Значения и структура изучение дисциплины. Научные достижения в области борьбы с осложнениями

Дисциплина «Бурение скважин в сложных условиях» является одной из основных дисциплин при подготовке бакалавров по специальности 050706 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых». Эта дисциплина читается для всех специализаций, входящих в вышеназванную специальность.

Целью дисциплины «Бурение скважин в сложных условиях» является выработка у студента представление об основных видах осложнений, их причинах и методов борьбы с ними в процессе бурения скважин, а также развития у студента, как будущего специалиста, научного подхода к решению проблем, связанных с бурением в сложных условиях.

Для каждого вида загрязнений используют свои методы диагностики и контроля. Их можно разделить на оперативные (экспрессметоды), которые могут быть использованы непосредственно в полевых условиях на буровой, и стационарные, выполняемые обычно специально подготовленными лаборантами технологической службы.

При обогащении промывочного раствора твердой фазы должен быть налажен постоянны контроль за ее содержанием и составом. В неутяжеленных водных растворах содержание твердой фазы пропорционально их плотность, поэтому оперативная оценка изменения технологических свойств производится измерением последней с помощью ареометров АГ-1, АГ-2, АГ-3ПП, рычажных весов, пикнометра, входящих в комплекс аппаратуры лаборанта КЛР-1. Необходимо регулярно измерять плотность на входе и выхода раствора из скважины, а также содержание песка с помощью мерного отстойника ОМ-2.

Содержание в промывочном растворе выбуренной породы определяют по разности общего содержание твердой фазы до и после загрязнения раствора породой. С этой целью в процессе углубления скважины отбирают пробы раствора из отстойника непосредственно перед буровым насосом и при выходе раствора из скважины на поверхность. Эту пробу отбирают через время τ, определяемое по формуле

, (1.1)

где τ – время движения раствора от устья скважины до забоя и обратно до устья, ч; L-длина ствола скважины, м; V-подача бурового насоса, - наружный и внутренний диаметры бурильных труб, м; - механическая скорость проходки, м/ч; - средневзвешенный диаметр скважины, м.

,

где - диаметры скважины по интервалам углубления, м; - интервалы бурения скважин породоразрушающим инструментом различного диаметра, м.

Объем проб отбираемого раствора составляет 1-1,5 . Общее содержание твердой фазы раствора определяется методом высушивания, применяемым в инженерно-геологической практике. После этого рассчитывают содержание выбуренной породы по уровнению

, (1.2)

где - содержание выбуренной породы в раствор, % (по объему); - общее содержание твердой фазы соответственно в растворе, входящем и выходящем из скважины, % (по объему).

Для ускоренной оценки содержания выбуренной породы в растворе экспресс-методом время рассчитывается по формуле

, (1.3)

где - время движения раствора с выбуренной породой от забоя до устья скважины, ч.

Содержание коллоидного глинистого компонента в промывочном растворе определяют по величине адсорбции метиленовой сини МС [6,8]. При этом принимается, что 1 г коллоидных частиц саригюхского бентонита в среднем адсорбирует 59 МС 0,45 % - ной концентрации. Эта величина (А=59 ) берется за эталон при сравнительной оценке активности твердой фазы буровых растворов.

Содержание коллоидного компонента в растворе рассчитывается по формуле

, (1.4)

где V-объем МС, израсходованный на титрование 2 мл исследуемого раствора, мл; - расчетный коэффициент, зависящий от вида содержания, % (по массе) получаемого по следующим формулам (i=1,2):

, ,

где -объем бурового раствора, взятого для титрирования (обычно мл); -объемная масса глины, г/ .

Для определения фракционного состава твердой фазы бурового раствора в зависимости от размеров исследуемой функций, требуемой производительности и точности измерения,степени возможной дисперсности, однородности и плотности твердой фазы можно пользоваться одним из следующих анализов: ситовым, пипеточным, ареометрическим, гидравлическим. Все эти методы широко известны и применяются при инженерно – геологической оценке грунов.

За рубежом для измерения размеров частиц твердой фазы применяется, кроме того, специальная аппаратура фирмы «Бароид».

Фирма «Лидс энд Нортрап К» производит лазерные установки, определяющие размеры твердых частиц от 0,1 до 1000 мкм. Измерение осуществляется по характеру рассеивания света при просвечивании движущихся частиц лучом лазера. Полученные результаты автоматически обрабатывабтся и выдаются в цифровом виде. Для исследования требуется несколько граммов пробы. Зная содержание твердой фазы в растворе и величину коллоидного глинистого компонента, выбирают соответствующие методы очистки раствора от выбуренной (осыпавшейся) породы с целью выведение технологических параметров очистного агента на требуемый уровень.