Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Бурение скважин ведется в различных природно-климати­ческих зонах и самых разнообразных условиях. Когда для про­мывки используются вода или шламовые (естественные) ра­створы, организация промывочного хозяйства сводится к обес­печению буровых водой в достаточном количестве и в нужное время. Во всех случаях используется любая (включая морскую) техническая вода, доступная на месте работ. Доставляется вода самотеком, напорным водопроводом или в цистернах на авто­мобиле или тракторных санях. В необходимых случаях для водоснабжения проходят специальные скважины или шурфы. Вопрос о целесообразности доставки воды на большие расстоя­ния в безводных районах должен решаться на основе эконо­мических соображений с обязательным учетом возможности перехода на бурение с продувкой воздухом, с местной цирку­ляцией подземных вод или с применением пены.

В условиях бурения, требующих обязательного применения глинистого раствора или его модификаций, используется мест­ная или привозная глина. Вопрос об организации глиноснабже — ния решают, исходя из качества и условий добычи глин, имею­щихся в районе работ, и экономических соображений. Для оп­ределения пригодности местных глин отбирают их образцы, приготавливают растворы одинаковой условной вязкости (обычно Т-20 с по ПВ-5) и определяют другие показатели свойств каждого раствора. На основе анализа выбирают на­иболее подходящую глину. Особое внимание обращают на со­держание песка, поскольку остальные свойства растворов могут быть изменены химической обработкой. Во многих районах лучше применять местную глину. Привозная глина оправдывает транспортные расходы, если она отличается высоким качеством.

Специальные заводы поставляют глинистые порожки из вы­сушенной и измельченной глины, глинистые брикеты из хо­рошо перемятой глины, содержащие добавки кальцинированной соды, УЩР и других, готовый углещелочной реагент в виде пасты или порошка, препараты для приготовления утяжеленных растворов в виде крупки или брикетов, содержащих утяжели­тель (гематит, магнетит и др.), высокосортную глину, ССБ, щелочь и т. д. Готовые глинистые материалы позволяют при­готовлять высококачественные глинистые растворы при мини­мальных затратах средств и труда. В СССР быстро растет производство глинистых материалов, но снабжение порошками бентонитовых глин еще не достаточно. Поэтому их пока ис­пользуют в качестве добавок к местным глинам (до 20 %) для улучшения качества растворов, при приготовлении специаль­ных растворов для осложненных условий, например, для высо­котемпературных скважин, а также в качестве составного эле­мента облегченных цементных растворов.

В США применяют глинистые порошки — акваджел, цео — джел, бароко и многочисленные порошкообразные препараты для химической обработки растворов — квебрахо, микатекс, бароид и др. Приготовлейие растворов из местных комовых глин считается нерентабельным.

Для приготовления глинистых растворов может быть ис­пользована любая вода, включая морскую. Глинистые растворы без химической обработки можно приготовлять только на прес­ной воде, содержащей не более 4 мг-экв Са и Иа на 1 л. В оста­льных случаях необходимое качество растворов может быть обеспечено применением реагентов.

Количество глины Рг, необходимой для приготовления 1 м3 раствора заданной плотности р, определяют по формуле

рг = Ра — р ~ Р1 . т/м3, (2.9)

Рг — Р1

где р — заданная плотность раствора, т/м3; р1 — плотность

воды, т/м3 (для морской воды р1 = 1,03 т/м3); рг — плотность

сухой глины, т/м3 (рг = 2,3^2,6 т/м3).

Соответственно необходимый объем воды V для приготов­ления 1 м3 глинистого раствора плотностью р можно определить по формуле

V —р-2-~Р-, м3- (2.10)

Ра — р1

Когда при бурении используется глинистый или другой искусственно приготовляемый раствор, возникает необходи­мость в промывочном хозяйстве, которое, в зависимости от объ­ема работ и расстояния между скважинами, может быть цент­рализованным или организуется на отдельных буровых. Цент­рализованное приготовление глинистых растворов при глубоком бурении на нефть и газ осуществляется на стационарных гли — — нистых заводах производительностью до 800 м3 в сутки. Гли­нистые заводы сооружают вблизи водоемов.

1-1

Рис. 2.16. Типовой проект глинистой станции производительностью 50м3/сут: 1 — глиномешалка МГ-2-4; 2— электродвигатель к глиномешалке; 3— глиномешалка для приготовления реагентов; 4— насос; 5— конвейер ле_нточиыЙ передвижной; € — шаровая мельница; 7 —весы; 8 — бачки для реагентов; 9 — бачки для воды; 10— вер­стак слесарный; П — стеллаж секционный; 12 — вагонетка опрокидная; 13 — поворот­ный круг; 14 — узкоколейный путь; 15 — приемная емкость для глинистого раствора объемом 10 м3; 16 — приемная емкость для глинистого раствора объемом 16 м3; /7—* приемная емкость для воды; 18 — насос ручной для перекачки реагентов; 19 — камне — уловители; 20 — шкаф сушильный; 21 — лабораторный стол; 22 — письменный стол; 23 — стол-подставка; 24 — лабораторный шкаф; 25 — раковина

При колонковом разведочном бурении, где потребность в ра­створе для группы скважин не превышает нескольких десятков кубических метров в сутки, находят применение небольшие стационарные передвижные глинистые станции. При отсутствии водоема вблизи глинистой станции бурят скважины для водо­снабжения.

Геолстройпроектом Мингео СССР разработаны типовые про­екты глинистых станций производительностью 5,30 и 50 м3/сут

(рис. 2.16). В различных районах страны разными организа­циями созданы и используются глинистые станции оригиналь­ных схем производительностью от 5 до 300 м3/сут. • В Волго — Донском ГУ разработана стационарная глинистая станция с механизированным приготовлением раствора во фрезерно­струйной мельнице. Комовая глина предварительно обрабаты­вается в механическом глиноизмельчителе, куда подается скре­пером с помощью полка и скреперной лебедки 10ЛС-2С. Гото­вый раствор насосом перекачивается в утепленную емкость, откуда самотеком подается в автоцистерны. Все оборудование и механизмы размещены в сборно-щитовом строении площадью до 40 м2. Для хранения глины служит навес площадью 50 м2. Все механизмы станции имеют электропривод. В Донбассант — рощитовском управлении, ведущем доразведку шахтных полей, построена глинистая станция производительностью 150 м3/сут с механизированной загрузкой двухвальных горизонтальных глиномешалок грейферным пневматическим погрузчиком. В тре­сте Кривбассгеология действует механизированная линия при­готовления промывочных жидкостей, включающая наполняе­мый скрепером загрузочный бункер и передвижную вагонетку с открывающимся днищем для загрузки глиномешалок. На этой станции кроме глинистого готовят безглинистый силикатно — гуминовый раствор и реагенты УЩР, КССБ. Стационарные глинистые станции удачных схем созданы и используются на колонковом бурении в трестах Артемгеология, Ворошиловград — геология, в Центрально-Казахстанском ГУ и в др.

Передвижные глинистые станции монтируются в балках на металлических или деревянных санях в одно — и двухблочных вариантах. Одноблочпые станции включают одну глиномешалку и при ручной загрузке имеют производительность не более 12 м3/сутки. Предпочтительнее двухблочные глинистые станции, отличающиеся высокой механизацией трудоемких операций, большей производительностью и возможностью приготовления промывочных жидкостей различного вида. Обычно в одном из блоков приготовляют раствор и реагенты, в другом размещено энергетическое оборудование, насосы и вспомогательные меха­низмы. На рис. 2.17 приводится схема двухблочной глинистой станции для электрифицированных районов.

Передвижные глинистые станции перевозятся в сборе или с частичным демонтажом. Устанавливают глинистую станцию на выровненной площадке с заранее отрытыми с помощью экскаватора или бульдозера приемными емкостями. При необ­ходимости их стены закрепляют и глинизугот. В зимнее время приемные емкости располагают между полозьями саней под отапливаемым балком глинистой станции. В тресте Ворошилов — градгеология разработан и применяется передвижной агрегат для приготовления промывочных растворов АПР-1, высокопро­изводительное малогабаритное оборудование которого смонти-

Рис. 2.17. Схема двухблочной механизированной глинистой станции:

/ — глиномешалка; 2 — буикер-распариик;. 3 — рычаг крышки буикера-распарника; 4 — штурвал заслонки дозатора; 5 — механизм подъема ковша; 6 — направляющие ковша; 7 — ковш; 8 — рычаг подъема ковша; 9 — паровой котел; 10 — пароводяной трубопро­вод; 11 — топливная система котла; 12 — установка для очистки раствора от песка ОГХ-8А; 13 — всасывающая магистраль глинистого раствора; /4 —насос; 15 — нагнета­тельная магистраль глинистого раствора; 16 — центробежный насос; 17 — нагнетатель­ная вбдяиая магистраль; /5 —стол лабораторный; /0 — приемная емкость для глини­стого раствора

ровано на металлической раме. Агрегат перевозится па авто­машине МАЗ-200 или на трейлере.

Транспортируют готовый раствор на буровые по трубопро­водам или в цистернах, установленных на автомобилях или санях, перевозимых тракторами.

Централизованное приготовление глинистого раствора обес­печивает его высокое качество и существенное снижение тру­довых и материальных затрат.

При больших расстояниях между скважинами, а также в ус­ловиях бездорожья раствор приготовляют на отдельных буро­вых. Вследствие неизбежных различий в условиях бурения раз­ных скважин химическая обработка и утяжеление раствора иногда осуществляются на отдельных буровых даже при нали­чии централизованного снабжения глинистым раствором. Для приготовления и обработки раствора на буровой устанавливают глиномешалку, подводят водопровод, устраивают площадки для хранения глины и материалов, емкости. Приготовление и обра­ботка раствора на отдельной буровой являются трудоемким процессом. В неблагоприятных условиях тяжелый физический труд по приготовлению раствора может занимать до 50 °/о ра­бочего времени буровой бригады.

Существующие в настоящее время глиномешалки подразде’ ляются на механические (приводные) и гидравлические.

Механические глиномешалки бывают горизонтальные (рис. 2.18, я) и вертикальные (рис. 2.18,6). Первые имеют один или два горизонтально расположенных вала с насаженными на них стальными лопастями для перемешивания глины, вторые — один вертикально расположенный вал с лопастями в нижней части.

Вертикальная глиномешалка при равной емкости занимает меньшую площадь и имеет вдвое меньшую массу. Мощность двигателя для привода механической глиномешалки колеблется от 3 до 20 кВт в зависимости от емкости барабана.

Наряду с основным достоинством — простотой конструк­ции — лопастные глиномешалки отличаются рядом недостат­ков: низкая производительность, частые заклинивание и по­ломка лопастей при ударах о крупные твердые включения в ко­мовой глине, уменьшение объема из-за налипания глины на внутренние поверхности, трудный доступ внутрь ДЛЯ чистки и ремонта.

Новой и быстро распространяющейся разновидностью ме­ханических глиномешалок являются фрезерно-струйные мель­ницы (ФСМ) непрерывного действия для приготовления и утя­желения промывочных жидкостей (рис. 2.19). Принцип дейст­вия ФСМ заключается в интенсивном перемешивании глины с водой под действием быстро вращающегося лопастного ро­тора 2. Комья глины измельчаются при многократном движении вдоль рифленой плиты 1, дополнительное измельчение твердой

фазы происходит при ударах и движении через выходную ре­шетку 6 в лоток 4. Крупные твердые включения не приводят к поломкам лопастей 7 ротора, поскольку зафиксированная сре­заемым сменным штифтом 15 предохранительная плита 14 при

Рис. 2.18. Глиномешалки: а — горизонтальная одновальная глиномешалка емкостью 0,85 м3; / — привод; 2 — ре­дуктор; 3— горизонтальный вал; 4 —лопасти; 5 — выпускное устройство; 6 — салазки; б — вертикальная одновальная глиномешалка ОГХ-7А емкостью 0,75 м8; в —гидрово­ронка, 1 — воронка; 2 — насадка; 3 — смесительная камера; 4 — трубка; 5 — отводная линия

ударе ротора о твердое включение поворачивается вокруг шар- нира 13, открывая ловушку 17. Размер комьев глины регули­руется подвижным щитком И. Предусмотрен легкий разъем мельницы по горизонтальной плоскости, проходящей через гори­зонтальный вал 3 лопастного ротора 2.

Главные достоинства ФСМ — высокая производительность и надежность в работе. Высокое качество раствора достигается за счет замкнутой циркуляции по схеме ФСМ — емкость — на­сос — ФСМ. Одна из модификаций, ФСМ-7, с приводом от электромотора мощностью 20 кВт, имея ротор диаметром 400 мм, при частоте вращения 500 об/мин обеспечивает по

Рис. 2.19. Фрезерно-струйная мельница: 1— диспергирующая рифленая плита; 2 — лопастной ротор; 3 — горизонтальный вал; 4 — лоток; 5 — отражательный щиток; 6 — выходная решетка; 7 —лопасть; 8 — борты; 9— шарнир; /0 — приемный бункер; 11 — подвижной щиток; 12 — перфорированная тру­ба; /3 —шариир; 14 — предохранительная плита; 15 — сменные штифты; 16 — регули­рующая планка; 17 — ловушка; 18 — резиновая ‘прокладка; /9 — откидная крышка; 20 — механизм для открывания и закрывания крышки ловушки; 21 — рама

комовой глине 5—8 т и по глинистому порошку 20 т готового раствора в час.

К числу механических относятся разработанная в Каниман- сурской ГРЭ высокопроизводительная вихревая глиномешалка с вертикальным валом, соединенным наверху непосредственно с электромотором небольшой мощности и несущим на себе в нижней конусной части цилиндрической емкости центробеж­ный активатор, а также применяемая на Украине новая го­ризонтальная глиномешалка-диспергатор со шнековым пере­мешивающим устройством, тремя последовательно располо­женными на том же валу диспергирующими крыльчатками,

проталкивающими глину через неподвижные броневые гребенки со сменным-и пропускными решетками.

Приготовление глинистого раствора с помощью механиче­ских глиномешалок может быть непрерывным и периодическим. Непрерывный способ, применяемый, главным образом, на гли­нистых заводах и глинистых станциях, более чем вдвое произ­водительнее периодического.

Г ) 0—1Л Рис. 2.20. Установка для приготовления полимерных растворов: • I — температурное реле; 2 — нагревательные элементы; 3 — водяная рубашка; 4 — бак для перемешивания раствора; 5 — загрузочное устройство; € — электродвигатель; 7 — термометр; в — пульт управления; 9 — шкаф управления; 10 — штекерный разъем; II — вихревой насос с электродвигателем; 12 — болт заземления

Гидравлические глиномешалки, основанные на разрушаю­щем и перемешивающем действии струи, нашли применение при глубоком вращательном бурении.

Для приготовления растворов из глинистых порошков при­меняется гидроворонка (см. рис. 2.18, в). Засыпаемый в во­ронку 1 глинопорошок увлекается эжекционной струей из трубки 4 с насадкой 2 и энергично перемешивается в смеситель­ной камере 3. Отводная линия 5 к концу смесительной камеры способствует лучшему регулированию вязкости раствора. Усо­вершенствованная гидроворонка И. X. Бикбулатова имеет за­слонки, регулирующие подачу порошка, и ударник в смеси­тельной камере, способствующий дроблению струи и лучшему перемешиванию раствора. Гидроворонки отличаются высокой производительностью, но при ручной их загрузке требуются, большие затраты труда. Гидравлическая глиномешалка ГДМ-1,

имеющая воронку емкостью 0,175 м3 и приемный бак емкостью 1 м3, при механической загрузке позволяет приготовить до 90 м3 глинистого раствора в час.

Для приготовления раствора из комовой глины служат гид­ромониторная глиномешалка завода им. Воровского и гидро­мешалка Л. Т. Папировского. Они представляют собой метал­лические емкости, куда загружают комья глины, размываемые струями воды из гидромонитора или специальных насадок.

Рис. 2.21. Лаборатория глинистых растворов ЛГР-3 для буровых Р

Вообще без глиномешалок можно обойтись, если получать готовый глинистый раствор гидромониторным способом непо­средственно в карьере. Образующийся при размывании глины раствор многократно пропускают через гидромонитор до до­стижения необходимой вязкости и затем доставляют на буро­вые.

Для приготовления полимерных растворов и полимерных < реагентов, предназначенных для обработки промывочных ра­створов, в частности, малоглинистых, ВИТРом разработана спе­циальная установка ППР (рис. 2.20). Полимерный раствор при­готовляется перемешиванием исходных компонентов в баке 4 емкостью 250 л электроприводной крыльчаткой при подогреве до +80 °С с помощью водяной рубашки с тремя ТЭНами мощ­ностью по 3,5 кВт. Установка ППР изготовляется серийно ак — тюбинским заводом «Геологоразведка» и используется на гли­нистых станциях.

В организации глинистого хозяйства очень важную. роль играет лаборатория по контролю качества глинистого раствора. При централизованном производстве глинистых растворов зна­чительно легче обеспечить квалифицированный контроль каче­ства, строгое соблюдение рецептуры и технологического ре­жима. Лаборатории глинистых заводов и глинистых станций оснащаются всей необходимой контрольно-измерительной ап­паратурой и приборами. При приготовлении и • обработке ра­створов на отдельных буровых также необходим тщательный контроль свойств раствора. Каждая буровая должна быть ос­нащена компактной лабораторией типа Л ГР-3 (рис. 2.21), в ко — . торой имеются ареометр ЛГ-2 1, прибор ВМ-6 для определения водоотдачи 2, отстойник ОМ-2 3, вискозиметр СПВ-5 4, цилиндр для определения стабильности ЦС-2 5, секундомер, термометр на 150 °С, лабораторная посуда и пр.

При бурении глубоких скважин на нефть и газ используются передвижные лаборатории глинистых растворов АЛГР-3 на автомашине.

Комментарии запрещены.