«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Директор ИГНД Язиков Е.Г. _ _ 2007г. ТЕХНОЛОГИЯ И ...»

Ф ТПУ 7.1.- 21/01

Рабочая программа

учебной дисциплины

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИГНД Язиков Е.Г.

"_" _ 2007г.

ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА БУРЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ И ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН

Рабочая программа учебной дисциплины для слушателей, обучающихся по программе подготовки магистров в области урановой геологии по направлению 130100 «Геология и разведка полезных ископаемых»

Институт геологии и нефтегазового дела Обеспечивающая кафедра – Бурение скважин Курс Семестр Учебный план набора 2008 г.

Распределение учебного времени Лекции _ 70 часов Лабораторные занятия 30 часов Всего аудиторных занятий _ 100 часов Самостоятельная работа 86 часов Общая трудоёмкость _ 186 часов Экзамен в ………..семестре 2007 г.

Ф ТПУ 7.1.- 21/ Рабочая программа учебной дисциплины Предисловие 1. Рабочая программа составлена на основе учебного плана для слушателей, обучающихся по программе подготовки магистров в области урановой геологии по направлению 130100 «Геология и разведка полезных ископаемых», утверждённой ………….. 200… года РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры "Бурение скважин" « 5 » 2007 г. протокол № 1..

2. Разработчики: профессор кафедры бурения скважин С.Я. Рябчиков доценты кафедры бурения скважин:

В.Г. Храменков В.И. Брылин 3. Зав. обеспечивающей кафедрой бурения скважин профессор В.Д. Евсеев 4. Зав. выпускающей кафедрой, профессор_ Л.П. Рихванов Аннотация Рабочая программа составлена на основе программы и учебнометодического плана изучения дисциплины «Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин». В программе отражены цели и задачи дисциплины, её место в учебном процессе и учебно-методическое обеспечение.

Рабочая программа состоит из трёх разделов, в которых рассматриваются следующие вопросы: технология бурения геологоразведочных скважин, технология бурения и оборудования геотехнологических скважин, буровые машины и механизмы для бурения разведочных и геотехнологических скважин. В содержании рабочей программы отражены последние достижения в области сооружения разведочных и геотехнологических скважин на месторождениях урана.

В основной части программы приведено содержание теоретического и практического разделов дисциплины, вопросы для самопроверки студентов, контролирующие материалы и список рекомендованной литературы.

Программа подготовлена профессором кафедры «Бурение скважин»

Рябчиковым С.Я., доцентами В.Г. Храменковым и В.И. Брылиным.

ЦЕЛИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Повышение экономической эффективности поисковых, разведочных и эксплуатационных работ при добыче урана в значительной степени зависит от внедрения новых методов и технических средств в практику бурения скважин. Внедрение эффективных способов и технологий бурения, создание новых буровых установок, совершенствование существующих технических средств остаётся важнейшей задачей научнотехнического прогресса в области сооружения скважин. Всё это вызывает необходимость более углубленного изучения специалистами в области урановой геологии современных технологий и техники разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых.

Магистр по направлению 130100 «Геология и разведка полезных ископаемых», изучивший дисциплину «Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин», будет подготовлен к выполнению следующих видов профессиональной деятельности:

• организационно-технологическая при бурении разведочных и геотехнологических скважин (выбор способов и технических средств для разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, разработка технологии бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин, контроль качества производственных процессов, эксплуатация бурового оборудования);

• производственно-управленческая (организация работы основных подразделений, занимающихся сооружением геологоразведочных и геотехнологических скважин, расчет потребности в материалах, энергии и рабочей силе; расчет технико-экономической эффективности проектных решений);

• проектная (участие в разработке технической части проектов разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых; проектирование траекторий скважин, выбор технических средств для направленного бурения, отбора проб, контроля и автоматизации производственных процессов; использование ЭВМ и микропроцессорной техники для управления процессами бурения; разработка технических заданий на модернизацию и создание новых технических средств.);

• научно-исследовательская (определение физико-технических свойств горных пород и промывочных жидкостей; выявление закономерностей естественного искривления скважин; теоретические и экспериментальные исследования технологических процессов при бурении скважин).

• Студент, изучивший дисциплину «Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин» должен знать:

- историю развития и современное состояние технологии бурения скважин и буровой техники в России и за рубежом;

- устройство, принцип работы, технические характеристики современного бурового оборудования;

- основные технологические схемы и технические средства, используемые при бурении геологоразведочных и геотехнологических скважин.

1. БУРЕНИЕ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН

(Лекции - 25 часов, лабораторные работы - 10 часов, самостоятельная работа 25 часов) Общие сведения о колонковом бурении. Буровая скважина, ее элементы; область применения скважин и решаемые задачи.

1.1. Способы разрушения горных пород Классификация способов разрушения горных пород.

Механика разрушения горных пород: разрушение горных пород при вращательном, ударно-вращательном, ударном бурении скважин.

1.2. Физико-механические свойства горных пород Классификация и основные физико-механические свойства горных пород. Классификация горных пород по крепости и буримости.

1.3. Способы бурения скважин Классификация способов бурения скважин: механическое (бурение породоразрушающим инструментом), гидродинамическое, термическое, термомеханическое, электротермическое, взрывное, электрофизические способы.

1.4. Основные технологические процессы при сооружении геологоразведочных и геотехнологических скважин 1.4.1. Строительство коммуникаций, буровой вышки, бурового здания, подсобных и бытовых помещений.

1.4.2. Монтаж-демонтаж бурового оборудования.

1.4.3. Забуривание и оборудование устья скважины. Геологотехническая документация на буровой установке. Подготовительные работы к бурению скважины. Забуривание скважины. Оборудование устья скважины (установка направляющей трубы и кондуктора), герметизация устья скважины.

1.4.4. Производительные операции при бурении скважин: бурение, производство спуско-подъёмные операций, наращивание бурового снаряда, извлечение керна, смена породоразрушающего инструмента (ПРИ), крепление ствола скважины; технически необходимые вспомогательные работы: сборка – разборка бурильных труб, смена талевого каната, спуск фильтра, замеры глубины скважин, геофизические измерения, замеры зенитного и азимутального углов, ликвидация скважин и др.

1.6. Буровой технологический и вспомогательный инструмент для бурения геологоразведочных скважин Состав бурового снаряда для колонкового бурения. Бурильные трубы и их соединения; утяжеленные бурильные трубы. Колонковые, шламовые и обсадные трубы и их соединения. Типоразмеры труб. Принадлежности для бурильных и обсадных труб.

Буровой вспомогательный и рабочий инструмент.

1.7. Породоразрушающий инструмент для бурения 1.7.1. Твёрдосплавный породоразрушающий инструмент. Конструкции, типоразмеры, вооружение твердосплавных коронок, область применения.

1.7.2. Алмазный породоразрушающий инструмент. Алмазы естественные и синтетические, сверхтвердые материалы для ПРИ. Коронки, долота, расширители, кернорватели: конструкции, типоразмеры, область применения.

1.7.3. Шарошечный породоразрушающий инструмент, лопастные долота. Конструкции, типоразмеры, область применения шарошечных и лапастных долот.

1.7.4. Методы повышения ресурса породоразрушающего инструмента. Криогенная обработка инструмента. Радиационное облучение инструмента. Комплексная криогенно-радиационная обработка алмазного инструмента.

1.8. Удаление продуктов разрушения при бурении скважин 1.8.1.Способы удаления продуктов разрушения. Способы удаления продуктов разрушения из скважин: механический способ, гидравлический способ.

1.8.2. Промывочные жидкости, их свойства и параметры. Назначение и виды промывочных жидкостей: техническая вода, глинистый раствор, безглинистый раствор, естественный глинистый раствор, аэрированный раствор, насыщенные растворы солей.

Параметры промывочных жидкостей: плотность, вязкость, водоотдача, содержание песка, толщина корки, статическое напряжение сдвига, концентрация водородных ионов, тиксотропия, удерживающая способность, суточный отстой.

Глинистые растворы для бурения в нормальных геологических условиях, для бурения в осложненных условиях (обвалы, осыпи стенок скважины, водопроявления, поглощения, образование сальников и липкой глинистой корки).

Эмульсионные промывочные жидкости. Полимерные промывочные жидкости. Пены. Специальные промывочные растворы.

Очистка промывочных жидкостей от шлама. Циркуляционные системы.

1.8.3. Приготовление и способы регулирования параметров промывочных жидкостей. Способы и рецептура приготовления промывочных растворов. Приготовление глинистых растворов, контроль параметров. Приготовление аэрированных глинистых растворов. Приготовление безглинистых промывочных растворов. Основные реагенты для обработки промывочных растворов, их приготовление. Способы обработки промывочных растворов.

1.8.4. Расчёт параметров промывки скважин.

1.8.5. Особенности бурения скважин с продувкой воздухом. Область применения, достоинства, недостатки продувки скважин сжатым воздухом.

1.8.6. Расчет параметров продувки скважин.

1.9. Технология бурения геологоразведочных скважин 1.9.1. Выбор и обоснование конструкции скважин. Классификация скважин. Разработка конструкций скважин и их оптимизация.

1.9.2. Бурение скважин твёрдосплавным ПРИ вращательным и ударно-вращательным способом. Вращательное бурение твердосплавными коронками. Выбор коронки и расчет параметров режима бурения по мягким породам, породам малой и средней твердости, твердым, перемежающимся породам.

Технология ударно-вращательного бурения скважин гидроударными машинами. Выбор коронки и расчет параметров режима бурения.

1.9.3. Бурение скважин алмазным ПРИ одинарными и двойными колонковыми снарядами. Выбор коронки и расчет параметров режима бурения одинарными колонковыми снарядами. Рациональная эксплуатация алмазных коронок и расширителей. Вибрации бурильной колонны, методы борьбы с вибрацией.

1.9.4. Бурение скважин шарошечными и лопастными долотами.

Технология бурения скважин шарошечными долотами. Технология бурения скважин лопастными долотами. Опробование и геологическая документация при бескерновом бурении скважин.

1.9.5. Техника и технология бурения скважин снарядами со съёмным керноприёмником. Состав комплексов ССК и КССК. Основной и вспомогательный инструмент. Технология бурения комплексами ССК и КССК: выбор типа коронки; рекомендуемые режимы бурения; особенности технологии бурения комплексами.

1.9.6. Оборудование и технология крепления скважин. Цель и задачи обсадки и тампонирования. Закрепление стенок скважины обсадными трубами. Тампонажные материалы, тампонажные растворы и смеси. Доставка тампонажных составов в скважину. Технология тампонирования скважины глиной. Цементирование скважин.

1.10. Оптимизация процессов бурения при сооружении скважин 1.10.1. Факторы, определяющие эффективность процесса бурения скважин. Влияние усилия подачи (осевой нагрузки) на механическую скорость бурения. Влияние частоты вращения (окружной скорости) ПРИ на эффективность вращательного способа бурения. Влияние интенсивности промывки (продувки) на эффективность работы породоразрушающего инструмента. Зависимость технико-экономических показателей от диаметра ПРИ. Влияние износа ПРИ на снижение механической скорости бурения.

1.10.2. Методика расчёта рациональных параметров режима бурения. Методика обработки диаграмм записи параметров технологического процесса. Методы контроля процесса бурения с целью его оптимизации.

1.11. Буровая контрольно-измерительная аппаратура.

Автоматизация производственных процессов бурения 1.11.1. Классификация буровой контрольно-измерительной аппаратуры (БКИА). Классификация БКИА по функциональнотехнологическому признаку: аппаратура для контроля технологических параметров, аппаратура для контроля технико-экономических показателей, комплексная аппаратура, аппаратура для определения параметров и свойств материалов, аппаратура по ТБ и охране труда.

1.11.2. Аппаратура контроля технологических параметров процесса бурения. Назначение, классификация аппаратуры. Измерители веса снаряда и осевой нагрузки. Измерители расхода и давления промывочной жидкости. Измерители и регистраторы крутящего момента и потребляемой мощности.

1.11.3. Аппаратура контроля эффективности процесса бурения.

Классификация аппаратуры. Измерители механической скорости бурения. Измерители и регистраторы рейсовой скорости бурения. Комплексная аппаратура для контроля технологических и техникоэкономических показателей процесса бурения.

1.11.4. Аппаратура контроля технического состояния бурильных труб. Классификация основных методов неразрушающего контроля.

Дефектоскоп бурильных труб ДБТ, толщиномеры Т-1, “Кварц-15”, детектор износа бурильных труб ДИТ, шаблоны, дефектоскопические станции.

1.11.5. Буровые автоматические системы. Буровые станки и установки как объект регулирования и автоматизации. Основные процессы, контролируемые и регулируемые параметры при бурении скважин.

Критерии регулирования процесса бурения. Автоматический регулятор подачи инструмента АРП-1.

1.12. Техника и технология получения кондиционных проб керна при бурении по вмещающим горным породам и полезному ископаемому 1.12.1. Классификация горных пород по трудности отбора керна.

Критерии и способы оценки представительности кернового материала – количество и качество.

1.12.2. Способы и технология опробования при бурении геологоразведочных скважин. Способы и технология опробования: по керну, шламу, керну и шламу. Дополнительное опробование. Боковые грунтоносы.

1.12.3. Общие технико-технологические мероприятия для повышения выхода керна.

1.12.4. Специальные буровые снаряды и технология бурения ими по полезным ископаемым. Двойные колонковые снаряды, одинарные и двойные эжекторные снаряды, снаряды со съёмным керноприёмником.

Встреча пластов полезного ископаемого. Технология бурения специальными снарядами. Бурение скважин с гидротранспортом керна.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Назвать и дать определение основных свойств горных пород.

Классификация горных пород по буримости: дать определение и привести примеры горных пород разных категорий по буримости.

2. Назвать способы разрушения горных пород и раскрыть их 3. Изложить методику разработки конструкции скважины.

4. Алмазный породоразрушающий инструмент для колонкового бурения: схематично изобразить конструкцию алмазной коронки, назвать типы, размеры коронок.

5. Твердосплавный породоразрушающий инструмент для колонкового бурения: привести и пояснить классификацию коронок; назвать типы, размеры коронок; привести примеры выбора коронок для бурения горных пород различных категорий по буримости.

6. Что такое ребристая твердосплавная коронка, назначение, типы?

7. Породоразрушающий инструмент для бурения сплошным забоем:

охарактеризовать конструкцию шарошечных и лопастных долот, привести классификацию шарошечных долот.

8. Бурильные трубы и их соединения, утяжеленные бурильные трубы: привести материал, типоразмеры бурильных труб;

охарактеризовать соединения бурильных труб; раскрыть методику подбора утяжеленных бурильных труб.

9. Назначение колонковых и шламовых труб, привести размеры труб, охарактеризовать переходники.

10. Назначение обсадных труб, привести размеры труб (телескоп), назвать и пояснить типы соединений.

11. Удаление продуктов разрушения: назначение очистных агентов, привести классификацию (разновидности) очистных агентов, пояснить область их применения.

12. Назвать параметры глинистого раствора, дать им определение;

привести в цифрах параметры нормального глинистого раствора.

13. Какие осложнения при бурении скважины можно избежать при применении в качестве промывочной жидкости глинистого раствора.

14. Назвать причины возникновения вибраций бурильной колонны в процессе бурения, назвать методы и средства борьбы с вибрацией.

твердосплавным породоразрушающим инструментом?

16. Раскрыть содержание геолого-технического наряда на бурение скважины.

17. Раскрыть понятие кондиционного выхода керна.

18. Назвать и раскрыть методы, способы и средства для повышения выхода керна пород и полезного ископаемого.

19. Назначение двойных колонковых снарядов, назвать их типы, схематично изобразить простейшую конструкцию ДКС.

20. Пояснить технологию работ при забуривании и оборудовании устья скважины.

21. Привести классификацию буровой контрольно-измерительной аппаратуры по функционально-технологическому признаку.

22. Раскрыть роль измерителей веса снаряда и осевой нагрузки в оптимизации режима бурения.

23. Раскрыть роль расходомеров промывочной жидкости в оптимизации режима бурения.

24. Раскрыть понятия оптимального, рационального режима бурения.

25. Изложить методику обработки диаграмм записи параметров технологического процесса бурения скважин.

26. Назвать аппаратуру контроля технического состояния бурильных труб, пояснить назначение и принцип работы.

27. Назвать основные мероприятия по охране природы и недр при сооружении геологоразведочных скважин.

28. Когда проводится консервация и ликвидация скважин?

Содержание и технология работ?

29. Привести пример измерителя осевой нагрузки, пояснить принцип его работы.

30. Привести пример измерителя расхода промывочной жидкости и пояснить принцип его работы.

31. Привести пример измерителя механической скорости бурения и пояснить принцип его работы.

Содержание практического раздела дисциплины №№ Тема лабораторной Аннотация работы Обеспечение Отчетность породоразрушающего вооружения, каты, стенды с табличными

ПРИ ПРИ

3 Расчет режимов бу- Приобретение Учебно-мето- Контрольная рения твердосплав- навыков в разра- дическая ли- работа 4 Изучение техничес- Изучение конст- Макеты сна- Контрольная ких средств для полу- рукций ДКС, КССК рядов (образ- работа чения представитель- (разборка, сборка, цы в разрезе), ных проб полезных регулирование), плакаты, учеископаемых (2 ч) изучение технологии бно-методибурения. ческая литература 5 Составление геолого- Приобретение Методические Домашнее технического наряда навыков в разра- указания задание Программа самостоятельной познавательной деятельности № Проработка теоретического Подготовка к текущим Изучение дополнительте- материала контрольным работам ных разделов 8 Бурение скважин 2 Состав комплек- 0.5 Изучение натур- 0. 11 Буровая контрольно- 1 Классификация 0.5 Аппаратура кон- 0. 12 Получениие конди- 2 Классификация 0.5 Изучение натур- 0. Учебно-методическое обеспечение раздела “Бурение геологоразведочных скважин” Материалы для освоения теоретического курса 1. Учебное пособие ««Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин».

2. Учебно-методическое пособие «Лабораторный практикум по бурению геологоразведочных и геотехнологических скважин».

3. Электронный вариант учебного пособия “Контроль и автоматизация технологических процессов при бурении геологоразведочных, нефтяных и газовых скважин”.

4. Электронный вариант лабораторного практикума “Контрольноизмерительная аппаратура в бурении скважин”.

1. Стенды твердосплавного, алмазного породоразрушающего инструмента, долот, двойных колонковых снарядов, тампонажных снарядов, бурильных и обсадных труб; вспомогательный буровой инструмент, аварийный инструмент.

2. Действующие лабораторные буровые установки на базе станков СКБ-5, СКБ-4.

3. Действующие макеты буровой контрольно-измерительной аппаратуры: ГИВ-6, МКН-1, РС-ТПУ, С-ТПУ, МИД, ОМ-40, ИСБ, “КУРС-411” и др.

Перечень рекомендованной литературы к разделу “Бурение геологоразведочных скважин” 1. Соловьев Н.В., Кривошеев В.В., Брылин В.И., Храменков В.Г. и др. Бурение разведочных скважин: Учеб. для вузов.– М.: Высш. шк., 2007.– 904 с.

2. Рябчиков С.Я., Храменков В.Г., Брылин В.И. Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин: Учеб.

пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007.– 328 с.

3. Сулакшин С.С. Бурение геологоразведочных скважин: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1994. – 432 с.

4. Сулакшин С.С. Способы, средства и технология получения представительных образцов пород и полезных ископаемых при бурении геологоразведочных скважин: Учебное пособие. – Томск: Изд-во НТЛ, 2000. – 284 с.

5. Кудряшов Б.Б., Яковлев А.М. Бурение скважин в осложнённых условиях: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1987. – 269 с.

6. Пономарев П.П., Каулин В.А. Отбор керна при колонковом геологоразведочном бурении. – Л.: Недра, 1989. – 256 с.

7. Храменков В.Г. Контроль и автоматизация технологических процессов при бурении геологоразведочных, нефтяных и газовых скважин.– Томск: Изд-во ТПУ, 2004.– 300 с.

1. Рябчиков С.Я. Буровые машины и механизмы. – Томск: Изд.

ТПУ, 1999. – 108 с.

2. Башлык С.М., Загибайло Г.Т.Бурение скважин.– М.: Недра, 1990.– 446 с.

3. Рябченко В.И. Управление свойствами буровых растворов.– М.:

Недра, 1990. – 230 с.

4. Егоров Н.Г. Бурение скважин в сложных геологических условиях.– Тула: ИПП “Гриф и К”, 2006.– 304 с.

5. Пономарев П.П., Каулин В.А., Власюк В.И. Технические средства и технологии отбора керна высокого качества при бурении скважин.

– М., 2003.– 116 с.: (Техн., технол. и организация геол.-разв. работ). Обзор ООО «Геоинформцентр».

1. Афанасьев И.С. и др. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. – С.Пб.: ООО “Недра”, 2000. – 712 с.

2. Буровой инструмент для геологоразведочных скважин: Справочник / Н.И. Корнилов, Н.Н. Бухарев, А.Т. Киселёв и др. Под ред. Н.И.

Корнилова. – М.: Недра, 1990. – 395 с.

3. Булатов А.И., Долгов С.В. Спутник буровика: Справ. пособие: в 2 кн. – М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”, 2006. – Кн. 1. – 379 с.

4. Булатов А.И., Долгов С.В. Спутник буровика: Справ. пособие: в 2 кн. – М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”, 2006. – Кн. 2. – 534 с.

5. Ивачёв Л.М. Промывка и тампонирование геологоразведочных скважин: Справочное пособие. – М.: Недра, 1989. – 247 с.

2. БУРЕНИЕ И ОБОРУДОВАНИЕ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

СКВАЖИН

(Лекции – 25 часов, лабораторные работы – 10 часов, самостоятельная 2.1. Общие сведения о геотехнологических методах Сущность и технологическая схема подземного выщелачивания полезных ископаемых. Типы растворов для выщелачивания урана.

2.2. Системы разработки урановых месторождений методом подземного выщелачивания (ПВ) Определение систем разработки месторождения (или его части) методом ПВ. Классификация систем разработки месторождений урана методом ПВ: бесшахтные (скважинные), шахтные и комбинированные.

Подготовка месторождений к отработке методом ПВ через скважины с поверхности: бурение и обвязка скважин поверхностными коммуникациями, оснащение узлов рабочим (технологическим и контрольно-измерительным) оборудованием и приборами. Подготовка рудных залежей к выщелачиванию с созданием временных гидрозавес для ограничения движения или направления растворов, расчленение рудовмещающих пород гидроразрывом.

Три группы систем ПВ урана через скважины с поверхности: с площадным (ячеистым), линейным и комбинированным расположением скважин. Площадные (ячеистые) системы расположения скважин– треугольные, квадратные, гексагональные и др. для сложных в морфологическом отношении рудных залежей с относительно невысокими коэффициентами фильтрации (Кф до 0,1 – 1,0 м/сутки).

Линейные системы расположения скважин при разработке протяженных гидрогенных урановых месторождений, сложенных осадочными, хорошо водопроницаемыми (Кф>1,0 м/сутки) рудами и породами.

Густота сети эксплуатационных скважин. Схемы вскрытия и отработки залежей различного морфологического типа системами ПВ через скважины с поверхности. Выбор расстояний между скважинами.

Системы разработки с использованием противофильтрационных завес. Расположение скважин для создания механического и химического барьеров.

2.3. Влияние физико-механических свойств горных пород на эффективность сооружения геотехнологических скважин Изучение вещественного состава слагающих залежь горных пород, их физико-химические, химико-технологические и физикомеханические свойства, а также гидрогеологические особенности месторождения для выбора способа бурения, бурового оборудования, инструмента, режимов бурения. Выбор наиболее целесообразных видов рабочих агентов для выщелачивания урана.

Важнейшие физико-механические свойства горных пород, (прочность, твердость, абразивность, пористость, трещиноватость, водопроницаемость, устойчивость и др.), влияющие на процесс сооружения геотехнологических скважин. Пористость и проницаемость залежей, определяющие свойства для подземного выщелачивания урана.

2.4. Сооружение геотехнологических скважин 2.4.1. Основные сведения о геотехнологических скважинах и их Скважина – главный элемент геотехнологического процесса, при котором обеспечивается поиск и разведка месторождения урановых руд, определение запасов, подача рабочих растворов в пласт (извлечение урана в раствор) и подъем технологических растворов на поверхность.

Разделение скважин по назначению, составу и объему выполняемых функций и конструктивному оформлению: разведочные, технологические (закачные – нагнетательные и откачные), барражные, наблюдательные и контрольные.

2.4.2. Способы бурения геотехнологических скважин Вращательное бурение с прямой промывкой. Применяемый породоразрушающий инструмент при вращательном бурении с прямой промывкой без отбора керна – долота (лопастные и шарошечные, пикобуры). Твердосплавные коронки для бурения с отбором керна в породах средней крепости и мягких; алмазные коронки и шарошечный инструмент (коронки-бурголовки) для бурения с отбором керна в крепких породах.

Вращательное бурение с обратной промывкой, его преимущества.

Специализированные трехшарошечные долота для бурения с обратной промывкой.

Повышение качества вскрытия продуктивных горизонтов при бурении с продувкой при сооружении технологических скважин.

Комбинированные методы бурения для раздельного вскрытия породного и рудного интервалов: до рудного тела – с использованием промывочной жидкости, а по рудному телу – с применением воздуха или воздушно-водяной смеси.

2.4.3. Бурение и оборудование скважин для создания противофильтрационных завес вокруг рудного тела Бурение барражных скважин для создания вертикальных и горизонтальных противофильтрационных завес. Оборудование скважин и технология упрочнения песков: забивка инъекторов, нагнетание раствора; извлечение инъекторов, контроль качества упрочнения массива.

2.5. Технология сооружения геотехнологических скважин 2.5.1. Выбор и обоснование конструкции скважин для подземного Основные факторы, оказывающие влияние на выбор конструкций эксплуатационных скважин ПВ.

Конструкции откачных и нагнетательных технологических скважин. Одноступенчатые и двухступенчатые конструкции технологических скважин. Интервалы и способы гидроизоляции пространства выше зоны движения продуктивных растворов.

Типовые конструкции одноколонных эксплуатационных скважин подземного выщелачивания металлов: с гидроизоляцией при помощи пакера (манжеты), с гравийной обсыпкой фильтров, с комбинированной эксплуатационной колонной и эрлифтным подъемом продуктивных растворов, с комбинированной эксплуатационной колонной и подъемом продуктивных растворов с помощью погружных насосов.

Типовые конструкции высокодебитных скважин.

2.5.2. Крепление геотехнологических скважин с установкой обсадных колонн и беструбное крепление Обсадные трубы для оборудования геотехнологических скважин.

Требования к трубам для крепления и оборудования эксплуатационных скважин для подземного выщелачивания полезных ископаемых с использованием кислотных растворителей металла, связанные с выбором материала и с гидроизоляцией зон движения промышленных растворов.

Стальные трубы из обычной стали (ГОСТ 632—80) для обсадки и оборудования различных скважин (баражные, для гидроразрыва пластов, водопонизительные и др.); использование данных труб в качестве обсадных, защитных колонн в откачных и нагнетательных скважинах.

Улучшение коррозионной стойкости материала за счет футерования полиэтиленом и лаковыми покрытиями.

Трубы из нержавеющей стали (ГОСТ 9940—81) – бесшовные, горячедеформированные, коррозионностойкие для изготовления фильтров глубоких скважин и скважинного оборудования, и применяемые в качестве раствороподъемных колонн.

Трубы из неметаллических материалов (полиэтилен, полипропилен, винипласт, стеклопластик), а также трубы из разнородных материалов (металлопластовые, полимерно-армированные, бипластмассовые и др.).

Монтаж и спуск эксплуатационных и обсадных колонн. Контрольная проверка обсадных и эксплуатационных колонн перед спуском их в скважину.

Соединения металлических обсадных колонн: резьбовое, муфтовое и с помощью электросварки. Два вида соединений при спуске в скважину полиэтиленовых обсадных и эксплуатационных колонн: термоконтактная сварка встык, резьбовое соединение.

Способы монтажа полиэтиленовых труб при спуске их в скважину: 1 – традиционный – поочередное наращивание отрезков труб длиной 6–12м, соединяемых между собой с помощью резьбовых соединений или с использованием термических методов (сварка встык); 2 – спуск полностью собранной на поверхности колонны труб в скважину с помощью специальных приспособлений.

Методы ускорения спуска обсадных и эксплуатационных колонн из полимеров: снижение плотности скважинной жидкости или увеличение массы самих колонн с помощью различных утяжелителей – стационарных и съемных.

Спуск и установка фильтра с надфильтровым патрубком (полиэтилен, стеклопластик, нержавеющая сталь) в скважине «впотай».

Расчет неметаллических обсадных и эксплуатационных колонн труб на смятие горным давлением.

Беструбное крепление скважин. Современные методы беструбного крепления скважин: стабилизация промывочными растворами в процессе бурения, химическое упрочнение стенок скважин и закрепление неустойчивых пород формированием на их поверхности прочного водонепроницаемого покрытия из твердеющих тампонажных растворов (цементация, смолизация, силикатизация, электрохимическое упрочнение, термическое упрочнение).

Технология беструбного крепления скважин и применяемые тампонажные растворы.

2.5.3. Забойное оборудование геотехнологических скважин Основные требования к фильтрам технологических скважин ПВ.

Состав фильтров. Типы фильтров, их конструкции и параметры: каркасные трубчатые с круглой и щелевой перфорацией без покрытия; каркасные трубчатые и стержневые с тонкими фильтрующими покрытиями– сетчатые, проволочные; дисковые (тарельчатые); с фильтрующим заполнением – кожуховые, блочные фильтры с засыпкой – гравийнообсыпные фильтры.

Оборудование технологических скважин ПВ фильтрами с гравийной обсыпкой. Фильтры, создаваемые на поверхности земли. Фильтры кожуховые с гравийным заполнителем. Фильтры блочного типа. Гравийные фильтры, создаваемые на забое скважины. Сооружение гравийных обсыпок в восходящем потоке жидкости. Сооружение гравийных обсыпок в нисходящем потоке жидкости. Сооружение гравийных обсыпок путем подачи гравия по бурильным трубам. Сооружение гравийных обсыпок при применении пакерных устройств для гидроизоляции. Сооружение гравийных обсыпок с предварительной подачей гравия на забой скважины.

Сооружение гравийных обсыпок в прифильтровой зоне скважин с одновременной установкой фильтров. Способ сооружения обсыпных фильтров из гранул низкой плотности. Выбор материала для обсыпки фильтров, его подготовка и устройство в скважинах.

2.5.4. Оборудование устья технологических скважин Назначение, функции устьевой арматуры и требования, предъявляемые к ней. Конструкция оголовков для нагнетательных скважин работающих в режиме свободного налива. Конструкция оголовков для нагнетательных скважин, работающих в напорном режиме. Оголовки для откачных скважин. Обвязка устья скважин при применении в качестве откачных средств эрлифтов. Герметизатор с раствороотводным патрубком с задвижкой для откачки растворов с помощью погружных электрических насосов.

2.5.5. Цементирование и гидроизоляция Назначение цементирования и гидроизоляции. Материалы для тампонажа и гидроизоляции пород. Требования, предъявляемые к тампонажным и гидроизоляционным материалам, для обеспечения качественной гидроизоляции и разобщения пород, вскрытых скважинами.

Схемы цементирования обсадных колонн из полимерных материалов в скважинах с применением заливочных трубок. Цементирование неметаллических обсадных (эксплуатационных) колонн, оборудованных в нижней части фильтром. Цементирование неметаллических обсадных колонн с одной или двумя разделительными пробками.

Технические средства для цементирования скважин. Цементносмесительная машина СМ-4М. Смесительно-осреднительная мобильная установка УСО-20. Цементировочный агрегат ЦА-32ОМ. Установки насосные для цементирования скважин УЦП4320. Цементировочный агрегат на раме АЦС-320. Агрегаты насосные цементировочные АНЦ- и АНЦ-500. Установки цементосмесительные 1СМР-20 и УС-6-30.

Технология гидроизоляции зон движения рабочих и продуктивных растворов при сооружении технологических скважин подземного выщелачивания. Схемы гидроизоляции с применением различных материалов. Способ с использованием жестко закрепленных кислотостойких резиновых манжет с впаянным в основание металлическим кольцом.

Схема герметизации прифильтрового пространства и зон движения рабочих и продуктивных растворов с использованием разобщающих манжет, перемещаемых вверх или вниз относительно фильтра. Применение одноколонных конструкций скважин с гидроизоляцией затрубного пространства с помощью гидравлических пакеров, которые позволяют разобщить зону продуктивного пласта от вышележащих пород. Гидроизоляционные материалы при сооружении технологических скважин ПВ:

растворы сульфастойких и кислотостойких цементов, различные пасты, в том числе гель-цементные, и специальные растворы. Способы доставки гидроизоляционных материалов в скважину, оборудованную неметаллическими колоннами.

2.5.6. Вскрытие и освоение продуктивного горизонта в геотехнологических скважинах Понятия – вскрытие и освоение продуктивных пластов. Основные факторы, снижающие проницаемость продуктивного пласта. Две зоны кольматации. Глубина проникновения глинистого раствора в пласт и влияние его свойств на проницаемость пласта. Очистные агенты для вскрытия продуктивных горизонтов при вращательном бурении. Применяемые при вращательном бурении малоглинистые растворы и их свойства, аэрированные растворы и сжатый воздух. Вскрытие продуктивных горизонтов с помощью обратной промывки.

Операции по сооружению технологических скважин, связанные с восстановлением проницаемости продуктивного горизонта и определение работоспособности скважин перед вводом их в эксплуатацию. Способы разглинизации скважин: гидромеханический, физический и химический. Способы освоения технологических скважин: прямая промывка внутренней поверхности фильтра (в том числе – использование струйных насадок в нижней части бурильной колонны); прямая промывка при посадке фильтров «впотай»; прямая промывка при сооружении скважин с гравийными фильтрами; обратная поинтервальная промывка прифильтровой зоны; обратная промывка через фильтр; прямая затрубная промывка для разглинизации прифильтровой зоны технологических скважин одноколонной конструкции, оборудованных фильтрами с гравийной обсыпкой. Новые перспективные физические и гидромеханические способы разглинизации водоносных горизонтов с помощью гидравлических, пневматических и электрических импульсов, взрывов ВВ, ультразвуковых колебаний и др. Химические способы освоения технологических скважин ПВ.

2.6. Технология и техника для подъёма растворов из геотехнологических скважин Основные средства: эрлифты, погружные центробежные электронасосы, струйные насосы (гидроэлеваторы). Применение эрлифтов для подъема продуктивных растворов из технологических скважин подземного выщелачивания, их основные достоинства. Эрлифты с аксиальным и параллельным размещением воздухоподающих и раствороподъемных труб. Конструкция эрлифта с несколькими раствороподъемными трубами, собранными в пакет. Применение в скважинах увеличенного диаметра эрлифтов кольцевых одно- и двухрядных, центральных двухрядных и др. Основные принципы использования эрлифта для раствороподъема; расчет эрлифта.

Погружные скважиннные насосы в коррозионно-стойком исполнении. Преимущества насосов при подъеме раствора, основные технические характеристики насосов ЭЦНК4 и ПЭН6.

Струйные насосы, принцип работы, достоинства, недостатки.

Установка беструбного подъема раствора.

2.7. Ликвидация технологических скважин Виды работ, выполняемых при ликвидации скважин. Требования, предъявляемые к выбору тампонажного материала.

1. Пояснить сущность подземного выщелачивания урана.

2. Привести и пояснить технологическую схему подземного выщелачивания полезных ископаемых.

3. Охарактеризовать бесшахтные (скважинные), шахтные и комбинированные системы разработки месторождений урана.

4. Описать системы разработки месторождений урана с использованием противофильтрационных завес.

5. Привести пример расположения скважин для создания механического и химического барьеров.

6. Объяснить влияние физико-механических свойств горных пород на эффективность сооружения геотехнологических скважин.

7. Привести классификацию скважин, сооружаемых на месторождениях урана, по их назначению.

8. Объяснить функции эксплуатационных скважин.

9. Объяснить влияние барражных скважин при ПВ урана.

10. Охарактеризовать способы бурения геотехнологических скважин.

11. Перечислить основные факторы, оказывающие влияние на выбор конструкций эксплуатационных скважин ПВ.

12. Описать технологические схемы типовых конструкций одноколонных эксплуатационных скважин подземного выщелачивания металлов.

13. Привести типовые конструкции высокодебитных скважин.

14. Назвать типы и охарактеризовать обсадные трубы для оборудования геотехнологических скважин.

15. Объяснить метод беструбного крепления эксплуатационных скважин.

16. Сформулировать основные требования к фильтрам технологических скважин ПВ.

17. Пояснить методы формирования гравийной обсыпки в закачных и откачных скважинах.

18. Пояснить назначение и функции устьевой арматуры закачных и откачных скважин.

19. Объяснить назначение цементирования и гидроизоляции при сооружении технологических скважин ПВ.

20. Привести примеры схем цементирования обсадных колонн из полимерных материалов.

21. Объяснить сущность гидроизоляции зон движения рабочих и продуктивных растворов при сооружении технологических скважин ПВ.

22. Описать основные факторы, снижающие проницаемость продуктивного пласта.

23. Объяснить сущность работы эрлифта при подъеме продуктивных растворов из технологических скважин подземного выщелачивания, их основные достоинства.

24. Описать виды работ, выполняемых при ликвидации технологических скважин.

Учебно-методическое обеспечение раздела "Бурение и оборудование Материалы для освоения теоретического курса 1. Учебное пособие по дисциплине «Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин».

2. Электронный вариант конспекта лекций по дисциплине «Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин».

3. Комплект демонстрационных материалов лекций, выполненный в программе Microsoft Power Point (презентации).

Программный продукт для расчетных работ 1. Прикладные (авторские) программы: "Классификация горных пород по буримости для вращательного механического бурения скважин", "Выбор конструкции колонкового снаряда", "Проектирование конструкции скважины".

2. Стандартная программа Microsoft Excel для проведения расчетов, построения графиков и диаграмм.

Лекции в объёме 25 часов читаются в специально оборудованной аудитории (ауд. 106, корпус 6) с использованием компьютера и видеопроектора.

Содержание практического раздела дисциплины № Тема лабораторной Аннотация работы Обеспечение работы Отчетность 1 1. Определение ос- Приготовление глини- Вода, промывочная Отчет должен вклюновных свойств стых растворов с за- жидкость, чать разделы: пригопромывочных жид- данными параметрами комплект АБР-1 (арео- товление глинистых костей для бурения и исследование их метр АГ-ЗПП, виско- растворов с различскважин (2 часа) фактических свойств зиметр ВБР–1, прибор ными параметрами, 2 2. Регулирование Приготовление глини- Химические реагенты, Отчет должен вклюосновных свойств стых растворов с ис- чать разделы: приговода, промывочная 3 Построение конст- Выбор для заданных Методические указа- Отчет с обосноварукции откачной геологических усло- ния с индивидуальны- нием, расчетами, схескважины (4 часа) вий вида скважины, ми заданиями. Техни- мами и техническиопределение ее диа- ческая литература ми характеристиками 4 Определение основ- Приготовление тампо- Оборудование и мате- Отчет должен вклюных свойств тампо- нажного раствора с риалы: приборы - ко- чать разделы: пригонажных растворов заданными парамет- нус АзНИИ, игла товление тампонаждля закрепления рами и исследование ВИКА, ВМ-6, арео- ного раствора и оптехнологических его фактических метр АГ-ЗПП, мерный ределение его фактискважин (2 часа) свойств цилиндр объемом 250 ческих свойств и их Программа самостоятельной познавательной деятельности Тема 3 Влияние физико-механических фективность сооружения геодля скальных местотехнологических скважин.

4 Основные сведения о геотехно- логических скважинах и их гических скважин.

рукции скважин для подземного "Выбор конструкции свойства прифильтровыщелачивания урана. скважин"– Изучение скважин с установкой обсадных снаряда", "Проектироваколонн и беструбное крепление. ние конструкции скважины 8 Забойное оборудование техно- логических скважин.

10 Оборудование технологических 2 скважины скважин ПВ фильтрами с гравийной обсыпкой.

11 Оборудование устья технологи- 12 Цементирование и гидроизоля- 2 Изучение способов це- 13 Вскрытие и освоение продук- тивного горизонта в геотехнологических скважинах.

14 Технология и техника для подъ- ёма растворов из геотехнологических скважин 15 Ликвидация технологических 1. Комплекты плакатов по отдельным разделам дисциплины.

2. Макеты и натурные образцы инструмента для бурения скважин 3. Учебные кинофильмы.

Перечень рекомендованной литературы к разделу «Бурение и оборудование геотехнологических скважин»

1. Ар енс В.Ж. Физико-химическая гео технология: Уч ебное пособие. – М.: МГГУ, 2001. –656 с.

2. Аренс В.Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. –М.: Недра, 1975.

3. Рябчиков С.Я., Брылин В.И., Храменков В.Г. Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин. – Томск: Изд–во ТПУ, 2007. – 328 с.

4. Бурение разведочных скважин. Учеб. для вузов/ Соловьев Н. В., Брылин В. И., Храменков В. Г. и др.; Под общ. ред. Н. В. Соловьева. – М.: Высш. шк., 2007. – 904 с.

5. Мамилов В. А., Петров Р П. Добыча урана методом подземного выщелачивания. – М.: Атомиздат, 1980 –248 с 6. Сергиенко И. А. Мосеев А. Ф. Бурение и оборудование геотехнологических скважин. – М.: Недра, 1984. –224 с.

1. Аренс В.Ж., Гайдин А.М. Геолого-гидрогеологические основы геотехнологических методов добычи полезных ископаемых. М., «Недра», 1978, 215 с.

2. Бахуров В. Г., Вечеркин С. Г., Луценко И. К.. Подземное выщелачивание урановых руд. – М.: Атомиздат, 1969. – 152 с.

3. Пути интенсификации подземного выщелачивания. Под ред. Н.И.

Чеснокова. – М.: Энергоиздат, 1988.

4. Пухальский Л. Ч., Шумилин М. В. Разведка и опробование урановых месторождений.- М., Недра, 1977.- 248 с.

5. Разведка месторождений урана для отработки методом подземного выщелачивания /Шумилин М. В., Муромцев Н. Н., Бровин К. Г. и др. – М.: Недра, 1985. – 208 с.

6. Сергиенко И.А., Мосеев А.Ф. Бурение и оборудование скважин для подземного выщелачивания. Техника, технология и организация геологоразведочных работ. Обзор. М.: 1989. – 51 с.

7. Сергиенко И. А., Волынец В П. Обоснование конструкции буровых скважин при подземном выщелачивании полезных ископаемых // Известия вузов. Серия Геология и разведка. – М.: 1974 – №4 – С.

1. Башкатов Д.Н., Сулакшин С.С. Справочник по бурению скважин на воду. - М.: Недра, –1979. –560 с.

2. Калинин А. Г., Власюк В. И., Ошкордин О. В., Скрябин Р. М. Технология бурения разведочных скважин. –М.: Изд–во "Техника", ТУМА ГРУПП, 2004. –528 с.

3. Справочник по бурению геологоразведочных скважин / И.С. Афанасьев, Г.А. Блинов, П.П. Пономарев и др. – СПб: ООО "Недра", 4. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. – СПб.: ООО «Недра», 2000. –712 с.

3. БУРОВЫЕ МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ

(Лекции - 20 часов, лабораторные работы - 10 часов, самостоятельная работа 25 часов) Некоторые сведения из истории развития буровой техники в России и за рубежом. Буровая установка как комплекс машин, механизмов, приборов, приспособлений и рабочего инструмента, с помощью которых выполняются технологические процессы при сооружении скважин.

Условия, определяющие облик и состав буровой установки: способ бурения, глубина и диаметр скважин, назначение скважин, геологотехнические, климатические, дорожно-транспортные условия и т.д.

Деятельность научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций в области создания бурового оборудования.

3.1. Буровые установки для бурения геологоразведочных и Элементы буровой установки: буровой агрегат (станок, насос, силовой привод, пусковая и контрольно-измерительная аппаратура), вышка или мачта, средства механизации и автоматизации трудоёмких и вспомогательных работ. Превышечные сооружения: балки, укрытия, стеллажи, подстанции, склады.

Классификация буровых установок по характеру транспортной базы, по назначению, глубине бурения, грузоподъёмности и другим признакам.

Классификация станков по виду компоновки, по типу вращателя, по типу привода, по назначению. Общее устройство, принципиальные кинематические схемы буровых станков. Параметры технической характеристики современных станков.

Анализ общей структуры кинематических схем станков для вращательного бурения. Основные группы механизмов, составляющие буровой станок: вращатель, механизм подачи, грузоподъёмное устройство, коробка передач и другие преобразователи крутящего момента, распределительная трансмиссия, механизм перемещения станка.

Вращатели. Классификация вращателей: шпиндельные, роторные, подвижные. Основные признаки конструкций вращателей. Кинематические схемы и конструктивные решения. Достоинства и недостатки каждого типа.

Механизмы подачи бурового инструмента. Требования, предъявляемые к механизмам подачи. Классификация механизмов подачи:

гидравлические, механические, комбинированные. Теория работы механизмов подачи, обеспечивающих постоянство осевой нагрузки при переменной скорости бурения и постоянство скорости бурения при переменной осевой нагрузке. Кинематические схемы, конструктивные решения и принципы действия современных механизмов подачи. Основные параметры механизмов подачи.

Грузоподъёмные механизмы для проведения спускоподъёмных операций. Лебёдки, экстракторные устройства, гидравлические подъёмники. Общие требования, оптимальная область их применения.

Лебёдки. Классификация лебёдок: планетарные, фрикционные, дифференциальные. Устройство, принцип работы планетарных лебёдок, работающих по схеме "барабан - зубчатый венец" и "барабан - водило", фрикционных лебёдок с дисковым или конусным фрикционом. Устройство лебёдок мощных буровых установок (для бурения глубоких геологоразведочных скважин, а также скважин на нефть и газ). Основные параметры лебёдок, методика их выбора и расчёта. Требования охраны труда к грузоподъёмным машинам.

Коробки передач. Классификация коробок передач: ступенчатые, бесступенчатые; с дополнительным редуктором, без дополнительного редуктора. Принципы построения кинематических схем коробок передач. Кинематические схемы коробок передач станков типа "ЗИФ", "СКБ" и др. Анализ работы коробок передач. Перспективы применения бесступенчатых передач (плавно регулируемого привода).

Фрикционы. Классификация фрикционов: механические (дисковые, конусные), гидравлические, пневматические. Устройство, принцип работы фрикционов. Способы регулирования. Эксплуатационные требования к фрикционам.

Силовой привод. Классификация приводов (на базе электрических двигателей, двигателей внутреннего сгорания, гидравлических и пневматических двигателей). Индивидуальный, групповой, комбинированный привод. Гибкость характеристики различных двигателей (коэффициент перегрузочной способности, диапазон регулирования, приёмистость). Нагрузочные характеристики основных механизмов буровой установки. Способы искусственной приспособляемости двигателей.

Современные буровые станки для бурения геологоразведочных скважин. Назначение, устройство, техническая характеристика буровых станков нового поколения СКБ-3, СКБ-4, СКБ-5, СКБ-7 и др.

Конструктивные особенности, правила эксплуатации.

Назначение, устройство, техническая характеристика, конструктивные особенности, правила эксплуатации буровых станков ЗИФМ, ЗИФ-1200МР.

Назначение насосов в составе буровой установки. Эксплуатационно-технические требования к буровым насосам (жесткая напорнорасходная характеристика, универсальность к различным видам промывочной жидкости, высокий уровень надёжности и т.д.). Классификация и общая характеристика буровых насосов. Поршневые и плунжерные насосы. Принципиальные схемы насосов, конструкции основных узлов.

Привод насосов. Основные параметры технической характеристики современных насосов. Способы регулирования производительности и давления насосов, интенсивности промывки скважины.

Современные типы поршневых насосов, используемых для комплектования буровых установок: НБ-32, НБ-50, НБ-80, НБ-125.

Нормальный ряд плунжерных буровых насосов: НБ1-25/16, НБ2НБ4-160/63, НБ4-320/63, НБ5-320/100.

Принадлежности к насосам. Буровые сальники и сальникивертлюги, их общее устройство и принцип работы. Шланги напорные и всасывающие. Регулировочные краны, их назначение и устройство.

Контрольно-измерительные приборы: манометры, расходомеры.

Порядок опрессовки напорной магистрали буровой установки.

3.1.4. Средства механизации и автоматизации трудоёмких Анализ современного состояния механизации и автоматизации трудоёмких процессов при бурении геологоразведочных скважин.

Механизмы для свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб. Общее устройство, принципиальные кинематические схемы. Современные механизмы для свинчивания и развинчивания бурильных труб: РТ-1200М, РТ-300, РТ-100.

Трубодержатели для работы с гладкоствольными колоннами труб. Правила эксплуатации, требования охраны труда.

Полуавтоматические элеваторы для работы с бурильными трубами. Классификация элеваторов, их принцип действия и область применения.

Определение понятий: вышка, мачта, буровое здание. Назначение и общее устройство вышек и мачт. Основные требования к вышкам и мачтам.

Классификация вышек: по пространственной геометрической форме, по количеству граней, по углу наклона, по виду применяемых материалов, по высоте и другим признакам. Основные параметры технической характеристики вышек и мачт (тип, высота, грузоподъёмность, размеры нижнего и верхнего оснований, масса и др.) и методика их выбора и расчёта. Способы монтажа вышек: "снизу - вверх", "сверху - вниз", по методу Духнина (подъём и опускание вышки в собранном виде). Требования охраны труда при эксплуатации вышек.

Современные типы буровых вышек (ВРМ-24/540, В-26/50, Н-22, Н-18 и др.), их общее устройство и техническая характеристика.

Буровые мачты. Классификация и область применения мачт. Особенности эксплуатации. Способы монтажа-демонтажа. Современные буровые мачты (БМТ-4, БМТ-5, МРУГУ-2, МРУГУ-3 и др.), их общее устройство и техническая характеристика.

Буровые здания. Классификация, область применения. Современные буровые здания (ПБЗ-4, ПБЗ-5, ПБЗ-7 и др.), их устройство. Правила размещения технологического и вспомогательного оборудования в буровом здании, требования охраны труда при эксплуатации.

Назначение, общее устройство, классификация талевых систем.

Устройство кронблоков, талевых блоков, кронблочных рам. Схемы талевых систем, используемые на буровых установках. Условия применения различных талевых систем, правила эксплуатации, требования охраны труда.

Конструкции канатов, порядок их выбора для различных условий бурения. Рациональная эксплуатация канатов.

Методика определения числа рабочих струн, грузоподъёмности талевой системы, нагрузки на вышку, диаметра каната.

3.1.7. Комплексные буровые установки для бурения геологоразведочных скважин Состав комплексной буровой установки: буровой станок, буровой насос (компрессор), механизмы для проведения спускоподъёмных операций, вышка (мачта), пусковая и контрольно-измерительная аппаратура, буровое здание, система отопления, система освещения, транспортная база и т.д.

Буровые установки на базе станков ЗИФ-650М, ЗИФ-1200МР.

Область применения, общее устройство. Размещение технологического оборудования с учётом требований охраны труда. Технические характеристики.

Установки нормального ряда "УКБ", выпускаемые по ГОСТ 7959УКБ1-12,5/25, УКБ2-50/100, УКБ3-200/300, УКБ4-300/500, УКБ5- 500/800, УКБ7-1200/2000, УКБ8-2000/3000. Область применения. Общее устройство. Основные отличия установок типа УКБ от ранее выпускаемых буровых установок. Оснащённость буровых установок контрольно-измерительными приборами. Модификации буровых установок. Унификация узлов и механизмов. Технические характеристики.

Классификация самоходных буровых установок (по транспортной базе, по условиям применения). Достоинства и недостатки самоходных буровых установок, их рациональная область применения.

Самоходные буровые установки общего назначения (универсальные): УКБ3-200/300С, УКБ-4С, УКБ-500С и др.

Специализированные буровые установки: УБР-2М, УРБ-2А2, УРБ-2А2-КГК, УРБ-2,5А (для бурения картировочных, поисковых, изыскательских и геофизических скважин); УРБ-3А3, 1БА-15В, 1БА-15К, 1БА-15Н (для бурения структурных скважин, эксплуатационных скважин на воду, технических скважин). Общее устройство установок.

Принципиальные кинематические схемы, технические характеристики.

Особенности эксплуатации.

3.1.9. Современные зарубежные буровые установки Современные буровые установки фирмы Atlas Copco, Bort Longir и др. для бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин.

Принципиальные отличия от отечественных буровых установок. Особенности эксплуатации и обслуживания.

Классификация гидроударников по кинематике рабочего процесса (прямого действия, обратного действия, двойного действия, непосредственно гидросилового действия), по энергии удара (с малой энергией удара, с большой энергией удара), частоте ударов. Общее устройство, принцип работы, достоинства и недостатки каждого типа гидроударников, область их оптимального применения. Параметры гидроударников.

Современные типы гидроударников: Г-76, Г-59, Г-46. Общее устройство, порядок регулировки, техническая характеристика, правила эксплуатации. Вспомогательный и аварийный инструмент при бурении с гидроударниками. Отражатели ударных волн, их назначение и общее устройство.

Технологическая схема буровой установки при работе с гидроударниками. Дополнительные требования к буровому оборудованию.

Правила охраны труда.

Область применения. Классификация пневмоударников по способу распределения воздуха (клапанные, бесклапанные, золотниковые), по назначению (горного типа, геологоразведочные). Общее устройство, принцип работы. Параметры пневмоударников.

Современные геологоразведочные пневмоударники: РП-133А, РП-111, РП-94, РП-94М и др. Пневмоударники горного типа: П1-75, ПМП-3 и др. Общее устройство, принцип работы, правила эксплуатации, технические характеристики.

Технологическая схема буровой установки при работе с пневмоударниками. Назначение, общее устройство масловлагоотделителей, холодильников, автомаслёнок, циклонов, герметизаторов устья скважины. Правила охраны труда.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Сформулировать задачи изучаемого раздела "Буровые машины 2. Изобразить структурную схему буровой установки.

3. Изобразить блок-схему бурового станка.

4. Перечислить типы вращателей, их достоинства и недостатки.

5. Изобразить кинематическую схему планетарной лебёдки, пояснить принцип работы.

6. Перечислить основные типы механизмов подачи, отметить достоинства и недостатки.

7. Изобразить принципиальную гидравлическую схему бурового станка, пояснить принцип работы основных её элементов.

8. Изобразить коробку передач станка типа "ЗИФ" или "СКБ" и записать кинематические цепочки всех скоростей на вращатель 9. Перечислить типы и марки буровых насосов.

10. Изобразить принципиальную схему поршневого насоса, пояснить принцип его работы.

11. Перечислить типы буровых вышек и их основные параметры.

12. Изобразить конструктивные схемы талевых систем, применяемых на буровых установках.

13. Какие струны талевой системы относятся к рабочим струнам ?

14. Пояснить принцип работы механизма для свинчивания и развинчивания бурильных труб.

15. Перечислить типы (марки) полуавтоматических элеваторов и пояснить принцип их работы.

16. Перечислить типоразмеры буровых установок нормального ряда по ГОСТ-7959-74.

17. Перечислить основные типы самоходных буровых установок.

18. Перечислить виды забойных буровых машин. Определить назначение каждого вида.

19. Классификация гидроударников по признаку "кинематика рабочего процесса".

20. Пояснить принцип работы гидроударника прямого действия.

21. Классификация пневмоударников.

22. Пояснить принцип работы пневмоударника клапанного типа.

Содержание практического раздела дисциплины 1 Общее устройство Анализ конструкций вращателей Литературные источ- Эскизы, схемы буровой установки различных типов, выявление дос- ники, методические вращателей. Кони буровых станков. тоинств, и недостатков; определе- указания, красочные трольная работа.

Изучение устройст- ние оптимальной области приме- плакаты, натурные ва, принципа рабо- нения каждого типа. Выбор основ- образцы вращателей, 2 Механизмы подачи Анализ конструкций МП. Выяв- Литературные источ- Ответы на вопроМП): устройство, ление достоинств и недостатков. ники, методические сы, схемы. Конпринцип действия, Оценка параметров МП и факто- указания, плакаты, трольная работа.

Задание и регулиро- ров, влияющих на их величину. натурные образцы, Зачёт по практивание осевой на- Приобретение навыков практиче- действующие буро- ческой работе с грузки на буровых ской работы с элементами управ- вые станки. СКБ-4, гидравлическими подачи – 2 часа режимных параметров.

3 Изучение устрой- Приобретение навыков работы с Методические указа- Контрольная раства, принципа ра- тормозными системами и опыта ния, плакаты, дейст- бота. Зачёт по боты лебёдок буро- регулировки тормозов лебёдок вующие буровые практической равых станков.- 2 часа различных конструкций. станки СКБ-4, СКБ-5 боте на лебёдках.

4 Изучение кинема- Анализ кинематических схем раз- Методические указа- Кинематические тических схем со- личных буровых станков. Выбор ния, плакаты, натур- схемы.

временных буровых оптимальных частот вращения для ные образцы коробок Кнтрольная рабостанков. – 1 час. вращателя и барабана лебёдки. передач и редукторов. та 5 Изучение устройст- Анализ насосов. Выявление факто- Методические указа- Кинематические ва, принципа ра- ров, определяющих производи- ния, плакаты, натур- схемы, теоретиботы поршневых и тельность и давление насоса. Изу- ные образцы узлов ческие графики.

плунжерных буро- чение способов регулирования насосов, действую- Контрольная равых насосов. –1 час производительности и давления. щие поршневые и бота.

6 Изучение устройст- Анализ конструкций. Методика Методические указа- Кинематические 7 Изучение устрой- Анализ конструкций различных Методические указа- Отчёт. Контрольства, принципа ра- гидроударников. Приобретение ния, плакаты, натур- ная работа.

8 Изучение устрой- Анализ конструкций современных Методические указа- Отчёт.

ства, принципа ра- пневмоударников. Приобретение ния, плакаты, натур- Контрольная работы пневмоудар- опыта сборки-разборки и регули- ные образцы. бота.

Программа самостоятельной познавательной деятельности Общее устройство буро- Устройство, принцип Система смазки вращатевой установки. Вращатели 2 работы вращателей бу- 0,5 лей. Выбор параметров 0, Грузоподъёмные меха- Планетарные лебёдки 4 низмы буровых установок 2 (устройство, принцип 0, (лебёдки,, гидроподъём- работы, регулировка) 10 Талевые системы. Общее устройство, клас- Методика выбора и расчёсификация, требования 0,5 та талевого каната Нормальный ряд буровых Устройство, технические Анализ буровых устаноустановок УКБ по ГОСТ 1 характеристики, область 0,5 вок типа УКБ 0, Учебно-методическое обеспечение раздела «Буровые машины и Материалы для освоения теоретического курса 1. Электронный и изданный типографским способом варианты конспекта лекций и учебного пособия по дисциплине «Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин».

2. Комплект демонстрационных материалов для чтения лекций, выполненный в программе Microsoft Power Point с элементами анимации (40 программ презентаций, включающих более 250 слайдов с чертежами, схемами, таблицами, графиками, фотографиями и текстовыми заставками).

3. Комплект раздаточных материалов при чтении лекций (более рисунков с чертежами, схемами, графиками).

1. Прикладные программы «Расчёт бурильных труб», «Расчёт талевых систем», «Расчёт мощности на бурение».

2. Стандартная программа Microsoft Excel для проведения расчетов, построения графиков и диаграмм.

Лекции в объёме 20 часов читаются в специально оборудованной аудитории (ауд. 106, корпус 6) с использованием компьютера и видеопроектора.

1. Действующие буровые установки на базе станков СКБ-2, СКБ-4, СКБ-5 и насосов НБ-4-160/63, НБ-32.

2. Стенды на базе буровых станков СКБ-4, УКБ-12,5/25 для изучения устройства и принципа работы основных узлов.

3. Стенд буровых лебёдок.

4. Стенд гидроударников.

5. Стенд пневмоударников.

6. Натурные образцы поршневых и плунжерных насосов НБ-32, НБ4-160/63; труборазворотов РТ-1200М, РТ-300, РТ- 100; гидроциклонов, основных узлов буровых станков.

7. Красочные плакаты (18 комплектов).

Перечень рекомендованной литературы к разделу 1. Кирсанов А.Н., Зиненко В.П., Кардыш В.Г. Буровые машины и механизмы. – М: Недра, - 1981.- 448 с. – учебник.

2. Рябчиков С.Я. Буровые машины и механизмы. – Томск: Изд.

ТПУ, 1999.- 108 с. – учебное пособие.

3. Рябчиков С.Я. Проектирование буровых машин и механизмов.

– Томск: Изд. ТПУ, 2005.- 114 с.- учебное пособие.

4. Рябчиков С.Я., Дельва В.А., Чубик Л.С. Практикум по буровым машинам и механизмам. - Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 112 с.

– учебное пособие.

5. Рябчиков С.Я., Храменков В.Г., Брылин В.И. Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин. – Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 328 с.

6. Рябчиков С.Я., Храменков В.Г., Брылин В.И. Лабораторный практикум по бурению геологоразведочных и геотехнологических скважин. – Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 200 с.

1. Марамзин А.В., Блинов Г.А. Технические средства для алмазного бу рения. – Л.: Недра, 982. – 335 с.

2. Волков А.С. Машинист буровой установки.- М.: ВИЭМС, с.

3. Калинин А.Г., Власюк В.И., Ошкордин О.В., Скрябин Р.М.

Технология бурения разведочных скважин. – М.: Изд. «Техника», ТУМА ГРУПП, 2004. – 528 с.

4. Соловьёв Н.В., Кривошеев В.В., Башкатов Д.Н. и др. Бурение разведочных скважин. – М.: Высшая школа, 2007. – 904 с.

5. Блинов Г.А., Буркин Л.Г., Володин О.А. и др. Техника и технология высокоскоростного бурения.– М.: Недра, –1982.– 408 с.

1. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. Под редакцией Е.А. Козловского. – С.-П.: Недра, 2000. – 712 с.

2. Козловский Е.А., Кардыш В.Г., Мурзаков Б.В. и др. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. – м.:

3. Медведев Н.В., Гланц А.А., Григоревский А.С. Справочник механика геологоразведочных работ,– М.: Недра, 1987.– 444 с.

КОНТРОЛИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦЕПЛИНЕ

При изучении дисциплины «Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин» предусматриваются следующие виды контроля: текущий, рубежный, итоговый.

Текущий контроль проводится перед началом (в виде опроса 2- студентов) или в конце ( в виде короткой контрольной работы для всех ) каждой лабораторной работы. Текущий контроль преследует цель выработать у студента необходимость (потребность) к систематической работе по освоению материала дисциплины.

Рубежный контроль проводится дважды в семестр путем выполнения письменной, индивидуальной работы, включающей 3-4 контрольных вопроса по теоретической части и решение практической задачи по выбору и обоснованию технологии и технических средств для выполнения определённых технологических процессов или расчёту отдельных технологических показателей. Решение задач выполняется с использованием литературных источников и средств вычислительной техники. Рубежный контроль преследует цель оценки уровня усвоения студентами теоретической части и навыков в выполнении практической работы, предусмотренной учебной программой.

Итоговый контроль проводится после завершения обучения студентами дисциплины «Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин» Итоговый контроль преследует цель проверки знаний студента по всему изученному курсу, понимания взаимосвязей различных его разделов друг с другом и связей с иными естественнонаучными, общепрофессиональными и специальными дисциплинами. В процессе экзамена проводится проверка достижения результатов, предусмотренных разделом «Цели преподавания дисциплины» данной рабочей программы и образовательной программой подготовки магистров в области урановой геологии по направлению «Геология и разведка полезных ископаемых».

Итоговый контроль предусматривает ответы на несколько вопросов теоретического курса, а также решение практических задач по сооружению геологоразведочных и геотехнологических скважин..

1. Контролирующие материалы к теоретической и практической части раздела “Бурение геологоразведочных скважин” Тема 1. Буровая скважина и ее элементы. Основные свойства горных пород. Способы разрушения горных пород. Класссификация способов бурения.

1. Зарисовать схему скважины и назвать ее элементы.

2. Назвать и дать определение основным физико-механическим свойствам горных пород.

3. Что такое буримость горных пород? От чего она зависит? В чем измеряется? Классификация горных пород по буримости: привести примеры горных пород разных категорий по буримости.

4. Как учитываются свойства горных пород при выборе породоразрушающего инструмента и назначении режима бурения?

5. Назвать способы разрушения горных пород и пояснить работу породоразрушающего элемента при каждом способе.

6. Назвать и пояснить способы бурения скважин.

Тема 2. Забуривание и оборудование устья геологоразведочных 1. Какая геолого-техническая документация должна быть на буровой установке перед началом бурения скважины?

2. Какие подготовительные работы проводятся перед началом забуривания скважины?

3. Как производится забуривание скважины?

4. Принимаемые меры против искривления скважины при забуривании.

5. Какие виды работ производятся при оборудовании и герметизации устья скважины?

Тема 3. Производительные операции при бурении скважин.

Буровой технологический и вспомогательный инструмент для бурения геологоразведочных скважин 1. Назвать производительные операции при бурении скважин.

2. Назвать вспомогательные работы при бурении скважин.

3. Что такое буровой технологический инструмент? Назвать инструменты.

4. Что такое буровой вспомогательный инструмент? Назвать инструменты.

5. Привести схему бурового снаряда для колонкового бурения.

6. Назвать типы, размеры бурильных труб.

7. Назначение утяжеленных бурильных труб.

8. Назвать размеры колонковых, шламовых и обсадных труб.

9. Перечислить принадлежности для бурильных и обсадных труб.

Тема 4. Породоразрушающий инструмент для бурения геологоразведочных скважин 1. Схематично зарисовать твёрдосплавную коронку.

2. Назвать типы твердосплавных коронок и их назначение.

3. Назвать размеры твердосплавных коронок.

4. Область применения алмазных коронок.

5. Типы алмазных коронок для одинарных колонковых снарядов.

6. Привести пример (тип) алмазной коронки и дать расшифровку.

7. Схематично зарисовать конструкцию алмазного расширителя, пояснить назначение расширителя.

8. Схематично зарисовать конструкцию кернорвателя при алмазном бурении и пояснить его назначение и принцип работы.

9. Область применения шарошечного породоразрушающего инструмента.

10. Охарактеризовать конструкции шарошечных долот.

11. Механизм разрушения горных пород при шарошечном бурении.

10. Типы шарошечных долот и назначение долот каждого типа.

11. Лопастные долота, их назначение, конструкции.

12. Методы повышения ресурса породоразрушающего инструмента.

Тема 5. Удаление продуктов разрушения из скважин. Промывочные агенты, их свойства и параметры 1. Привести классификацию способов удаления продуктов разрушения из скважин.

2. Назвать виды промывочных жидкостей и область их применения.

3. Раскрыть сущность параметров промывочных жидкостей: плотность, вязкость, водоотдача, содержание песка, толщина корки, статическое напряжение сдвига, концентрация водородных ионов, тиксотропия, удерживающая способность, суточный отстой.

4. Привести параметры нормального глинистого раствора.

5. Описать технологию приготовления глинистого раствора.

6. Назвать основные реагенты для обработки промывочных растворов.

6. Описать технологию приготовления аэрированного глинистого раствора.

5. Что такое утяжеленный глинистый раствор? Когда он применяется?

6. Когда применяется обработка глинистого раствора? Привести пример.

7. Охарактеризовать способы и средства очистки промывочных жидкостей от шлама.

8. В чем заключаются особенности бурения скважин с продувкой воздухом?

Тема 6. Технология бурения геологоразведочных скважин 1. Как производится выбор и обоснование конструкции скважин?

2. Что понимается под параметрами режима бурения?

3. В чем заключается выбор твердосплавной коронки для бурения горных пород?

4. Раскрыть технологию ударно-вращательного бурения скважин гидроударными машинами 5. В чем заключается выбор алмазной коронки и расчет параметров режима бурения одинарным колонковым снарядом?

6. Назвать причины возникновения вибраций бурильной колонны при алмазном бурении, методы борьбы с вибрацией.

7. Как производится опробование при бескерновом бурении скважин.

8. Что входит в состав комплексов ССК и КССК?

9. В чем заключаются особенности технологии бурения комплексами ССК и КССК?

10. Назовите цель и задачи обсадки и тампонирования; тампонажные материалы, тампонажные растворы и смеси: доставка тампонажных составов в скважину.

11. Раскрыть технологию тампонирования скважины глиной, цементными растворами.

Тема 7. Оптимизация процессов бурения при сооружении скважин 1. Назвать факторы, определяющие эффективность процесса бурения скважин.

2. Объяснить влияние усилия подачи (осевой нагрузки) на механическую скорость бурения.

3. Объяснить влияние частоты вращения ПРИ на эффективность вращательного способа бурения.

4. Объяснить влияние износа породоразрушающего инструмента на снижение механической скорости бурения.

5. Раскрыть методику нахождения рациональных параметров режима бурения.

6. Раскрыть методику обработки диаграмм записи параметров технологического процесса.

Тема 8. Буровая контрольно-измерительная аппаратура 1. Раскрыть классификацию БКИА по функциональнотехнологическому признаку.

2. Назначение, классификация аппаратуры контроля технологических параметров процесса бурения.

3. Назвать измерители веса снаряда и осевой нагрузки. Принцип работы измерителя ГИВ-6, конструкция диаграммного диска, работа бурильщика с измерителем ГИВ-6.

4. Измерители расхода промывочной жидкости: классификация расходомеров, пояснить принцип работы одного из расходомеров (по выбору).

5. Привести классификацию аппаратуры контроля эффективности процесса бурения.

6. Принцип работы одного из измерителей механической скорости бурения (по выбору).

7. В чем заключается эффективность применения комплексной аппаратуры для контроля технологических и технико-экономических показателей процесса бурения?

8. Классификация основных методов неразрушающего контроля.

Раскрыть содержание и работу дефектоскопа бурильных труб ДБТ, толщиномера Т-1.

Тема 9. Техника и технология получения кондиционных проб керна горных пород и полезного ископаемого 1. Назвать классификацию горных пород по трудности отбора керна.

2. Назвать и пояснить методы количественного определения выхода керна.

3. Раскрыть технологию опробования по керну, шламу, керну и шламу.

4. Что такое дополнительное опробование и когда оно применяется?

5. Привести классификацию двойных колонковых снарядов.

6. Раскрыть принцип работы эжекторных снарядов.

7. Состав снарядов со съёмным керноприёмником, назначение каждого узла. Раскрыть сущность вопроса повышения выхода керна.

8. Бурение скважин с гидротранспортом керна. Раскрыть сущность вопроса повышения выхода керна.

9. Классификация способов встречи пластов полезного ископаемого в процессе бурения.

Задание №1.

1. Основные свойства горных пород. Классификация горных пород по буримости.

2. Способы разрушения горных пород.

3. Способы бурения скважин.

4. Методика разработки конструкций геологоразведочных скважин.

Задание №2.

1. Породоразрушающий инструмент для бурения геолого- разведочных скважин: твердосплавные, алмазные коронки, долота; область их применения, типоразмеры.

2. Буровой технологический и вспомогательный инструмент для бурения геологоразведочных скважин: состав, назначение.

3. Удаление продуктов разрушения из скважин: классификация.

Промывочные агенты: классификация; параметры глинистого раствора.

4. Расчет параметров режимов бурения твердосплавными коронками.

Задание №3.

1. Классификация горных пород по трудности отбора керна.

2. Способы опробования при бурении геологоразведочных скважин.

3. Состав комплексов ССК и КССК. Технология бурения комплексами.

4. Двойные колонковые снаряды, одинарные и двойные эжекторные снаряды. Бурение скважин с гидротранспортом керна.

2. Контролирующие материалы к теоретической и практической части раздела «Бурение и оборудование геотехнологических скважин»

1. Раствороприемная часть технологической скважины при ПВ урана: фильтровая и бесфильтровая; состав фильтровой колонны;

основные типы фильтров и область их применения.

2. Понятие о статическом и динамическом уровнях, дебите и удельном дебите скважины.

3. Способы подъема растворов из скважины. Основные типы насосов, условия их применения, достоинства и недостатки.

4. Способы крепления стенок скважин. Обсадные трубы:

разновидности труб, способы их соединений, технология спуска обсадных колонн.

5. Способы цементирования скважин с использованием обсадных труб: прямое и обратное, одно- и двухступенчатое; тампонаж через заливочные трубы; тампонаж цементом с разделяющими пробками.

6. Тампонирование скважин цементным раствором: тампонажные цементы и растворы, основные свойства цементных растворов, их определение (приборы, методика), достоинства и недостатки цементирования скважин.

7. Конструкция технологических скважин при ПВ, принципы ее разработки.

8. Гидравлический способ удаления продуктов разрушения горных пород при бурении скважин: условия применения, схемы реализации, достоинства и недостатки.

9. Промывочные жидкости (перечислить); условия их применения. Нормальные и специальные глинистые растворы.

Глинистые растворы для вскрытия продуктивных горизонтов.

Приготовление глинистого раствора.

10. Основные параметры глинистого раствора и их определение (приборы, методика).

11. Классификация способов удаления продуктов разрушения при бурении скважин.

12. Основные физико-механические свойства горных пород:

твердость, прочность, абразивность, Их влияние и учет при вращательном бурении скважин. Влияние свойств на добычу урана.

(реферативная работа по индивидуальному заданию) На выполнение реферативной работы предусматривается 4 часа обязательных консультаций и 5 –10 часов самостоятельной работы.

Цель и задачи реферативной работы. Задачей реферативной работы является закрепление и углубление знаний, полученных студентами в процессе изучения теоретического курса и выполнении практических работ; изучение перспективных направлений совершенствования технологии скважинного подземного выщелачивания урана на месторождениях России: изучение вопросов разработки скважинной технологии ПВ для скальных месторождений; разработка технических средств, повышающих производительность и снижающих стоимость бурения, улучшающих фильтрационные свойства прифильтровой зоны технологических скважин.

В процессе выполнения работы студенты получают навыки анализа современных направлений комплексного решения конкретных задач по бурению и оборудованию скважин для ПВ урана на основании индивидуального задания, углубленно знакомятся с современными технологиями бурения эксплуатационных скважин на месторождениях урана, методами добычи полезного ископаемого по технической и периодической литературе, патентам, каталогам, проспектам и т.п. Кроме того, студенты получают навыки сжатого изложения проработанного вопроса перед аудиторией, формулирования вопросов по прослушанной теме и ответов на задаваемые вопросы.

Указания по выполнению работы. Реферат должен содержать обобщенную информацию, основанную на анализе современной технической литературы и проведенного патентного поиска. Идеальный вариант завершения работы – новые, предложенные студентом, идеи, решения, разработки. Реферат должен быть хорошо иллюстрирован, иметь список использованной литературы. Объем реферата не менее 10 листов рукописного текста.

Расчетная часть задания: проектирование добычной скважины для На основании индивидуального задания:

определить категории и группы пород, слагающих геологический разрез;

определить необходимый диаметр пробы в продуктивном пласте;

определить типоразмер долота при бурении в этом пласте;

выбрать технологическую схему бурения;

определить интервалы установки обсадных труб;

определить типоразмер фильтровой колонны и интервал ее установки;

выбрать метод изоляции затрубного пространства;

выбрать растовоподъемное оборудование;

определить диаметры бурения и обсадных колонн.

построить обоснованную конструкцию добычной скважины.

3. Контролирующие материалы к теоретической и практической части раздела «Буровые машины и механизмы»

Тема 1. Общие сведения о буровой установке. Структурная схема бурового станка. Вращатели буровых станков.

1. Перечислить основные элементы буровой установки для сооружения геологоразведочной скважины.

2. Вписать основные недостающие узлы шпиндельного вращателя на примере станка СКБ-4: корпус, ………………., ведущая шестерня, …………….., гидропатроны, ………………, 3. Дополнить схему передачи вращения от привода бурового станка с вращателем шпиндельного типа к колонне бурильных труб:

электродвигатель - фрикцион - коробка передач ведущая шестерня ……………….., ………………, ……………….., …………………., колонна бурильных труб.

4. Где смонтирована вращающаяся часть постоянно замкнутого гидропатрона: на шпинделе или на траверсе?

5. Как осуществляется закрепление бурильной трубы в постоянно замкнутом гидропатроне: усилием пружин или усилием поршня?

6. Какой тип шпинделя обеспечивает устойчивую работу при высоких частотах вращения снаряда ?

7. Какую функцию во вращателе станка СКБ-4 выполняет нижний гидропатрон ?

8. Какие нагрузки воспринимает ротор при бурении с забойными двигателями?

9. Дополнить перечень операций, выполняемых с помощью подвижных вращателей: спуск бурильной колонны, ………………., бурение, …………………, ………………….., подъём бурильной колонны.

10. Определить величину максимального крутящего момента на вращателе. (По заданным условиям).

1. Перечислить основные типы механизмов подачи.

2. Определить рациональную область применения канатно-цепных механизмов подачи.

3. Почему у гидравлических механизмов подачи усилие подачи вверх больше, чем вниз?

4. С какими полостями гидроцилиндров механизма подачи с дросселем на линии нагнетания соединяется нагнетательная линия при: бурении с дополнительной нагрузкой ……………………....;

при бурении с разгрузкой ………………………………………;

при быстром подъёме шпинделя ………………………………… 5. Когда в процессе бурения применяется операция «Быстрый подъём шпинделя»?

6. С верхней или нижней полостью гидроцилиндров соединяется нагнетательная магистраль механизма подачи с дросселем на линии слива при бурении с разгрузкой?

7. Увеличится или уменьшится усилие подачи механизма с дросселем на линии слива при переходе из твёрдых горных пород в мягкие?

8. Увеличится или уменьшится усилие подачи механизма с дросселем на линии слива при выходе из строя резцов породоразрушающего инструмента?

9. Перечислить все основные элементы гидравлической системы бурового станка с дросселем на линии нагнетания.

10. Определить давление в нижних полостях гидроцилиндров механизма подачи с дросселем на линии слива при следующих условиях: вес колонны бурильных труб – 2000 кГс; осевая нагрузка на коронку – 1500 кГс; давление масла в верхних полостях гидроцилиндров – 50 кГс/см; рабочая площадь в верхних полостях гидроцилиндров – 80 см; рабочая площадь поршней в нижних полостях гидроцилиндров – 150 см.

1. Классификация буровых лебёдок по признаку «кинематика рабочего процесса».

2. Перечислить основные узлы планетарной лебёдки.

3. Какая деталь планетарного механизма лебёдки бурового станка СКБ-4 неподвижна при заторможенном шкиве тормоза спуска?

4. Подвижны или неподвижны оси сателлитов относительно вала лебёдки станка СКБ-5 при подъёме снаряда из скважины?

5. Какая деталь планетарного механизма лебёдки бурового станка СКБ-5 неподвижна при заторможенном шкиве тормоза подъёма?

6. Назвать принципиальное конструктивное отличие планетарных лебёдок, работающих по схеме «барабан – зубчатый венец» и «барабан – водило».

7. Чем конструктивно отличается тормоз спуска от тормоза подъёма?

8. С помощью чего устанавливается необходимый зазор между тормозными колодками и шкивами на лебёдках станков СКБ-5, ЗИФ-1200МР ?

9. В каком случае барабан фрикционной лебёдки будет вращаться при выключенном фрикционе?

10. Определить величину тормозного момента для удержания бурового снаряда в подвешенном состоянии ( для заданных условий).

Тема 4. Поршневые и плунжерные буровые насосы 1. Что такое «напорно-расходная характеристика» насоса? Какой она должна быть у буровых насосов?

2. Какие факторы влияют на производительность поршневых и плунжерных насосов?

3. Какие параметры определяют давление, создаваемое насосом?

4. Какую функцию выполняет обратный клапан, установленный на всасывающей линии насоса?

5. Почему поршневые насосы называются насосами двойного действия?

6. С помощью чего изменяют интенсивность промывки скважины при использовании насосов НБ-32, НБ-50?

7. Почему КПД плунжерных насосов выше, чем поршневых?

8. Какое количество всасывающих клапанов имеют насосы НБ- и НБ-320/100?

9. Какими способами можно изменять (регулировать) производительность насосов НБ4-320/63 и НБ4-10/63?

10. Какие факторы влияют на высоту всасывания жидкости насосом? Чему равна максимальная теоретическая и практическая высота всасывания?

1. Классификация гидроударников по признаку «кинематика рабочего процесса».

2. Изобразить упрощенную схему гидроударника прямого действия.

3. Перечислить стадии движения бойка гидроударника прямого действия.

4. Перечислить основные параметры гидроударников прямого действия и способы их регулирования.

5. Особенности технологической схемы буровой установки при работе с гидроударниками.

1. Классификация пневмоударников по признаку «способ распределения воздуха в рабочие камеры».

2. Изобразить схему ударного узла клапанного пневмоударника.

3. Изобразить общую технологическую схему буровой установки при работе с пневмоударниками.

4. Перечислить основные параметры пневмоударников.

5. Назначение масловлагоотделителя и холодильника при бурении с пневмоударниками. Всегда ли необходимо их применение?

Задание №1.

1. Изобразить упрощенную схему вращателя роторного типа.

2. Определить величину осевой нагрузки для гидравлического механизма подачи с дросселем на линии слива при следующих условиях: вес бурового снаряда Q=1500 кГс; площадь поршня в верхних полостях цилиндров Fв=100 см2; площадь поршня в нижних полостях Fн= 150 см2; давление масла в верхних полостях Рв= 10 кГс/см2; давление в нижних полостях Рн= 2 кГс/см2.

3. Порядок задания осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент на станке СКБ-4.

4. Определить скорость перемещения подвижного вращателя вниз на установке УРБ-2А2, если скорость движения поршня в гидроцилиндре равна 0,8 м/с.

Задание № 2.

1. Каким образом можно зафиксировать шпиндель бурового станка СКБ -4 для восприятия реактивного момента при бурении с забойным двигателем?

2. Определить частоту вращения шпинделя при частоте вращения вала приводного двигателя n= 2800 об/мин и следующем передаточном отношении шестерен, находящихся в зацеплении при передаче крутящего момента на вращатель:

_ _ _ _ _ 3. Начертить принципиальную кинематическую схему коробки передач бурового станка ЗИФ-650М.

Задание 3.

1. Определить число рабочих струн талевой системы, выбрать конструкцию талевой системы при заданных условиях: глубина скважины, тип бурильных труб, грузоподъёмность лебёдки, высота вышки.

2. Определить нагрузку на вышку при известной конструкции талевой системы и нагрузке на крюке.

3. Определить усилие в лебёдочном конце каната при подъёме снаряда из скважины при заданных условиях.