Совершенствование технологии бурения инженерно-геологических скважин на море

• Автор: Хворостовский, Игорь Станиславович
• Шифр специальности: 25.00.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Глава 1. УСЛОВИЯ И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН НА МОРЕ
1.1 Параметры инженерно-геологических скважин и
основные геолого-методические требования к их бурению
1.2. Условия бурения скважин на море
1.3. Возможности различных типов морских буровых оснований
1.4. Опыт бурения на море с моноопорных оснований
1.5. Задачи исследований
Глава 2. ОСОБЕННОСТИ И ИНФОРМАТИВНОСТЬ СПОСОБОВ БУРЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН НА МОРЕ
2.1. Особенности кернообразования при ударном и вибрационном погружении обсадных труб в породы на суше и на море
2.2. Влияние скорости погружения керноприемника в породы
на качество и выход керна
2.3. Оценка способов бурения инженерно-геологических
скважин на море

2.4. Основные выводы по главе
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ
МОНООПОРНЫХ ОСНОВАНИЙ ПРИ БУРЕНИИ НА МОРЕ
3.1. Механико-математическое описание МО и его внешних связей
3.2. Объемные, реактивные и конструктивные нагрузки на МО
3.3. Гидродинамические нагрузки на моноопорное основание
3.4. Уравнения равновесия моноопорного основания
3.5. Уравнения колебаний моноопорного основания
3.6. Влияние различных факторов на напряженное состояние МО
3.7. Выводы по главе
* Глава 4. РАЦИОНАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ БУРОВЫХ МОНООПОР,
УСТАНОВОК И ИНСТРУМЕНТА
4.1. Методика выбора оптимальных параметров грунтовой
заделки МО
4.2. Рациональные конструкция и параметры
моноопорных оснований
4.3. Рациональная конструкция бурового станка на моноопоре
4.4. Комплекс технологического бурового инструмента
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ С МОНООПОРНЫХ ОСНОВАНИЙ
5.1. Технология стабилизации МТО-2С: 273/720
5.2. Исследования надежности грунтовой заделки МО
5.3. Способ регулирования азимутальной ориентации бурового станка на МО
5.4. Способ извлечения МО и колонны обсадных
труб из скважины
5.5. Способ транспортировки моноопорного основания по морю
5.6. Натурные исследования новой технологии бурения инженерногеологических скважин на море с моноопорных оснований
5.7. Выводы и рекомендации по главе
Глава 6. ВОЗМОЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ БУРЕНИЯ СКВАЖИН
НА ШЕЛЬФЕ С МОНООПОРНЫХ ОСНОВАНИЙ
6.1. Методика и критерий оценки прочности и эксплуатационной надежности моноопорного основания
6.2. Возможности новой технологии бурения скважин с моноопорных оснований на шельфе России
6.3. Экономическая эффективность технологии бурения
скважин на море с моноопорных оснований
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Алгоритмы численных решений уравнений
равновесия и собственных колебаний МО
Приложение 2. Расчет экономической эффективности от внедрения
комплекса технических средств для бурения скважин с МО
Приложение 3. Экспертное заключение ВИЭМС на расчет
экономической эффективности от внедрения комплекса
Бурение инженерно-геологических скважин (ИГС) на морских акваториях — один из методов исследования при изысканиях для проектирования и строительства портовых и берегоукрепительных сооружений, опорных оснований для бурения нефтегазовых скважин, приливных электростанций и пр.
Эволюция технологии бурения ИГС на море идет преимущественно по пути механического переноса и распространения способов и технических средств, успешно применяемых для бурения скважин на суше. В результате такого формального подхода не удается достичь требуемых при инженерных изысканиях геологической информативности и экономической эффективности бурения. Проблемы связаны, в первую очередь, с наличием над устьем скважины водного пространства и обводненностью разбуриваемых пород, необходимостью применения специальных оснований для размещения бурового оборудования, зависимостью процесса бурения от гидрометеорологических условий.
Цель настоящей работы - предложить пути повышения качества и экономической эффективности бурения инженерно-геологических скважин на море за счет проведения комплекса исследований по вопросам определения рациональных способов и режимов бурения; создания специализированных технологий и технических средств. Выполнение работы направлено на решение задач отраслевого и государственного значения, сформулированных в “Долгосрочной государственной программе изучения и воспроизводства минерально-сырьевой базы на период 2005-2020 годов”, отраслевой программе на 2003-2010 годы “Разработка новых технических средств и технологий морских геологоразведочных работ”.
Краеугольной проблемой для бурения ИГС на море является выбор бурового основания. Качественно бурить ИГС с качающегося на волнах плавсредства затруднительно. Строить и использовать для этих целей специализированные суда со сложными динамическими системами позиционирования и стабилизации на точке бурения неоправданно по экономическим соображениям.
строительной механики, здесь нельзя. Только благодаря учету этих перемещений становится возможным определение изгибающего действия от продольных сил, например, сил тяжести буровых механизмов и МО. Это обстоятельство делает задачу расчета МО на прочность статически неопределимой.
Рассмотрим статическое равновесие произвольного элемента ds , находящегося под нагрузкой в изогнутом состоянии МО (рис.3.6). Элемент ds выбран таким образом, что имеет единичную длину (сила тяжести этого элемента равна ц) и к нему не приложены сосредоточенные силовые факторы. Здесь Л/ и - проекции вектора внутренних усилий в МО на оси Ох и Оу; М - внутренний изгибающий момент; в - угол поворота оси сечения МО (угол между касательными к осевой линии МО в нагруженном и ненагруженном состояниях).
Рис.3.6 Схема равновесия элемента ds МО
О у
Перемещения и углы поворота осевой линии МО настолько малы, что допустимо считать: cosd= 1; sind = в; О2« 1. Поэтому, с учетом малости установочного угла ср наклона МО, справедливо равенство
dy/dx = tg (в + (р) я в + ср, (3.18)
связывающее угол поворота сечений МО с их перемещением у вдоль оси Оу. Это позволяет использовать в решении известное из дифференциальной геометрии и линейной теории изгиба приближенное уравнение упругой линии