Анализ физико-механических свойств горных пород

При анализе физико-механических свойств горных пород Конитлорского месторождения определяем твердость горных пород по штампу (Р_ш),категории

их твердости (К_т)и абразивности (К_а)плотность горных пород (r), время контакта вооружения долота с забоем, необходимое для объемного разрушения горных пород (t_к).

Используя данные таблицы 2, методические указания [7], определяем эти величины. Результаты сводим в таблицу 21.

2.7 Разделение геологического разреза на интервалы условно одинаковой
буримости

Для разделения геологического разреза на интервалы условно одинаковой буримости используем методику [7]. Материал для этого собираем по двенадцати скважинам, пробуренных на Конитлорском месторождении.

В возрастающем порядке составим вариационные ряды по проходке для каждого из интервалов (с учетом того, что выбираемый интервал должен бурится одним и тем же типоразмером долот), величину надежности статистических оценок принимаем равной 0,95. Для исключения грубых ошибок необходимо проверить крайние члены вариационного ряда. Проверка первого члена ряда производится по формулам

(6)

(7)

(8)

Таблица 21 - Физико-механические свойства горных пород по разрезу скважины

Индекс страти-графического подразделения

Интервал по вертикали, м

Краткое название горной породы

Плотность, кг/м3

Пористость %

Проницаемость, 10-12 м2

Глинистость, %

Карбонатность, %

Твердость, МПа

Абразив- ность

Категория породы по промысловой классификации (мягкая, средняя и т.д.)

Коэффициент Пуассона

Модуль Юнга, Па

от

до

Q

Песчаники

20-25

Мягкая

0,2

Р3tt

Алевриты

20-25

Мягкая

0,2

Песчаники

20-25

Мягкая

0,2

Р3nm

Глины

Мягкая

0,2

P3atl

Песчаники

Средняя

0,25

P3tvd

Глины

Мягкая

0,25

Алевролиты

Средняя

0,25

P3llv

Глины

Мягкая

0,25

P3tl

Глины

Мягкая

0,25

К2gn

Глины

Мягкая

0,3

К2br

Глины

40-50

10-12

Мягкая

0,3

Опоки

Средняя

0,3

K2kz

Глины

2-3

Мягкая

0,3

К2pkr

Песчаники

Средняя

0,3

Алевролиты

Средняя

0,3

Глины

2-3

Мягкая

0,3

К2alm

Аргиллиты

Средняя

0,3

Песчаники

6-7

2-3

Средняя

0,3

К1sp

Аргиллиты

Средняя

0,3

Песчаники

2-3

Средняя

0,3

K2ub

Алевролиты

9-11

Средняя

0,3

Песчаники

5-7

2-3

Средняя

0,3

Аргиллиты

9-11

Средняя

0,3

K1sr

Аргиллиты

9-11

Средняя

0,3

Песчаники

23,9

2-3

Средняя

0,4

Алевролиты

9-11

Средняя

0,3

Последний член ряда вычисляем по аналогичным формулам

(9)

(10)

(11)

где X₁, Х₂, Х₃, Х_n, Х_n-1, Х_n-2 -соответственно, члены вариационного ряда для каждого интервала;

К_1, К₂, К₃- коэффициенты, значения которых определяются числом членов вариационного ряда.

Исходные данные приведены в таблице 19.

Если хотя бы одно не выполняется, то соответственно член из вариационного ряда исключается и проверка производится заново, и до тех пор, когда все неравенства не будут выполнятся.

Далее для всех интервалов необходимо определить среднее значение проходки (Hi) и среднеквадратичное отклонение (S_i) по формулам

(12)

(13)

Для сравнения интервалов между собой, определяем общее среднеквадратичное отклонение (S_i, _i+1) и параметр Стьюдента (t_i, _i+1), который мы будем сравнивать с табличным значением при заданной степени свободы (m)из условия t_i, _i+1 < t_табл по формулам

(14)

(15)

где S_i, S_i+1 - среднеквадратичное отклонение соседних рядов (интервалов);

n_i, n_i+1 - число членов вариационных рядов;

H_i, H_i+1 - средние проходки соседних интервалов.

Таблица 22 - Исходные данные

Интервал, м	Вариацион­ный ряд (i)	Проходка по скважинам, м
0-70		Бурится под направление долотом Æ 0, 3937 м
70-1200		Бурится под кондуктор долотом Æ 0,2953 м
1200-1700		162,3; 289,6; 515,2; 306,7; 316,8; 324,5; 335,6; 407,7; 366,3; 520,5; 274,1; 727,1
1700-2030		177,2; 191,7; 68,7; 203,9; 216,3; 225,5; 225,7; 235,8; 304,6; 420,0; 524,8; 627,7
2030-3350		81,5; 68,3; 77,1; 89,7; 97,1; 98,7; 1 12,2; 131,5; 141,5; 146,3; 221

К₁ = 0,381, К₂ = 0,428, К₃ = 0,481, t_табл= 2,1. Результаты вычислений сведем в таблицу 23.

Таблица 23 - Результаты вычислений

i	К'1	К'2	К'3	К"1	К"2	К"3	Hi	Si	Si,i+1	Ti, i+1
	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
	0,185	0,227	0,213	0,372	0,410	0,381		19,481	—	—
	0,194	0,241	0,220	0,184	0,228	0,371		16,887	18,2	12,7
	0,013	0,0135	0,023	0,130	0,133	0,180		14,839	15,89	10,02

На основании данных представленных в таблице можно сделать вывод, что все неравенства рассчитаны по данной методике соблюдаются, т. е. t_{i, i+1} > t_табл, что дает право утверждать, что предложенные нами интервалы условно одинаковой буримости правильны и объединению с соседними не подлежат.

Далее необходимо определить средневзвешенные значения - Р_ш, К_т, К_аи соответственно по этим значениям время контакта вооружения долота с забоем, необходимое для объемного разрушения горных пород для каждого интервала условно одинаковой буримости по следующей формуле

(16)

где Р_шi -твердость горных пород по штампу, соответствующих интервалов условно одинаковой буримости, МПа;

H_i - мощность пластов горных пород, соответствующих интервалов условно одинаковой буримости, м.

Используя данные таблицы производим расчеты, а результаты вычислений заносим в таблицу 24.

Таблица 24 - Результаты вычислений

Интервал, м	Рш,МПа	Кт	Ка	t, млс
от (верх)	до (низ)
					1,9
					2,6
					3,2
					3,9
					4,9

Выбор способа бурения

Выбор способа бурения напрямую зависит от значений частоты вращения долота на забое. Верхний интервал скважины (0-70 м), сложенный мягкими породами, разбуривается долотами большого диаметра. Для данных условий необходимы высокие значения крутящего момента для вращения породоразрушающего инструмента и предотвращение размыва стенок скважины, поэтому наиболее рационально применение роторного способа бурения.

Интервал бурения под кондуктор (70-1200 м) сложен мягкими породами. В данном интервале, согласно профилю скважины (рисунок 3) на глубине 550 м начинается набор зенитного угла, поэтому необходимо применять способ бурения с ГЗД. При бурении под эксплуатационную колонну (1200-3350 м) применяется способ бурения с ГЗД, так как в данном интервале идет стабилизация и снижение зенитного угла.