Материал: Учебное пособие по курсу Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. (Первая часть). Ученое пособие. М. изд. Рггру, 2007

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГОПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯРоссийский Государственный Геологоразведочный Университетимени Серго ОрджоникидзеЦЕНТР ДИСТАЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ ------------------------------------------------------------------------------------------------А.Г.Калинин, А.И.Радин, Н.В.Соловьев,И.Д.Бронников, А.А.Тунгусов БУРЕНИЕ РАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН НА ЖИДКИЕ И ГАЗООБРАЗНЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕУчебное пособие(Первая часть)Москва 2007УДК 622.24 Калинин А.Г., Радин А.И., Соловьев Н.В., Бронников И.Д., Тунгусов А.А. Учебное пособие по курсу «Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые». (Первая часть). Ученое пособие.-М.:изд.РГГРУ, 2007. Рассмотрены вопросы, связанные с проектированием бурения скважин на нефть и газ: типизация геологических условий с использованием мелкомасштабных классификационных разрезов, метода «реперных долот», выбор типов и конструкции долот, расчеты бурильных и утяжеленных труб, компоновокниза бурильной колонны, параметров режима бурения, привода буровых установок. Дано обоснование выбора проектной конструкции скважины, типа буровой установки, вида привода этих установок. Приведены примеры решения типовых задачв при бурении скважин на нефть и газ. Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых» для написания курсовых и дипломных проектов.Ил. 15 Табл. 86 Библиогр. список 37 назв.© Российский Государственный геологоразведочный университетим. Серго Орджоникидзе, 2007.

Предисловие.

Нефть и газ имеют особое значение в развитии народного хозяйства. И наряду с продуктами их переработки, являются не только высококалорийным топливом, но и ценнейшим сырьем для химической промышленности.Единственным действенным средством поисков, разведки и эксплуатации месторождений нефти и газа служит глубокое бурение. Принципиальное отличие глубокого бурения на нефть и газ от других видов бурения

, и в первую очередь от геологоразведочного на твердые полезные ископаемые, можно видеть не только в глубине, но и в целом ряде особенностей технологического процесса сооружения скважин. Справедливо отмечают, что бурение нефтяных и газовых скважин есть строительство сложного, капитального инженерно-технического сооружения в земной коре.

Совершенствование техники и технологии глубокого бурения, существенное повышение производительности буровых работ и снижение их себестоимости – серьезная народнохозяйственная задача. К ее решению привлечены крупные научно-исследовательские учреждения страны, а также научные кадры ведущих вузов страны. В научно-исследовательских лабораториях и на производстве изыскиваются наиболее совершенные способы проводки скважин в различных условиях.

Для успешного осуществления этих планов необходимо, чтобы студенты, осваивающие буровую специальность, могли не только хорошо разбираться в теоретических аспектах глубокого бурения, а могли бы также уверенно проводить инженерные расчеты, связанные с технологией бурения. Последнему вопросу и посвящается данное учебное пособие.

Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые является одной из профилирующих дисциплин для будущих специалистов по технологии и технике разведки и освоения месторождений полезных ископаемых.

Цель преподавания дисциплины состоит в изучении основ технологии бурения и заканчивания скважин на нефть и газ. Задачи изучения дисциплины заключаются в приобретении студентами знаний, технических возможностей и условий эффективного использования бурового оборудования и инструмента при сооружении скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые; умении самостоятельно обосновывать и проектировать способы вскрытия продуктивных горизонтов, рациональные конструкции скважин; выполнять необходимые расчеты по выбору бурового оборудования, инструмента и режимов бурения, т.е. составлять технический проект на сооружение скважин.

Данное учебное пособие написано с целью оказания методической помощи студентам при составлении технического проекта на сооружение нефтяных и газовых скважин. Структура глав и разделов отражает структуру технического проекта на сооружение таких скважин. В пособие даются основные понятия по разделам, методики обоснования и расчетов, справочные данные и ссылки на источники информации по вопросам бурения нефтяных и газовых скважин. Приводятся примеры практических расчетов.

Это учебное пособие может быть полезно также для аспирантов и инженеров, работающих в области глубокого бурения на нефть и газ. Учебное пособие не перегружено сложнейшими расчетами, изложена простым языком.Авторы выражают глубокую признательность проф. Р.А.Ганджумяну за предоставленный им для работы соответствующий материал, сотрудникам кафедр бурения РГУ нефти и газа и РГГРУ, а также ВНИИБТ за совместное обсуждение материалов и ценные указания.Пособие является первым опытом издания подобного рода. Поэтому авторы будут благодарны за все критические замечания и, безусловно, учтут их в своей дальнейшей деятельности.1. Типизация геологических условий и выбор породоразрушающего инструмента.1.1. Построение мелкомосштабного классификационного разреза (МКР)Для классификации горных пород геологического разреза и его разделения на характерные пачки, а также выбора рациональных типов и конструкций шарошечных долот для бурения нефтяных и газовых скважин разработана комплексная методика [22], которая определяет порядок и методические основы работ.На первом этапе в соответствии с этой методикой необходимо провести классификацию горных пород геологического разреза и выделить характерные пачки. Классификация горных пород осуществляется на основе их классификационных характеристик. К классификационным характеристикамгорных пород, от которых наиболее явно зависят показатели работы долот в каждых заданных геологических условиях, относятся твердость, абразивность и сплошность.Понятие сплошность горных пород предложено для оценки структурного состояния горных пород, которые, исходя из степени пригодности внутриструктурных нарушений (трещин, пор, поверхностей рыхлого контакта зерен и т.д.) для передачи внутрь породы давления внешней жидкости или газовой среды, разделены на четыре категории сплошности.К четвертой категории сплошности отнесены породы, внутрь которых внешнее гидравлическое давление не передается (передается на тело в целом через его внешнюю поверхность). К третьей категории сплошности отнесены породы, внутрь которых передается давление только маловязкой жидкости (типа воды). Ко второй категории сплошности отнесены породы, внутрь которых проникает не только жидкость, но и твердые (глинистые) частицы. К первой категории сплошности относятся горные породы, внутрь которых может проникать исходный глинистый раствор.

Таблица 1.1Классификация горных пород (по Л.А. Шрейнеру)

Группа (породы)	Категория	, МПА	, МПА
I (мягкие)	1 2 3 4	<100 100-250 250-500 500-1000	<40 40-110 110-250 250-550
II (средней твердости)	5 6 7 8	1000-1500 1500-2000 2000-3000 3000-4000	550-850 850-1200 1200-1900 1900-2500
III (твердые)	9 10 11 12	4000-5000 5000-6000 6000-7000 >7000	2500-3500 3500-4200 4200-5100 >5100

Под твердостью горной породы понимается ее способность оказывать сопротивление прониканию в нее (внедрению) инородного тела. Классификационная шкала твердости горных пород включает в себя 12 категорий твердости (табл.1.1).Под абразивностью горной породы понимается ее способность изнашивать контактирующий с ней породоразрушающий инструмент в процессе их взаимодействия. Классификационная шкала абразивности горных пород включает в себя 12 категорий абразивности (табл. 1.2). Категории по твердости и абразивности для различных пород приведены в табл.1.3. Таблица 1.2

Группа по абразивности	Относительная абразимость1	Категория	Принятое обозначение
Слабоабразивные Малоабразивные Среднеабразивные Высокоабразивные Очень высокоабразивные	1,0-1,5 1,5-3,0 3,0-5,0 5,0-8,0 8,0-11,0 11,0-15,0 15,0-17,0 17,0-20,0 20,0-22,0 22,0-24,0 24,0-26,0 >26,0	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	Асл Ам Аср Ав Аоч

¹ Для гипса равна 1.Таблица 1.3Классификационная таблица соответствия свойств горных пород их геолого-петрографическим характеристикам

Порода	Содержание кварца или халцедона %	Категория твердости	Абразивность по обобщенной шкале ВНИИБТ (категория)
Песчаник: Кварцевый мономинеральный (крупно-, средне-, мелко-, тонкозернистый) и аналогичный алевролит окварцованный сливной частично окварцованный с протяженными контактами срастания кварцевых зерен с точечными контактами срастания кварцевых зерен кварцевый с известковистым цементом (25-40%) кварцевый с известковисто-глинистым цементом кварцевый с глинистым цементом кварцевый с сульфатным цементом полевошпатово-кварцевый и аркозовый крупнозернистый полевошпатово-кварцевый аркозовый средне- и мелкозернистый тонкозернистый и аналогичный алевролит с цементом 15-20% с цементом 20-50% полимиктовый Глина: мономинеральная алевритистая песчанистая кремнистая Аргиллит: слабоалевритистый алевритистый и песчанистый Аспидный сланец Углистый сланец Мергель: глинистый карбонатный(50-75%) алевритовый песчанистый Известняк: Без примеси твердых абразивных минералов глинистый	95 85-95 85-95 85-95 60-75 60-75 60-75 60-75 - - - 25 10-15 5-10 - 10-20 10-30 - 5-10 15-20 2-5 2-5 - - - - 1 3	4-10 7-10 5-7 4 5-7 4-5 3-5 3-4 - - - 4-6 4-6 - 1-3 2-3 2-4 5 4-5 4-5 - 2-3 - 4-5 - - 5-6 4-6	9-11 10-11 9-10 6 7-8 7 6-7 6 10 9 8 7-8 7 6-7 3-4 4-5 5 6 3-4 6 4 4 2 2 4 5 2-3 4