Пристрій для локалізації заклинювання керна при колонковому бурінні
До СВІДОЦТВОМ
Зареєстровано в Бюро винаходів Держплану при РНК CCCP
Пристрій для локалізації заклинювання керна ірі колонковому бурінні
У розвідувальних бурових роботах колонкове (алмазне, сурогатне та особливо дробове) буріння свердловин має найбільше поширення. За умови проходки свердловин у гірських породах великої фортеці і при необхідності мати похилий свердловину, вЂ" цей вид буріння є незамінним і найефективнішим.
Однак у зв'язку з тим, що нерідко доводиться проходити свердловину в сильно тріщинуватих або навіть катоклазованих породах, ефективність буріння сильно знижується. Це визначається тим, що при бурінні тріщинуватих порід виходить керн, роздроблений на дрібні шматки, що тягне за собою утворення так званих «заклинок» керна в буровому колонковому снаряді. Заклинка, що утворилася таким чином, керна не дозволяє буровому снаряду просуватися по ходу буріння, внаслідок чого припиняється тиск сну ряду на забій свердловини, а у зв'язку з цим припиняється і самий атроцес буріння породи.
Для ліквідації заклинки доводиться витягувати верб свердловини буровий снаряд. На це витрачається багато часу, буровою бригадою проводиться велика і важка робота з підйому та спуску снаряда, а глибина свердловини йде дуже повільно. Іноді вартість одного погонного метра проходки свердловини в таких умовах обходиться в кілька разів вище за планову, і в кілька разів знижується швидкість буріння.
Досі технікою розвідувального буріння не було створено радикального засобу боротьби із заклинкою керна, а отже, і засоби боротьби за прискорення буріння та його здешевлення за рахунок усунення заклинок керна у буровому снаряді.
Предметом цього винаходу єпристрій для локалізації заклинювання керна при колонковому бурінні, відмінна особливість якого вЂ" застосування двох коаксіальних труб різних довжин, вільно поміщених в порожнині колонкової труби і торцем, що спираються на торець бурової коронки. Ці труби служать створення рухомої опори для заклинки з її виносу.
На прикладеному кресленні фіг. зображує руйнування керна пе
ЕЪ 63339 лилися від керна, шматочки породи западають в зазор між керном і колонковою трубою і збільшують тертя керна і його частин стінку колонкової труби до такої межі, поки не відбудеться повного «заїдання» породи в трубі.
Заклинка, що утворилася, не дозволяє колонковій трубі вільно обертатися навколо вибуреного керна. «Прихоплений» керн скручується і миттєво ламається через свою крихкість.
Уламки керна, що накопичилися, збільшуючи міцність заклинки, зрештою не дозволяють просуватися буровому снаряду вперед на забій свердловини. Снаряд виявляється «сівшим» на керн, на роздроблену верхню частину якого вперлася заклинка.
У цей момент буровий снаряд, що обертається, спираючись на заклинку, а не на забій свердловини, не виробляє буріння. Це призводить до необхідності піднімати буровий снаряд для ліквідації заклинки.
Таким чином, при заклинках керна в буровому снаряді майже ніколи не буває повного рейсу буріння.
Крім того, що при заклинання марно амортизується верстат, двигун, обладнання, витрачаються горючі і мастильні матеріали, заклинки іноді є першопричинами аварій. Порушення режиму у вибої свердловини призводять до прихоплення бурового снаряда. Бажання бурового майстра, не вдаючись до вилучення зі свердловини снаряда, «звільнитися» від чергової заклинки за допомогою «струшування» снаряда призводило до розривів.штанг та інших зупинок роботи бурової вежі з аварійних причин, обумовлених заклинкою керна.
Сучасний колонковий буровий снаряд не забезпечує запобігання заклинок. Застосування подвійної колонкової труби для того, щоб позбавитися від заклинок, теж не позитивних результатів, оскільки подвійна колонкова труба має інше призначення.
Не позбавляє від заклинок ретельне регулювання режиму робіт у площинах нашарування та тріщинуватості порід, фіг. 2 вЂ" випадок руйнування керна від частої перемежуемостл різних за складом і твердості порід, фіг. 3 вЂ" руйнування керна, викликане характером залягання (падіння) по рід, фіг. 4вЂ" буровий снаряд з пристроєм згідно винаходу, фіг. 5, 6 і 7вЂ" три випадки локалізованих заклинок керна в буровому снаряді з пропонуємо, і пристроєм.
Зазвичай заклинки керна відбуваються в колонковій трубі і утворюються в процесі буріння, внаслідок тертя шматочків зруйнованого керна об стінку колонкової труби.
Заклинка виникає в одному або рідше у двох місцях колонкової труби та спирається безпосередньо на її стінку. Заклинка керна утворюється в будь-якій частині простору колонкової труби після того, як стовпчик керна мине бурову коронку.
Найголовнішими причинами утворення заклинок є: тріщинуватість порід (фіг. 1), їх різнохарактерність у сенсі частої перемежності різних за складом та твердістю порід (фіг. 2), характер залягання (падіння) порід (фіг. 3), дробність порід внаслідок їх крихкості та деякі інші менш суттєві причини геологічного порядку. З-поміж причин технічного порядку на руйнування керна, а у зв'язку з цим і на утворення заклинки, найголовніший вплив надають вібрації штанг і бурового снаряду, що виникають в момент процесу буріння.
Найбільш часті випадки утворення заклинак відзначаються при проходженні тектонічних зон, потужних кварцових роздроблених жил, а також зон вивітрювання гірських порід і катаклазіро BBHiHbIx гірських порід взагалі.
Освіта заклинки відбувається наступним порядком. Вибурений стовпчик гірської породи вЂ" керн, перебуваючи в колонковій трубі, піддається струсу від бурового снаряда, що обертається в свердловині, і деформується до стану дроблення на дрібні частини. Відділ 63339 забої свердловини. Єдиним способом усунення заклинок зараз є підйомснаряду та його звільнення від заклинки на поверхні, а це, як було встановлено вище, невигідно економічно і веде до значного подовження терміну розвідок.
Розглядаючи причини, умови та процес утворення заклинки керна в колонковому буровому снаряді, встановлюється, що усунути заклинки керна при техніці буріння, що застосовується, не можна. Однак це ж розглянути причин утворення заклинок дозволяє встановити два важливі моменти, на основі яких можна локалізувати заклинку керна так, щоб вона не перешкоджала просуванню бурового снаряда на забої свердловини, тобто щоб і за наявності неминучих заклинок не припиняти буріння, а успішно продовжувати його протягом повного чи майже повного рейсу буріння. Цими моментами є: опора заклинки на внутрішню стінку колонкової труби і опора заклинки, на стовпчик вибуреного керна, що лежить нижче, На цьому принципі і сконструйовано пропонований пристрій.
Спосіб локалізації заклинок керна вЂ" механічний, локалізація заклинки відбувається в буровому колонковому снаряді; принцип освіти заклинки той самий, що було охарактеризовано вище.
Відмінністю пропонованого пристрою є те, що опора заклинки перенесена зі стінки колонкової труби на стінкидвох спеціальних коаксіальних труб, що розміщуються всередині колонкової труби і не мають з нею скріплення.
Заклинка керна, що утворилася в цій трубі, не зупиняє поступального руху букового снаряда, а сама труба, підхоплена заклинкою, виявляється завислою на стовпчику керна і, будучи не скріпленою з колонковою трубою, не заважає її обертанню і посуванню на забій свердловини. Так локалізована перша заклинка керна.
Аналогічно автоматично локалізуються і наступні заклинки керна, про що буде сказано нижче.
Перенесення опори заклинки зі стінки колонкової груби на стінку особливої труби призвело до необхідності сконструювати новий снаряд, який відрізняється від сучасного.
Снаряд (фіг. 4) складається з бурової коронки 8 (у необхідних випадках кернорвателя), малої 7 і 6 великих труб колонкової труби 5, шламової труби 4, перехідника 3 і ніпеля 2 для прикріплення снаряда до штанг 1.
Перед тим, як почати привертати до колонкової труби 5 бурову коронку 8 (або кернорватель), потрібно вставити в колонкову грув бу велику трубу 6 з вкладеною в неї малою коаксіальною трубою 7.
Труби 6 та 7 різної довжини і не мають жодного кріплення з деталями снаряда; вони вільно обертаються в колонковій трубі і під час процесу буріння своїми нижніми торцями спираються на торець бурової коронки 8 (ілн кернорвателя).
Слід зазначити, що труби 6 і
7 не будуть зазнавати будь-яких зусиль на скручування, розтягування або стиснення, тому що про них вільно спочивають на торці бурової коронки
8 (або кернорвателя), а в момент заклинки керна вони знаходяться у висячому положенні на стовпчику керна, створюючи для нього рухливу опору з метою його винесення. Напруги на розрив патрубків у тих місцях, де утворилися заклинки,зовсім незначні; вони лише рівні силі тертя, достатньої утримання вантажу самої труби на стовпчику керна.
Новий буровий колонковий снаряд застосовується і для проходки гірських порід у звичайних умовах, тобто за відсутності випадків утворення заклинок керна.
Можна припускати, що буровий колонковий снаряд пропонованої системи працюватиме рівно і спокійно, без ударів у момент утворення заклинок, як це спостерігається в сучасних колонкових снарядах.
Організація роботи та процес буріння при застосуванні новогоснаряду залишаються такими ж, як і раніше.
Виходячи з того, що заклинки,керу утворюються довільно в будь-якій частині простору колонкової труби, можна уявити можливі випадки заклинок і схему найголовніших можливих комбінацій локалізації заклиноккерна, враховуючи при цьому-те, що заклинка залишається там, де вона і утворилася. Два такі випадки заклинок IH KOMáèíàcii їх локалізації зображені на фігурах 5 і 6.
На фіг. 5 показаний момент заклинки керна приблизно в середній частині рейсу і в тому місці, де заклинка, що утворилася, виявилася локалізованою одночасно обома трубами 6 і 7. Фіг. 6 також характеризує локалізацію заклинки керна одночасно двома трубами, але утворення заклинки відбулося на початку рейсу буріння та в нижній частині труб.
Фіг. 7 показує дві локалізовані заклинки спочатку малою трубою 7 і потім одну локалізовану заклинку керна великою трубою 6.
Можна припускати, що в окремих випадках у трубі 6 або 7 заклинка утворюватиметься не дуже міцно, а тому можливі випадки її «саморозклинання» і повернення труби в початкове положення вЂ" на торець бурової коронки (або кернорвателя).
Можна також припускати, що, опер йшлася про перехідник3, труба 6 або 7 може виявитися звільненою від заклинки і теж повернеться на колишнє місце. Завдяки вільному положенню в колонковій трубі, труби 6 і 7 сприятимуть зменшенню «примусового» тертя керна про внутрішню стінку снаряда, отже буде менше дроблення керна, а це буде clIIotoáñòâîâàòü запобігання заклинок керна.
Пристрій для локалізації заклинювання керна при колонковому бурінні, о т л і ч а ю че ся застосуванням вільно поміщених у порожнини колонкової труби двох кожксіальних різних довжин труб, що спираються торцями на торець бурової коронки і службовців для створення рухомої опори винесення її.
Л45649. Підписано до друку 18/IV 1945 р. Тираж 500 екз. Ціна 55 к. Зак. 24
Друкарня Держплапиздату, ім. Воровського, Калуга