условиях Сокольско – Ситовского месторождения»

Введение

Сокольско Ситовское месторождение флюсовых известняков является мощной сырьевой базой, обеспечивающей преимущественно потребности ОАО «НЛМК» во флюсовом сырье. Разработку месторождения осуществляет ОАО «Стагдок» ежегодно производя порядка 2.5 млн. тонн готовой продукции.

Для успешного производства и дальнейшего увеличения объемов производимой продукции необходима максимально точная геологическая картина месторождения. В ходе разведки месторождения, сторонней организацией ОАО «Липецкгеология», осуществлялась бурение разведочных скважин с шагом в 200м. В целях улучшения детализации уже имеющихся данных руководством компании ОАО Стагдок было принято решение – проведение эксплуатационной разведки месторождения с последующим сгущением сетки скважин. Полученная сетка эксплоразведочных скважин, с шагом в 50м, обеспечит более детальную геологическую картину, что в свою очередь поможет эффективнее планировать и осуществлять отработку Сокольско-Ситовского месторождения.

Эксплуатационная разведка месторождения ведется с 2011 года, в ходе работ было пробурено 60 скважин. Бурение производится установкой УРБ 5аг, колонковым способом с отбором керна. Полученный керн из скважин документируется и на основании этих данных геологами составляется отчет по эксплатационной разведке. Отчет по эксплоразведке является важным дополнением к геологическому отчету Сокольско ситовского месторождения, что многократно улучшает понимание геологических и технических условий при дальнейшей разработке запасов флюсовых известняков.

Процесс бурения эксплоразведочных скважин в достаточной мере сложный и опасный, это предусматривает наличие должной квалификации   экипажа буровой установки. Особое внимание уделяется технике безопасности и охране труда, в связи с этим персонал имея должную квалификацию, должен проходить плановые аттестации.

Целью написания данной работы стали анализ и обобщение знаний, которые мы получили в процессе обучения, применительно к условиям работ в нашей компании. В дальнейшем полученные знания помогут безопасно и эффективно осуществлять нашу главную задачу – бурение скважин, что в свою очередь позволит другим участникам процесса отработки месторождения решать свои задачи более эффективно.

                 1.  Общие сведения о месторождение

Сокольско ситовское месторождение было выявлено  в ходе геологоразведочных работ проводимых в 1956 году трестом «Мосгеолнеруд» как месторождение цементного сырья. Позднее были произведены геологоразведочные работы для оценки известняков в качестве флюсовых. В 1966 году Государственная Комиссия по Запасам утвердила на баланс запасы известняков как цементное сырье в естественном виде и как флюсовое, с последующей обогащаемостью. Далее проводились работы по доизучению месторождения, также по определению санитарно охранной зоны вод елецко задонского водоносного горизонта.

Разработка Ситовского участка известняков была начата Студеновским рудоуправлением (ныне ОАО «Стагдок») в 1983 году.  До 1991г. добыча велась 3-мя уступами: +128м, +117м, +108м. В настоящее время отработка производится 2-мя уступами: +125м и +106м. Перед непосредственной добычей известняка производятся вскрышные работы, где со всей площади происходит снятие и дальнейшее складирование чернозема, и последующее снятие песчано-глинистых пород, вывоз в отвалы. Добыча известняка осуществляется буро-взрывным способом, отгрузка взорванной массы производится экскаваторами ЭКГ, транспортировка известняка на обогатительную фабрику осуществляется автосамосвалами БЕЛАЗ. Отгрузка готовой продукции потребителям происходит из бункеров в железнодорожные составы, так же погрузчиком ЭКГ в автотранспорт.

В геологическом строение на, изученную глубину, принимают участие глинисто-карбонатные породы верхнего девона, в составе  которых  карбонатно-глинистые породы задонского, елецкого и лебедянского горизонтов. Наглядно геологическое строение можно увидеть в стратиграфической колонке (рис. 1).  К полезной толще ситовского горизонта отнесены известняки елецкого и лебедянского горизонтов, залегающие на 2 метра выше елецко-задонского водоносного горизонта, на абсолютной отметке +106м. По форме залегания полезная толща представляет собой крупную пластовую залежь, изометричной формы размерами 2,4*1,2 км, площадь составляет  3014км². Поверхность полезной толщи имеет довольно сложную форму, образованную в результате длительных, эрозионно-карстовых процессов. На большей части месторождения кровля  полезной толщи залегает на отметках 128-136м, при колебании от 118.3 до 140.2м. Подошва полезной толщи ограничивается положением уровня водоносного горизонта, при отработке сохраняется предохранительный целик в 2м.

По подведенным параметрам Сокольско-Ситовское месторождение известняков является крупным (запасы более 100млн тонн.) Все подобные месторождения в Липецкой области по классификации запасов относятся к первой группе месторождений.

Рис1. Стратиграфическая колонка Ситовского месторождения.

2. Технические средства применяемые при ведении

геологоразведочных работ

Ведение геологоразведочных работ выполняется в несколько стадий:

1. Разметка сетки скважин
2. Бурение и ликвидация скважин
3. Документация скважин (геологическое описание керна скважин)
4. Написания геологического отчета.

Мы остановимся на пункте под №2 так, как он является нашей непосредственной обязанностью в ходе ведения геологоразведки.

Бурение геологоразведочных и наблюдательных скважин осуществляется буровой установкой УРБ-5аг, экипаж которой представлен машинистом и помощником машиниста. Установка разведочного бурения с гидравлическим подвижным вращателем, так же выполняет задачи  по бурению скважин на воду, и инженерно-геологических изысканий. Очистка забоя производится путем промывки, продувки или транспортировки разрушенной породы на поверхность шнеками. Мачта имеет усиленную ферменную конструкцию высотой 10,5 м, что позволяет использовать 6-ти метровую бурильную трубу, для более высокой производительности. Комплектация рабочей лебедкой и гидравлическим откидным вращателем, позволяет производить ударно-канатное бурение, ремонт эксплуатационных скважин, работы связанные с транспортировкой вспомогательного оборудования и другие работы. Механизмы установки смонтированы на собственной раме, установленной на шасси автомобиля (обычно шасси высокой проходимости 6/6, по выбору Заказчика) и приводятся в действие от двигателя шасси. Управление установкой полностью гидрофицировано и сконцентрировано на пульте бурового мастера.  Технические характеристики установки разведочного бурения УРБ-5АГ приведены в табице 1:

Таблица 1. характеристики установки разведочного бурения УРБ-5АГ

Установка УРБ-5аг  оснащена компрессором компрессором КВ 10.10  который предназначен для снабжения сжатым воздухом, буровых установок, пневмоинструмента, пневмоприводов, оборудования по дробеструйной обработке различных поверхностей, бурового оборудования. Диапазон рабочих температур:
- в стандартном исполнении от -15°С до +40°С
- в специальном исполнении от -35°С до +45°С. Технические характеристики приведены в таблице 2.

В ходе проведения нами буровых работ, применяется при продувке скважин в процессе шарошечного и колонкового бурения неглубоких скважин.

Таблица 2. Технические характеристики КВ 10.10

При бурении разведочных скважин так же используются необходимые расходные материалы, представленные в таблице 3:

Таблица 1. Нормы и лимиты на разведочное бурение.

Таким образом, имея необходимые технические средства, можем приступать к выполнению  основного этапа геологической и эксплуатационной разведке месторождения – бурению разведочных и наблюдательных скважин

3. Геолого-технические условия бурения скважин.

Строение будущих скважин определяется из геологических условий участка, где будут проводиться геологоразведочные работы.

Закладывается оптимальная конструкция скважины где указываются: начальный, промежуточный и конечный диаметр применяемого породоразрушающего инструмента, диаметры и длина обсадных колонн, глубина скважины, места и способы тампонирования, допустимые искривления. Исходными данными для составления конструкции скважины являются физико-механические свойства пород геологического разреза, цель и способ бурения скважины, ее глубина и конечный диаметр, требуемый выход керна, указываемые в ГТН (рис 2) на проведение работ.

Рис. 2 Геолого-технический наряд

Разработку конструкции скважины ведут одновременно «снизу – вверх» и «сверху – вниз». При ходе снизу – вверх предусматривают минимальные диаметры участков скважины, глубины смены диаметров и постановки обсадных колонн. При ходе  сверху – вниз предусматривают  оборудование устья скважины, количество обсадных колонн и глубины их постановки;  диаметры труб обсадных колонн проставляют после состыковки. Обсадная колонна должна перекрывать всю толщу рыхлых, песчано-глинистых пород, во избежание обрушения стенок скважины.

Конечный диаметр скважины обусловлен минимально допустимым диаметром керна по последнему пласту полезного ископаемого (вышележащие пласты полезного ископаемого всегда будут перебурены снарядом такого же или большего диаметра), обеспечивающего необходимую достоверность опробования.  В ходе эксплуатационной разведки Ситовского месторождения выбран оптимальный минимальный диаметр проходки по известнякам – 89мм.

4. Технология бурения скважин

В условиях Сокольско-Ситовского месторождения бурение осуществляется колонковым способом с применением твердосплавных  коронок, с использованием промывочной жидкости. Бурение твердосплавными коронками рекомендуется производить в горных породах  от I до VIII категории по буримости (Флюсовые известняки Ситовского месторождения имеют III). В качестве очистных агентов используют глинистые растворы, воду или сжатый воздух. Важнейшим параметром режима бурения при использовании твердосплавных коронок является осевая нагрузка на коронку, которая определяется из расчета удельной нагрузки на торцевой резец, которая составляет для ребристых коронок типа М в породах II-III  категории буримости 0,4-0,5 кН,  а в породах IV-V категорий буримости – до 0,6-0,8  кН. По опыту предыдущих работ одной коронки хватает на 100-150м проходки по известнякам. В процессе бурения твердосплавные резцы в коронках типа М и СМ изнашиваются и на них образуются «площадки затупления». В связи с этим площадь твердосплавных резцов, контактирующих с породой, увеличивается, что вызывает падение механической скорости бурения. В таких случаях рекомендуется увеличение осевого усилия с тем, чтобы обеспечить достижение первоначальной скорости бурения.

При бурение наблюдательных и гидрогеологических скважин  может быть применена технология бескернового бурения с использованием шнеков или шарошек, различающиеся по типам в зависимости от категории по буримости и физико-механическим свойствам разбуриваемых горных пород. При бескерновом бурении скорость проходки значительно увеличивается, забой скважины очищается от шлама разбуренной породы потоком промывочной жидкости, сжатым воздухом или другими очистными агентами, которые подводятся к забою через каналы в долоте. При этом поверхность забоя, зубья шарошек и лезвия долот очищаются от налипшей разбуренной породы. В зависимости от конструкции долот потоки очистных агентов направляются в периферийные участки, в центральную часть, на конуса шарошек и в пространство между ними. При недостаточной интенсивности очистки забоя разбуренная порода дополнительно измельчается зубьями шарошек, на что расходуется дополнительная энергия, снижается механическая скорость бурения и ресурс долота. Наилучшие показатели бурения достигаются при использовании для очистки забоя сжатого воздуха. Шнековое бурение  используется  для проходки скважин  глубиной  до 50 (реже до 100-120м), диаметром от 60 до 600-800 мм в мягких и рыхлых породах, а также в породах средней твёрдости, при ведении сейсморазведочных, геологоразведочных, взрывных работ, а также инженерно-геологи-ческих изысканиях, сооружении гидрогеологических  скважин. Шнековое бурение эффективно при проходке вскрышных пород в мягких (I-III) и средней твёрдости (IV-VI) породах на небольшую глубину; при этом обеспечивается высокая механическая скорость проходки, отпадает необходимость в промывке скважины. Большие механические скорости обеспечиваются потому как долото не перемалывает и не истирает уже отделенную от забоя породу.

Основным фактическим материалом для ведения геологоразведочных работ является керн скважин, добытый при колонковом бурении. На основании его характеристик строятся графические материалы разведки месторождения и пишется геологический отчет. Физические и химические свойства полезного ископаемого и, прежде всего, содержание в нем полезных компонентов определяются в процессе лабораторных испытаний проб из керна скважин. Отбираемые пробы подвергаются химическому и физическому анализу, результаты которого принимаются за основу для качественной характеристики месторождения и для подсчета запасов полезного ископаемого. При недостаточном выходе керна в пробу может отбираться буровой шлам. Для  изучения  геологического  строения  того или иного месторождения требуется получение кернового материала в необходимом количестве и нужного качества. При этом под качеством керна подразумевается степень сохранения в керне в неизменном, в ненарушенном виде структуры, текстуры, трещеноватости и других геологических характеристик буримой породы; основным требованием к выходу керна и его качеству является обеспечение необходимой геологической информации, т.е. керн должен быть представительным, а именно достаточным для характеристики разбуриваемых пород. Представительность керновых проб в большой степени зависит от полноты выхода керна, поэтому очень важно правильно определять процент его выхода. На предприятии ОАО «Стагдок», при ведении буровых работ выход керна должен быть не менее 80 %. Работа с керном (отбор, укладка, этикетирование, отбор проб и сокращение керна, его хранение и ликвидация, ведение геологической документации) регламентируется «Инструкцией», контролируется геологической службой предприятия. Керн выкладывается сверху вниз и слева на право, с учетом пустых прослоев, метр в метр в соответствии с пробуренной глубиной. Подсчет процентного выхода керна производится геологической службой. Этикетирование керна производится через каждый  пробуренный метр. В этикетке указывается № скважин, глубина пробуренной заходки, дата выкладки керна. На ящиках с керном указываются направление выкладки и номер ящика. Ликвидация керна производится после описания, опробования и указания на ликвидацию геологической службой.

После извлечения и документации керна геологической скважины или непригодного технического состояния наблюдательной скважины ее необходимо ликвидировать в соответствии с требованиями Федеральных законов «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ от 21.07.97, «О недрах» с учетом Федерального закона от 03.03.95 № 27-ФЗ «О внесении изменений и дополнений в Закон Российской Федерации «О недрах», «О соглашениях о разделе продукции» с учетом Федерального закона от 10.02.99 № 32-ФЗ «О внесении в законодательные акты Российской Федерации изменений и дополнений, вытекающих из Федерального закона «О соглашениях о разделе продукции» и Положения о Федеральном горном и промышленном надзоре России, утвержденного Указом Президента Российской Федерации от 18.02.93 № 234. Ликвидация скважин осуществляется по решению геологической службы компании ОАО «Стагдок», в соответствии с проектной документацией устанавливаются сроки.

В проектной документации присутствуют следующие разделы:

– общая пояснительная записка. Обоснование критериев ликвидации скважины;

– технологические и технические решения по ликвидации скважины;

– порядок организации работ по ликвидации скважины;

– мероприятия по охране недр, окружающей среды и обеспечению промышленной безопасности;

– сметный расчет.

Структура и состав проектной документации на консервацию скважины должны включать следующие разделы:

– общая пояснительная записка. Варианты консервации (в процессе и по завершению строительства, эксплуатации). Сезонная консервация;

– технологические и технические решения по консервации скважины, оборудованию их устья;

– порядок организации работ по консервации скважины и обеспечению промышленной безопасности;

– мероприятия по охране недр и окружающей среды;

– сметный расчет.

Все ликвидируемые скважины в зависимости от причин ликвидации подразделяются на категории:

I – выполнившие свое назначение;

II – ликвидируемые по геологическим причинам;

III – ликвидируемые по техническим причинам;

IV – ликвидируемые по технологическим, экологическим и другим причинам.

В нашем варианте чаще всего предусматриваются I и II пункты.

5. Промышленная и экологическая безопасность буровых работ

На предприятие ОАО «Стагдок» повышенное внимание уделяется промышленной  и экологической безопасности, поэтому перед тем как приступить к работе необходимо пройти ряд допускных мероприятий. Отделом промышленной безопасности и охраны труда ежегодно проводятся плановые аттестации на допуск к опасным производственным участкам. Аттестация включает в себя экзамен, который проверяет знания основных мер безопасности при работе в цехах. При не прохождении аттестационного экзамена работник до до работы не допускается.   Категорически запрещается употребление алкоголя на рабочих местах, так же появление на работе сотрудников в состоянии алкогольного или наркотического опьянения. Для контроля состояния работников проводятся плановые и внеплановые медицинские осмотры, при выявлении у работника хотя бы незначительного факта употребления алкоголя, составляется акт нарушения и работник получает суровые взыскания, вплоть до увольнения. Получив все необходимые допуски работник ежесуточно получает наряд на выполнения работ, не получив наряд до работы не допускается. При проведении работ необходимо иметь набор индивидуальных средств защиты, контроль за их применением, осуществляется мастерами.

Комплекс необходимых мер безопасности при бурении скважин. В процессе проходки ствола скважины должны постоянно контролироваться следующие факторы:

- расход бурового раствора на входе и выходе из сква­жины;

- уровень раствора в приемных емкостях в процессе уг­лубления, при промывках скважины и проведении спуско-коподъемных операций;

- крутящий момент на роторе при роторном способе бурения.

- При проведении ремонтно-изоляционных ра­бот запрещается перфорация обсадных колонн в интервале

- Перед спуском в скважину нестандартного ава­рийного инструмента должен быть подготовлен эскиз этого инструмента с указанием необходимых размеров и долж­но быть зафиксировано его местоположение в компоновке бурильной колонны.

-  Буровой мастер должен представлять руко­водству буровой организации суточный рапорт о прове­денных работах.

- Форма суточного рапорта устанавливается  ор­ганизацией с учетом включения в его состав необходимых данных для технического расследования и установления причин аварий, осложнений и возникновения внештат­ных ситуаций.

- Периодичность и регистрация инструктажа на рабочем месте в период проходки ствола скважины ус­танавливаются буровой организацией с учетом действую­щих нормативов в этой области.

- Ведение спускоподъемных операций должно осуществляться с использованием механизмов для свинчивания-развинчивания труб и специальных приспособ­лений.

- Между бурильщиком и верховым рабочим должна быть обеспечена надежная связь, в том числе путем установле­ния четкого порядка обмена сигналами между верховым рабочим и бурильщиком.

- Крепить и раскреплять резьбовые соединения бурильных труб и других элементов компоновки буриль­ной колонны вращением ротора запрещается.

- Подводить машинные и автоматические ключи к колонне бурильных (обсадных) труб разрешается только после посадки их на клинья или элеватор.

- При появлении посадок во время спуска буриль­ной колонны следует произвести промывку и проработку ствола скважины в интервалах посадок.

- На устье необходимо устанавливать устройс­тво, предупреждающее падение посторонних предметов в скважину при отсутствии в ней колонны труб и при спус­коподъемных операциях.

- Свечи бурильных и утяжеленных бурильных труб, устанавливаемые в вышке, должны страховаться от выпадения из-за пальца.

- Буровая бригада ежесменно должна проводить профилактический осмотр подъемного оборудования (ле­бедки, талевого блока, крюка, крюкоблока, вертлюга, штропов, талевого каната и устройств для его крепления, элеваторов, спайдеров, предохранительных устройств, бло­кировок и др.) с записью в журнале.

- Режимы подъема ненагруженного элеватора, а также снятие с ротора колонны бурильных и обсадных труб должны исключать возможность раскачивания тале­вой системы.

- Тип и свойства бурового раствора должны со­ответствовать рабочему проекту и в комплексе с техноло­гическими мероприятиями, регламентирующими процесс проходки ствола, обеспечивать безаварийные условия бу­рения с высокими технико-экономическими показателями и минимальным ущербом окружающей среде.

- Перед подготовкой ствола скважины к спуску колонны должен быть проведен, комплекс электрометри­ческих работ и других исследований, необходимых для детального планирования процесса крепления.

Кроме соблюдения норм промышленной безопасности так же немаловажным является соблюдение правил экологической безопасности при выполнении геологоразведочных работ. Главной задачей является осуществление всего комплекса необходимых мероприятий по предотвращению и уменьшению загрязнения недр, водных ресурсов, земель, атмосферного воздуха, леса, растительности и охране животного мира. Управление работами по обеспечению экологической безопасности должно быть организовано таким образом, чтобы были созданы все условия для безусловного выполнения норм и требований, исключающих, предотвращающих и минимизирующих загрязнение объектов окружающей среды при буровых и им сопутствующих работах. Для решения задач управления экологической безопасностью в нашей организации создана соответствующая структура управления работами по охране окружающей среды (Лаборатория охраны окружающей среды), в том числе и при бурении. Координация деятельности всех подразделений и методическое управление охраной окружавшей среды в нашей организации осуществляется, в зависимости от объемов выполняемых работ, или структурным подразделением, определяемым руководителем организации, главным инженером и инженером-экологом, назначаемым администрацией организации. Общее руководство деятельностью организации по экологической безопасности осуществятся руководителем организации, персональную ответственность за соблюдение природоохранного законодательства несет главный инженер организации, а контрольные функции выполняет инженер-эколог.

Заключение

Нами пройден курс обучения и основные принципы работы в условиях Сокольско-Ситовского месторождения освещены в данной работе. Несомненно, эта необходимая база теоретических знаний будет являться основополагающей ступенью для освоения практических навыков в непростом деле – бурения геологических и наблюдательных скважин в условиях данного месторождения.

Список используемой литературы

1. Воздвиженский Б.И. Разведочное бурение. М., Недра, 1979.
2. Отчет о доразведке и переоценке Ситовского участка флюсовых известняков Сокольско ситовского месторождения, 2000.
3. Сводка основных правил безопасного поведения  работников ОАО «Стагдок»
4. ПБ 08-37-2005 Правила безопасности при геологоразведочных работах