Контрольна робота натему:
Пошук і розвідкародовищ нафти і газу
«Варіант № 2»
Зміст
Вступ
Глава1. Геофізичні методи пошукових робіт
Глава2. Буріння ручними способами
Глава3. Долото для відбору гірських порід (керна)
Висновок
Списоквикористаної літератури
Вступ
Геофізичніметоди дослідження земної кори (ГМІЗК), звані по-різному: розвідувальна ісвердловинна; прикладна і промислова; регіональна, розвідувальна та геофізичнідослідження свердловин (або каротаж), — це науково-прикладної розділ геофізики,призначений для вивчення земної кори потужністю 35 — 70 км на суші та 5 — 10 кмпід дном акваторій океанів і морів.
Геофізика, якузагальнююча наука, що вивчає Землю і навколоземний простір за допомогоюприродних і штучних фізичних полів займає серед точних і природничих наук(астрономії, фізики, математики, географії, геології, хімії) унікальне стиковестановище. Вона використовує досягнення цих фундаментальних наук абоспоріднених з ними науково-прикладних дисциплін (наприклад, космонавтики,геодинаміки, інформатики, електроніки, автоматики та ін.), ставлячи перед нимичимало проблем теоретичного і прикладного плану.
Хоча інодігеофізику ототожнюють з Фізикою Землі, однак остання наука вивчає лише Землю,як планету і її оболонки: кам’яну — літосферу, потужністю близько 100 км,астеносферу, яка простягається до глибин 400 км, мантію — до глибин 2900 км,ядро зовнішнє (доглибин 5100 км) і внутрішньо (до центру Землі). Глобальна геофізика якузагальнююча фундаментальна наука включає не тільки Фізику Землі, а й геофізикукосмосу і атмосфери, гідросфери, а також науки, що вивчають конкретні фізичніполя Землі: гравіметрії, магнітометрії, геоелектрику, сейсмології,сейсмометрія, термометрію, ядерну геофізику. З цих фундаментальних геофізичнихнаук виділяються науково-прикладні розділи. Так, геофізика повітряної оболонкивключає фізику космосу і атмосфери, метеорологію, кліматологію та ін. Геофізикаводної оболонки (гідросфери) складається з гідрофізики, океанології, фізикиморя, лімнології (вивчення озер), гідрології (вивчення річок), підземноїгідросфери, гляціології (вивчення льодовиків) та ін… З геофізики літосферивиділилися розвідувальна чи прикладна геофізика з методами, що мають великепрактичне значення при пошуках і розвідці корисних копалин і званимигравірозвідка, магніторазвідка, електророзвідки, сейсморозвідкою,терморозвідкой, ядерно-геофізичної та геофізичні методи дослідження свердловин(ГІС).
Глава1. Геофізичні методи пошукових робіт
Геофізичніметоди розвідки, дослідження будови земної кори фізичними методами з метоюпошуків і розвідки корисних копалин; розвідувальна геофізика — складова частинагеофізики.
Геофізичніметоди розвідки засновані на вивченні фізичних полів (гравітаційного,магнітного, електричного, пружних коливань, термічних, ядерних випромінювань).Вимірювання параметрів цих полів ведуться на поверхні Землі (суші і моря), вповітрі і під землею (в свердловинах і шахтах). Отримана інформаціявикористовується для визначення місцезнаходження геологічних структур, руднихтіл і т.п. та їх основних характеристик. Це дозволяє вибрати найбільшправильний напрямок дорогих бурових і гірських робіт і тим самим підвищити їхефективність.
Геофізичніметоди розвідки використовують як природні, так і штучно створювані фізичніполя. Роздільна здатність, тобто здатність специфічно виділяти шуканіособливості середовища, як правило, значно вище для методів штучного поля.Засоби для дослідження методами природних полів відносно дешеві,транспортабельні і дають однорідні, легко порівнянні результати для великихтериторій. У зв’язку з цим на рекогносцирувальної стадії застосовуютьсяпереважно Г. м. р… природного поля (наприклад, магнітна розвідка), а при більшдетальних роботах головним чином використовуються штучні фізичні поля(наприклад, сейсмічна розвідка). Різні фізичні поля дають специфічну,односторонню характеристику геологічних об’єктів (наприклад, магніторозвідкатільки за магнітними властивостями гірських порід), тому в більшості випадківзастосовують комплекс Г. м. р… У залежності від природи фізичних полів,використовуваних у Г. м. р.., Розрізняють: гравіметричну розвідку, засновану навивченні поля сили тяжіння Землі; магнітну розвідку, що вивчає природнемагнітне поле Землі; електричну розвідку, що використовує штучні постійні абозмінні електромагнітні поля, рідше — вимірювання природних земних полів;сейсморозвідку, що вивчає поле пружних коливань, викликаних вибухом зарядувибухової речовини (тротилу, пороху тощо) або механічними ударами і поширених вземній корі; геотермічних розвідку, засновану на вимірюванні температури всвердловинах і використовує відмінність теплопровідності гірських порід,внаслідок чого біля поверхні Землі змінюється величина теплового потоку, що йдез надр. Новий напрямок геофізичні методи розвідки — ядерна геофізика, досліджуєприродне радіоактивне випромінювання, найчастіше гамма-випромінювання, гірськихпорід і руд та їх взаємодію з елементарними частинками (нейтронами, протонами,електронами) і випромінюваннями, джерелами яких служать радіоактивні ізотопиабо спеціальні прискорювачі (генератори нейтронів, див. Радіометричнарозвідка).
Всі видигеофізичні методи розвідки засновані на використанні фізико-математичнихпринципів для розробки їх теорії, високоточної апаратури з елементамиелектроніки, радіотехніки, точної механіки і оптики для польових вимірювань,обчислювальної техніки, включаючи новітні електронні обчислювальні машини дляобробки результатів.
Дослідження всвердловинах (каротаж) ведуться всіма геофізичними методами. Геофізичнівимірювання в свердловинах виробляються приладами, показання яких передаютьсяна земну поверхню по кабелю. Найбільше значення має електричний, акустичний іядерно-геофізичний каротаж свердловин. Буріння глибоких свердловин ведеться зобов’язковим їх каротажем, що дозволяє різко обмежити відбір порід (керна) іпідвищити швидкість проходки. Геофізичні вимірювання в свердловинах і гірничихвиробках застосовуються також для пошуків у просторах між ними рудних тіл (т.зв. Свердловинна геофізика). Нарешті, геофізичні методи використовуються длявивчення технічного стану свердловин (визначення каверн і уступів, контролюякості цементіровок за трубного простору тощо).
Геофізичніметоди розвідки швидко розвиваються, успішно вирішуючи завдання пошуків і розвідкикорисних копалин, особливо в районах, закритих товщами пухких відкладень, навеликих глибинах, а також під дном морів і океанів.
Глава2. Буріння ручними способами
У бурах,вживаних в даний час в господарствах для буріння свердловин невеликих, використовується,як правило, принцип гвинтового руху. У зв’язку з цим виготовлення такого бурапредставляє деяку складність і вимагає відповідного обладнання. Вище йшлося провиготовлення бура в домашніх умовах. Матеріалом для нього є практично будь-якасталь. Застосування бура не вимагає витрати великих фізичних зусиль, а термінслужби в одному господарстві орієнтовно оцінюється в 20-30 років. Бурскладається з полотна у вигляді металевого листа з петлею і наконечником наодному кінці і з отвором для ручки на іншому, а також ручки — металевої трубиабо дерев’яного циліндра діаметром 20-25 мм і довжиною 500 мм. одночасномулегкому вертикальному натисканні на ручку. Після заглиблення полотна навеличину, рівну висоті петлі, бур піднімають вгору для звільнення петлі відґрунту. Потім все повторюється до отримання свердловини необхідної глибини.
У принципіручний бур входить в нижні шари ґрунту так само, як і механічний. Він допомагаєвизначити склад ґрунту до 2 метрів глибини. Для ручного механічного буріння ударно-обертальнимспособом використовується тринога з тонких колод довжиною 5-6 м і завтовшки уверхньому обрізі 10-12 см і воріт (лебідка). Кінці триноги просвердлюють іскріплюють болтом, до якого кріпиться сережка з блоком. Крім того, на місцескріплення колод накидається мотузка у вигляді петлі, а кінець її спускаєтьсяпо одній зі стійок. Мотузка необхідна для кріплення штанги з буровим свердломпри установці вертикального снаряда.
При глибинісвердловини більше 10 м процес ручного ударно-обертального буріння стає дужеважким і трудомістким. Довгі штанги гнуться, важко уникнути викривлення осісвердловини, багато часу йде на згвинчення-розвинчування штанг, виникаєнебезпека їх розриву. А коли бур не йде, натикаючись на каміння, роботаперетворюється на справжню муку. Тим часом справа можна істотно полегшити, якщоштанги замінити сталевим тросом або навіть мотузкою і виробляти буріння тількиударним способом. В даний час цей ударно-канатний спосіб має деякий промисловезначення, застосовується в основному при бурінні глибоких свердловин на воду.Верстат ударно-канатного буріння для спорудження колодязів був винайдений ще вСтародавньому Китаї, і в принципі він не відрізняється від сучаснихконструкцій. Древнє технічне обладнання було переважно дерев’яним і наводилосяв рух вручну. Незважаючи на повільні темпи буріння, яке іноді тривало кількароків і навіть десятиріч, споруджувалися глибокі колодязі глибиною 1200-1500 м.Правда, будувалися вони для видобутку ропи і газу, а не для отримання питноїводи. Снаряд Шітца, який «працює надзвичайно швидко і просто. Протягомдня, якщо працювати удвох, з усіма приготуваннями, можна легко пробитисвердловину діаметром 270 мм до 20 м глибиною». Буровий снаряд Шітцаскладався всього з чотирьох нескладних інструментів і був доступний длявиготовлення в будь-кузні.
Перед бурінням усвердловину глибиною 1 м (робиться буравом) встановлюють вертикально стовпдіаметром 140-200 мм і закріплюють відтяжкою за якір. На верху стовпазаздалегідь роблять поперечину (у вигляді глаголиці) з підкосом і блоком.Підвішеним на блоці буравом намічають центр свердловини. Починають проходкусвердловини тим же буравом на глибину 1 м.
Далі роботуведуть конічним склянкою — це основний інструмент. Піднімають його за мотузкуна висоту 1-1,5 м і кидають. Склянка врізається в дно свердловини, ґрунтвходить до нього, ущільнюється і утримується в склянці, поки його витягують наповерхню. Може трапитися, що склянка буде забирати ґрунту занадто мало абозовсім його не забирати. Це відбувається в тих випадках, коли ґрунт дужетвердий і сухий або складається з сипкого піску або піску, нагодована водою(пливуна). У першому випадку треба підливати в забій воду, в другому — підсипати небагато рослинної землі і незначно змочувати водою. Можна такожпустити в справу циліндричний стакан або желонку. Остання і призначена дляпроходки сипучих і спливають ґрунтів, оскільки забезпечена клапаном. Задопомогою желонки можна витягати і досить великі камені, аби вони змогли пройтив отвір під клапан. Желонки в пливучих ґрунтах буде успішно забирати породу.Але оскільки порода буде заливати свердловину, проходку свердловини доведетьсявести одночасно з опусканням обсадної труби. Матеріали, з яких роблять обсаднітруби, можуть бути самими різними, тут же ми поки зупинимося на конструкціїобсадної труби з дощок. Це один з найбільш доступних варіантів. Зауважимо, щосучасні матеріали дозволяють дещо спростити конструкцію дощаній обсадної труби- шини зробити вставними, а всі з’єднання зібрати на водостійкому синтетичномуклеї, наприклад, епоксидному, з запресовуванням шурупами або цвяхами. Дошкинижнього кінця обсадної труби загострюють, заокруглені і в них такожпросвердлюють отвори для проходу води у водоносному шарі. Верхні дошкивстановлюють у розбіг, щоб рознести стик при нарощуванні труби. Обсадних трубпід час проходки свердловини опускають до самого дна. Описаний вище снарядШітца без допомоги коваля виготовити зовсім непросто. Так, навіть в умовахдосить оснащеного ремонтно-механічного цеху конічний склянку автору зробити невдалося. Тому довелося виготовити цей інструмент з двох відрізків труб: унижній вирізали клини кисневим різаком, нагріли до пластичного стану, підігнуві заварили — вийшов конус.
Тут не будутьрозглядатися особливості буріння різних порід, дуже їх багато. Будівельникколодязя сам пристосується до «своїх» породам, підбираючи той чиінший інструмент. У ряді випадків справа полегшується, якщо в забій підливативоду. Тоді й процес буріння йде легше, і розбуреної породи, особливо тверді,легше забрати желонкою.
При кожномупідйомі із забою бурового інструменту його треба ретельно оглядати. І все ж,незважаючи на всі обережності, трапляються аварії. Найбільш слабким місцем приударно-канатному бурінні є кріплення сталевого троса в канатному замку. Призаклинюванні інструменту в забої трос іноді можна вирвати із замку. У цьомувипадку для вилучення інструменту доведеться виготовити уловлювачі. Передспуском ловителя в свердловину зуби його треба відвести в крайнє положення,стиснувши пружини і закріпивши зуби штифтами. Коли уловлювачі надіне на верхнючастину канатного замку — на конусну гребінку, торець замку підніме траверсу,штифти звільнять зуби, і останні під впливом пружин захоплять замок за конічнівиступи.
Коли проходкасвердловини ведеться з обсадної трубою, буровий інструмент повинен проходитивсередині труби з зазором 10-15 мм на сторону. Що залишається на стінкахсвердловини зайвий ґрунт буде зрізати обсадної трубою при її опусканні. Тутзнову вельми корисною виявиться важка штанга, якої трубу можна ґрунтовнопристукнути і обложити вниз. Сталева труба в цьому випадку буде найкращою.
Якщо свердловинапроходить через тверді поропласти каменю, зрізати стінки за допомогою обсадноїтруби вже не вдасться. Можна спробувати розширити свердловину ексцентричним долотом,але більш ефективним інструментом є спеціальний розширювач. Цей розширювач маєдва різця, які можуть повертатися на осі і, виступаючи назовні, за країобсадної труби, розробляти відповідно свердловину більшого діаметра. Розширювачпрацює разом з долотом. Щоб спустити розширювач в обсадних труб, треба йогорізці відігнути вниз, стиснувши пружину.
Пройшовши нижнійобріз обсадної труби, різці під впливом стислої пружини (через підкладку)розходяться і встановлюються в робоче положення. При поданих ударної штангирізці зрізають породу зі стінок свердловини за межами обсадної труби. Колиінструмент піднімають на поверхню, різці впираються в краю обсадної труби,повертаються вниз, долаючи опір пружини, і проходять в обсадних труб.
Глава3. Долото для відбору гірських порід (керна)
геофізичнийземна кора буріння долото
Керн (нім.Kern), циліндрична колонка (стовпчик) гірської породи, вибурюється в результатікільцевого руйнування вибою свердловини (Колонкове буріння).
Долото бурове,основний елемент бурового інструменту для механічного руйнування гірськоїпороди на вибої свердловини в процесі її проходки. Термін «долото» зберігся відраннього періоду розвитку техніки буріння, коли єдиним способом проходкисвердловин було ударне буріння, при якому долото бурове мало схожість зтеслярським інструментом того ж найменування. долото бурове, як правило,закріплюють в кінці бурильної колони, яка передає йому осьове і окружнезусилля, що створюється буровою установкою (у разі ударного буріння долотобурове підвішується на канаті і завдає ударів по забою свердловини за рахунокенергії вільного падіння).
В основукласифікацій долото бурове покладені дві ознаки: призначення і характер впливуна породу. За призначенням розрізняють 3 класу долото бурове: для суцільногобуріння (руйнування породи по всьому вибою свердловини), для колонковогобуріння (руйнування породи по кільцю у стінок свердловини із залишенням в їїцентральній частині керна) і для спеціальних цілей (розбурювання цементу вколоні труб, розширення свердловини та ін.) За характером впливу на породудолото бурове діляться на 4 класи: дроблячої дії, дроблячо-сколювальні,стираючо-ріжучої і режуче-сколювальні. Основні елементи долото бурове — корпусі робоча (руйнівне) частина; остання визначає три типи долото бурове, широковикористовуються в промисловості: шарошечні, алмазні та лопатеві.
Шарошкових долітбурове здійснюється понад 90% обсягу буріння на нафту і газ; ці долото буровенайбільш продуктивні при бурінні геологорозвідувальних (суцільним забоєм) тавибухових свердловин в міцних породах. Шарошечне долото бурове (або колонковабурильна головка) складається з однієї, двох, трьох і більше конічних,сферичних або циліндричних шарошок, змонтованих на підшипниках кочення абоковзання або ж їх комбінації на цапфах секцій долото бурове. На зовнішнійповерхні шарошки мають породоруйнуючих елементи — фрезеровані зуби абозапресовані (запаяні) твердосплавні зубки або комбінації зубів і зубків. Дляпідвищення зносостійкості фрезеровані зуби армуються твердим сплавом. Зуби наконусах шарошок, як правило, мають клиноподібну форму; твердосплавні зубки — клиноподібну або напівсферичну робочі поверхні. Залежно від конструкціїкорпусу, шарошечні долото бурове поділяються на секційні і цільокорпусні. Усекційних долото бурове корпус зварюється з окремих (двох, трьох і чотирьох)секцій, на цапфах яких монтуються вільно обертаються шарошки. У цільокорпуснихбурове долото корпус литий, до нього приварюються лапи з шарошки. Дляприєднання долото бурове до бурильної колоні у секційних передбачена зовнішняконусна різьба (ніпель), у корпусних — внутрішня конусна різьба (муфта). Секції(лапи) і шарошки долото бурове виготовляються з хромо-нікельо-смолібденових,хромонікелевих і нікельо — молібденових сталей. Саме широке поширення мають трьохшаровебурове долото В обмежених обсягах застосовуються вставні двох-і трехшарошечниедолото бурове для буріння свердловин турбінним і роторним способами, щодозволяють опускати нове і піднімати відпрацьоване долото бурове всерединіколони бурильних труб без підйому останніх на поверхню, а також багатошаровебурове долото для буріння свердловин діаметрами 346-2600 мм реактивно-турбіннимспособом.
Лопатеві долотобурове складається з кованого корпусу, до якого приварюються три лопаті ібільше. У дволопатеве долота корпус і лопаті відштамповуються як одне ціле.Передні межі лопатей армуються твердосплавними пластинами прямокутної форми ізерновим сплавом реліту, а бічні — твердосплавними циліндричними зубками.Лопатеві долото бурове застосовуються для розбурювання м’яких і середньоїтвердості порід.
Ефективнебуріння свердловин забезпечується своєчасним очищенням вибою від вибуренихчастинок породи і піднесенням їх на поверхню, а також охолодженням робочихелементів долото бурове Це здійснюється звичайно продувкою при буріннінеглибоких (до 20 м) свердловин, а при бурінні глибоких і надглибоких — промиванням. У шарошкових долото бурове застосовується два види промивки: поцентральному каналу і гідромоніторним — між шарами, а у великих корпуснихдолото бурове — їх комбінація. Форма, перетин, розташування і кількістьпромивних каналів залежать від призначення, типу та розміру долото бурове Угідромоніторним шарошкових і лопатевих долото бурове для збільшення переданоїними гідравлічної потужності застосовуються змінні мінералокерамічні абометалокерамічні насадки різних діаметрів, перетворюють перепад тисків на долотобурове в швидкісний тиск, підвищує ефективність руйнування породи.
Удосконаленнядолото бурове здійснюється в напрямку поліпшення їх конструкцій (гідромоніторнимсистема очищення вибою свердловини, створення нових опор ковзання та ін),застосування нових матеріалів (високоміцні тверді сплави, сталиелектрошлакового й вакуумно-дугового переплавів), оснащення робочих елементівдолото бурове алмазами, високоміцними твердими сплавами і надтвердимиматеріалами.
Висновок
Зростання ролігеофізики у зв’язку зі збільшенням глибин і складності розвідки родовищ веде недо заміни геологічних методів геофізичними, а до раціонального їх поєднання,широкого використання всіма геологами даних геофізики. Єдність і взаємодіягеологічної та геофізичної інформації — керівний методологічний принципкомплексування наук про Землю. Пояснюється це тим, що можливості кожногоприватного методу геологорозвідки (геологічна зйомка, буріння, проходкавиробок, геофізика, геохімічна розвідка та ін) обмежені. Проте, в будь-якихумовах геофізика полегшує розвідку глибокозалягаючі корисних копалин, особливоу важкодоступних районах.
Зближення іспільне використання та геологічної, і геофізичної інформації — єдиний розумнийта економічно доцільний шлях вивчення надр.
Таким чином,узагальнюючи сказане вище, слід повторити, що дослідження земної кори(прикладна геофізика) — це багатогранна науково-прикладна дисципліна зіскладною структурою і різними підходами до класифікацій за:
•використовуваним полів (гравію-, магніто-, електро-, сейсмо-, терморазведка іядерна геофізика),
• технологіям імісця проведення робіт (аерокосмічні, польові, акваторіальной, підземні методита геофізичні дослідження свердловин),
• прикладнимнапрямкам і завдань (глибинна, регіональна, розвідувальна, інженерна таекологічна геофізика),
• видамидіяльності (теоретична, інструментальна, експериментальна, обчислювальна таінтерпретаційна геофізика).
Список використаної літератури
1.«Гідротермальні рудопроявів рифтів Серединно-Атлантичного хребта» /Ю. А. Богданов .- М.: Науковий Світ, 1997 .- 167 з
2.«Розсипні родовища Росії та інших країн СНД» / Н.Г. Патик-Кара, Б.І.Беневольскій, Б.І. Биховський и др. — М.: Науковий світ, 1997 .- 479 з
3.Основи нафтогазового справи: Учеб.пособие / А.А. Коршак А.М. Шаммазов — УФАДізайнПоліграфСервіс 2001.-543с.