Бурение на твердые и полезные ископаемые
Практикум
По бурению геологоразведочных скважин
на твердые полезные ископаемые.
(Бурение на ТПИ).
Учебное пособие для студентов МГРИ-РГГРУ
Специализации 130203 Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых
Часть 1
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение………………………………………………………………..3
1.Буровой инструмент……………………………………………………5
1. 1. Технологический буровой инструмент……………………………5
1. 2. Вспомогательный буровой инструмент………………………….27
1. 3. Специальный буровой инструмент………………………………36
1. 4. Аварийный буровой инструмент…………………………………37
2. Буровое оборудование…………………………………………..…..44
2. 1. Буровой станок (установка)………………………………………45
2.1.1. Буровые станки (установки) с вращателем роторного типа….52
2.1.2. Буровые станки с вращателем шпиндельного типа……………53
2.1.3. Буровые станки с подвижным вращателем…………………….66
2. 2. Буровые насосы……………………………………………………85
2. 3. Буровые мачты и вышки……………………………………… . 90
Введение
Специалист инженер-буровик — инженер технолог по бурению разведочных скважин, должен изучать, знать и понимать технику и технологию бурения геологоразведочных скважин, в том числе при разведке твердых полезных ископаемых – ТПИ. Техника и технология две стороны курса «Бурение на ТПИ» – техника изучается на практических занятиях и на учебных и производственных буровых практиках, технология на лекциях, на учебной исследовательской буровой и на производственных практиках.
Практикум предназначен для помощи студентам при освоении курса в добавление к учебникам и справочникам. Поэтому в нем даются разъяснения работы технических средств и для лучшего усвоения допущены некоторые повторения. Следует иметь в виду, что освоение применения бурового инструмента и понимание работы буровых установок поможет при изучении техники бурении я гидрогеологических и нефтегазовых скважин.
Для более четкого восприятия курса вначале рассмотрим значение основных терминов, определяющих технические средства, используемые при бурении геологоразведочных скважин:
(Стр. 3, 4, далее буровой снаряд –стр.15, 16, 17, 18, 19; далее вспомогательный и аварийный инструмент – стр. 28, 31, 34, 38,39. распечатать в конспект, размеры скважин и колонковых труб, выделенных жирным шрифтом знать наизусть).
Технические средства для бурения это: буровое оборудование, включая транспортные средства, на которых оно смонтировано, средства энергообеспечения, буровой инструмент, контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации и управления (КИП и САиУ)
1 Буровое оборудование – совокупность агрегатов, механизмов и сооружений, предназначенных для сооружения буровых скважин: буровая установка плюс, специальное оборудование, например, для приготовления очистных агентов, очистки очистных агентов и.т.п., не входящее в буровую установку, а также, при необходимости, общетехническое оборудование такое, как компрессор, дизельэлектростанция и др..
2 Буровая установка – комплекс механизмов и сооружений необходимых и достаточных для бурения скважины.
Буровые установки бывают единые и сборные.
В единой буровой установке все механизмы и сооружения собраны на одном основании (чаще всего транспортном средстве или основании) и представляют единое целое, т.е. здесь нет отдельно бурового станка. Обычно это самоходные буровые установки (СБУ) или передвижные установки (ПБУ).
В сборную буровую установку входят самостоятельные единицы бурового оборудования, выпускаемые отдельно (обычно – буровой станок, буровой насос, буровая мачта или вышка).
3 Буровой агрегат –комплект оборудования для бурения скважин, включающий буровой станок,буровой насос, иногда компрессор,с приводными двигателями.
4 Буровой станок– единица оборудования, состоящая из механизмов, обеспечивающих выполнение операций по бурению и оборудованию скважин
5 Буровой насос – насос, предназначенный для подачи на забой скважины промывочной жидкости или участвующий в создании и подачи на забой газожидкостных смесей. (Неверно – «грязевый насос», «промывочный насос»).
6 Буровая мачтаиливышка –сооружение, входящее в состав буровой установки предназначенное для выполнения спуско-подъемных операций с буровым снарядом, обсадными трубами, и для других грузоподъемных работ,
а также для направления движения подвижного вращателя, (в станках с подвижным вращателем).
7 Буровой инструмент —группы инструмента, участвующие в бурении и оборудовании скважины, а также применяющиеся для выполнения вспомогательных работ, связанных с бурением, специальных и аварийных работ в скважине. Буровой инструмент подразделяется на технологический, вспомогательный, аварийный и специальный.
8. Технологический буровой инструмент –группа инструмента непосредственно участвующая в процессе бурения.
9. Вспомогательный буровой инструмент – инструмент, применяющийся для работы с технологическим инструментом (главным образом для спуско-подъемных операций, сборки и разборки технологического инструмента).
10. Аварийный буровой инструмент –инструмент,предназначенный для ликвидации аварий в скважине.
11. Специальный буровой инструмент – инструмент для выполнения специальных работ в скважине (Закрепление стенок скважины, инструмент для направленного бурения и инструмент для борьбы с осложнениями в скважине).
Геологоразведочные скважины на твердые полезные ископаемые в абсолютном большинстве проходятся с помощью механического вращательного бурения с циркуляцией очистного агента. Геологоразведочные скважины на ТПИ с диаметрами ствола скважины от 46 мм до151мм (диаметры скважин 26 и 36 мм применяются очень редко, только для очень маленьких скважин при поисково-съемочных работах), имеют глубины от первых десятков до 3500 м (в нашей стране). Самая глубокая геологоразведочная скважина на ТПИ пробурена в Ю.А.Р. в 1986 году и имеет глубину 5442 м!
Процесс бурения (углубки) скважины заключается в разрушении породы на забое скважины вращающимся породоразрушающим инструментом (ПРИ), вращение на которой при бурении на ТПИ передается от бурового станка с поверхности с помощью колонны бурильных труб. Следовательно, ПРИ и бурильные трубы играют не менее ответственную роль, чем буровой станок.
Для лучшего понимания функционирования технических средств бурения геологоразведочных скважин, изучение их целесообразнее начинать с технологического бурового инструмента, после чего более понятно устройство и функциональность бурового оборудования.
1. Буровой инструмент.
Буровой инструмент – это совокупность технических средств, (кроме оборудования и сооружений), используемых в процессе бурения скважины, при выполнении вспомогательных операций и специальных работ в скважине, а также для преодоления геологических осложнений и ликвидации аварий в скважине. В соответствии с назначением буровой инструмент делится на четыре группы: технологический, вспомогательный, специальный и аварийный.
Источник
MКC 73.100.30
ОКП 36 6220
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством геологии СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 28.12.91 N 2252
3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
5. Ограничение срока действия снято по протоколу N 4-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)
6. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2004 г.
Настоящий стандарт распространяется на установки и станки для геологоразведочного бурения на твердые полезные ископаемые.
Стандарт не распространяется на буровые установки и станки с безлебедочным подъемником, а также на буровые установки и станки для подземного бурения.
Требования, установленные п.1 (кроме пп.1.5 и 2.6 таблицы) и п.2, являются обязательными для базовых моделей установок и станков; другие требования настоящего стандарта являются рекомендуемыми.
1. Основные параметры буровых установок и станков должны соответствовать указанным в таблице.
2. Установки и станки для бурения на твердые полезные ископаемые должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.108.
Наименование параметра | Значения параметра по классам | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
1. Параметры буровых установок | ||||||||
1.1. Грузоподъемность на крюке, т | 0,125 | 0,630 | 2,000 | 3,800 | 5,000 | 8,000 | 12,500 | 20,000 |
1.2. Наибольшее тяговое усилие на крюке, кН (тс) | 2 (0,2) | 10 (1,0) | 32 (3,2) | 50 (5,0) | 80 (8,0) | — | 200 (20,0) | 320 (32,0) |
1.3. Углы бурения, радиан (град) | 1,22-1,57 (70-90) | 1,31-1,57 (75-90) | 1,57 (90) 1,57 (90) | |||||
1.4. Длина свечи, м | 1,6-3,0 | 3,0-4,7 | 6,2-9,5 | 6,2-14,0 | — | 14,0-24,0 | ||
1.5. Номинальная глубина скважины, м | 25 | 100 | 300 | 500 | 800 | — | 2000 | 3000 |
2. Параметры буровых станков | ||||||||
2.1. Грузоподъемность лебедки, т | 0,125 | 0,330 | 1,000 | 1,600 | 2,500 | — | 3,200 | 3,300 |
2.2 Наибольшее тяговое усилие, лебедки, кН (тс) | 2,0 (0,2) | 5,0 (0,5) | 16 (1,6) | 25 (2,5) | 40 (4,0) | — | 50 (5,0) | 53,3 (5,3) |
2.3. Скорость навивки каната на барабан лебедки, м/с: | ||||||||
— наименьшая, не более | — | 1,2 | 1,1 | 0,9 | 0,8 | — | 1,2 | 1,5 |
— наибольшая, не менее | — | 2,4 | 2,8 | 6,0 | 9,0 | |||
2.4. Частота вращения шпинделя вращателя, с(об/мин): | ||||||||
— наименьшая, не более | 4,0 (250,0) | 3,3 (200,0) | 2,7 (160,0) | — | 2,7 (160,0) | |||
— наибольшая, не менее | 20,0 (1200,0) | 25,0 (1500,0) | — | 25,0 (1500,0) | 20,0 (1200,0) | |||
2.5. Углы поворота вращателя, радиан (град) | — | 0-1,57 (0-90) | — | 0-1,57 (0-90) | — | |||
2.6. Мощность приводного двигателя, кВт, не менее | 3 | 11 | 15 | 22 | 30 | — | 55 | 75 |
_______________ Допускаемые отклонения грузоподъемности на крюке в пределах ±10%. Грузоподъемность на крюке соответствует массе (в воздухе) бурового снаряда, требуемого для бурения скважины номинальной глубины (стальные бурильные трубы диаметром: 33,5 мм для установок 1-го класса; 42 мм по ГОСТ 8467 для установок 2-го класса; 50 мм по ГОСТ 7909 с замками по ГОСТ 7918 для установок остальных классов). Наибольшее тяговое усилие на крюке учитывает дополнительные усилия, возникающие при подъеме бурового снаряда (сопротивление трению, прихваты и др.). Допускаемые отклонения наибольшего тягового усилия на крюке от установленного значения минус 10%. При создании модификации буровых установок значение параметра устанавливается по согласованию с заказчиком. Длина свечи определяет канатоемкость лебедки и размеры мачты. Номинальная глубина скважины определяет глубину скважины, которая может быть достигнута при массе бурового снаряда, соответствующей грузоподъемности на крюке. Номинальная глубина скважины приведена для справок. По согласованию с потребителем (заказчиком) модификации могут отличаться от базовой модели любым параметром, кроме грузоподъемности. Для достижения указанных значений частоты вращения допускается применение сменных элементов трансмиссии или выпуск специализированных модификаций станков. Допускаемые отклонения от наибольшей частоты вращения шпинделя минус 10%. В буровых станках 8-го класса поворот вращателя не предусмотрен. Мощность приводного электродвигателя соответствует размерному ряду асинхронных электродвигателей. При выборе двигателей внутреннего сгорания, пневматических, гидравлических и регулируемых электродвигателей их мощность может отличаться от указанной и должна обеспечить значения основных параметров, указанных в таблице. | ||||||||
Электронный текст документа
подготовлен ЗАО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2004
Источник
Рекомендации к составу и правилам оформления представляемых на государственную экспертизу материалов по технико-экономическому обоснованию кондиций и подсчету запасов твердых полезных ископаемых с использованием блочного моделирования на месторождениях различного морфологического типа
Классификация запасов и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых утверждена Приказом Министерства природных ресурсов Российской Федерации от 11 декабря 2006 г. № 278 и введена в действие с 1 января 2008 г.
Зарегистрировано в Минюсте РФ 25 декабря 2006 г. N 8667
Предназначены для работников предприятий и организаций, осуществляющих свою деятельность в сфере недропользования, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Применение настоящих Методических рекомендаций обеспечит получение геологоразведочной информации, полнота и качество которой достаточны для принятия решений о проведении дальнейших разведочных работ или о вовлечении запасов разведанных месторождений в промышленное освоение, а также о проектировании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.
Разработаны Федеральным государственным учреждением «Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых» (ФГУ ГКЗ) по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации и за счет средств федерального бюджета.
Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р.
Предназначены для работников предприятий и организаций, осуществляющих свою деятельность в сфере недропользования, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Применение настоящих Методических рекомендаций обеспечит получение геологоразведочной информации, полнота и качество которой достаточны для принятия решений о проведении дальнейших разведочных работ или о вовлечении запасов разведанных месторождений в промышленное освоение, а также о проектировании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.
Разработаны Федеральным государственным учреждением «Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых» (ФГУ ГКЗ) по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации и за счет средств федерального бюджета.
Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р.
Предназначены для работников предприятий и организаций, осуществляющих свою деятельность в сфере недропользования, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Содержат требования к составу и правилам оформления представляемых на государственную экспертизу материалов по подсчету запасов твердых полезных ископаемых всех вовлекаемых в освоение и разрабатываемых месторождений рудных полезных ископаемых и алмазов, нерудных полезных ископаемых, углей и горючих сланцев, а также рассыпных месторождений и общераспространенных полезных ископаемых.
Требования к составу и правилам оформления представляемых на государственную экспертизу материалов по подсчету запасов твердых полезных ископаемых утверждены приказом Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации от 23 мая 2011 года № 378 и зарегистрированы в Минюсте РФ 24 июня 2011 года.
Предназначены для работников предприятий и организаций, осуществляющих свою деятельность в сфере недропользования, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Применение настоящих Методических рекомендаций обеспечит получение геологоразведочной информации, полнота и качество которой достаточны для принятия решений о проведении дальнейших разведочных работ или о вовлечении запасов разведанных месторождений в промышленное освоение, а также о проектировании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.
Разработаны Федеральным государственным учреждением «Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых» (ФГУ «ГКЗ») за счет средств федерального бюджета по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации за счет средств федерального бюджета.
Рекомендованы к использованию протоколом МПР России от 03.04.2007 №11-17/0044-пр, утвержденным Заместителем Министра природных ресурсов Российской Федерации А.И. Варламовым.
Методические рекомендации по сопоставлению данных разведки и разработки месторождений твердых полезных ископаемых.
Предназначены для работников предприятий и организаций, осуществляющих свою деятельность в сфере недропользования, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Применение настоящих Методических рекомендаций обеспечит получение геологоразведочной информации, полнота и качество которой достаточны для принятия решений о проведении дальнейших разведочных работ или о вовлечении запасов разведанных месторождений в промышленное освоение, а также о проектировании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.
Разработаны Федеральным государственным учреждением «Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых» (ФГУ ГКЗ) по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации и за счет средств федерального бюджета.
Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р.
Предназначены для работников предприятий и организаций, осуществляющих свою деятельность в сфере недропользования, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Применение настоящих Методических рекомендаций обеспечит получение геологоразведочной информации, полнота и качество которой достаточны для принятия решений о проведении дальнейших разведочных работ или о вовлечении запасов разведанных месторождений в промышленное освоение, а также о проектировании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.
Разработаны Федеральным государственным учреждением «Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых» (ФГУ «ГКЗ») за счет средств федерального бюджета по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации за счет средств федерального бюджета.
Рекомендованы к использованию протоколом МПР России от 03.04.2007 №11-17/0044-пр, утвержденным Заместителем Министра природных ресурсов Российской Федерации А.И. Варламовым.
Требования к составу и правилам оформления представляемых на государственную экспертизу материалов по технико-экономическому обоснованию кондиций и подсчету запасов отвалов горного предприятия, хвостов обогатительных фабрик и отходов при переделе
Проект требований был разработан в рамках научно-исследовательских работ по заказу Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации, рассмотрен Экспертно-техническим советом ФБУ «ГКЗ» (01.11.2010) и передан в Минприроды РФ для его принятия.
Приказ О внесении изменений в приказ Федерального агенства по недропользованию от 15.07.2016 №456 «Об образовании государственных комиссий Федерального агентства по недропользованию по утверждению заключений государственной экспертизы запасов углеводородного сырья, подземных вод и твердых полезных ископаемых, а так же геологической информации об участках недр, намечаемых для строительства и эксплуатации подземных сооружений, не связанных с разработкой месторождений полезных ископаемы»
Источник
Практикум
По бурению геологоразведочных скважин
на твердые полезные ископаемые.
Специалист инженер-буровик — инженер технолог по бурению разведочных скважин, должен изучать, знать и понимать технику и технологию бурения геологоразведочных скважин, в том числе при разведке твердых полезных ископаемых – ТПИ. Техника и технология две стороны курса «Бурение на ТПИ» – техника изучается на практических занятиях и на учебных и производственных буровых практиках, технология на лекциях, на учебной исследовательской буровой и на производственных практиках.
Практикум предназначен для помощи студентам при освоении курса в добавление к учебникам и справочникам. Поэтому в нем даются разъяснения работы технических средств и для лучшего усвоения допущены некоторые повторения. Следует иметь в виду, что освоение применения бурового инструмента и понимание работы буровых установок поможет при изучении техники бурении я гидрогеологических и нефтегазовых скважин.
Для более четкого восприятия курса вначале рассмотрим значение основных терминов, определяющих технические средства, используемые при бурении геологоразведочных скважин:
(Стр. 3, 4, далее буровой снаряд –стр.15, 16, 17, 18, 19; далее вспомогательный и аварийный инструмент – стр. 28, 31, 34, 38,39. распечатать в конспект, размеры скважин и колонковых труб, выделенных жирным шрифтом знать наизусть).
Технические средства для бурения это: буровое оборудование, включая транспортные средства, на которых оно смонтировано, средства энергообеспечения, буровой инструмент, контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации и управления (КИП и САиУ)
1 Буровое оборудование – совокупность агрегатов, механизмов и сооружений, предназначенных для сооружения буровых скважин: буровая установка плюс, специальное оборудование, например, для приготовления очистных агентов, очистки очистных агентов и.т.п., не входящее в буровую установку, а также, при необходимости, общетехническое оборудование такое, как компрессор, дизельэлектростанция и др..
2 Буровая установка – комплекс механизмов и сооружений необходимых и достаточных для бурения скважины.
Буровые установки бывают единые и сборные.
В единой буровой установке все механизмы и сооружения собраны на одном основании (чаще всего транспортном средстве или основании) и представляют единое целое, т.е. здесь нет отдельно бурового станка. Обычно это самоходные буровые установки (СБУ) или передвижные установки (ПБУ).
В сборную буровую установку входят самостоятельные единицы бурового оборудования, выпускаемые отдельно (обычно – буровой станок, буровой насос, буровая мачта или вышка).
3 Буровой агрегат –комплект оборудования для бурения скважин, включающий буровой станок,буровой насос, иногда компрессор,с приводными двигателями.
4 Буровой станок– единица оборудования, состоящая из механизмов, обеспечивающих выполнение операций по бурению и оборудованию скважин
5 Буровой насос – насос, предназначенный для подачи на забой скважины промывочной жидкости или участвующий в создании и подачи на забой газожидкостных смесей. (Неверно – «грязевый насос», «промывочный насос»).
6 Буровая мачтаиливышка –сооружение, входящее в состав буровой установки предназначенное для выполнения спуско-подъемных операций с буровым снарядом, обсадными трубами, и для других грузоподъемных работ,
а также для направления движения подвижного вращателя, (в станках с подвижным вращателем).
7 Буровой инструмент —группы инструмента, участвующие в бурении и оборудовании скважины, а также применяющиеся для выполнения вспомогательных работ, связанных с бурением, специальных и аварийных работ в скважине. Буровой инструмент подразделяется на технологический, вспомогательный, аварийный и специальный.
8. Технологический буровой инструмент –группа инструмента непосредственно участвующая в процессе бурения.
9. Вспомогательный буровой инструмент – инструмент, применяющийся для работы с технологическим инструментом (главным образом для спуско-подъемных операций, сборки и разборки технологического инструмента).
10. Аварийный буровой инструмент –инструмент,предназначенный для ликвидации аварий в скважине.
11. Специальный буровой инструмент – инструмент для выполнения специальных работ в скважине (Закрепление стенок скважины, инструмент для направленного бурения и инструмент для борьбы с осложнениями в скважине).
Геологоразведочные скважины на твердые полезные ископаемые в абсолютном большинстве проходятся с помощью механического вращательного бурения с циркуляцией очистного агента. Геологоразведочные скважины на ТПИ с диаметрами ствола скважины от 46 мм до151мм (диаметры скважин 26 и 36 мм применяются очень редко, только для очень маленьких скважин при поисково-съемочных работах), имеют глубины от первых десятков до 3500 м (в нашей стране). Самая глубокая геологоразведочная скважина на ТПИ пробурена в Ю.А.Р. в 1986 году и имеет глубину 5442 м!
Процесс бурения (углубки) скважины заключается в разрушении породы на забое скважины вращающимся породоразрушающим инструментом (ПРИ), вращение на которой при бурении на ТПИ передается от бурового станка с поверхности с помощью колонны бурильных труб. Следовательно, ПРИ и бурильные трубы играют не менее ответственную роль, чем буровой станок.
Для лучшего понимания функционирования технических средств бурения геологоразведочных скважин, изучение их целесообразнее начинать с технологического бурового инструмента, после чего более понятно устройство и функциональность бурового оборудования.
1. Буровой инструмент.
Буровой инструмент – это совокупность технических средств, (кроме оборудования и сооружений), используемых в процессе бурения скважины, при выполнении вспомогательных операций и специальных работ в скважине, а также для преодоления геологических осложнений и ликвидации аварий в скважине. В соответствии с назначением буровой инструмент делится на четыре группы: технологический, вспомогательный, специальный и аварийный.
Источник