Технологія буріння снарядами зі знімним керноприймачем
Для буріння геологорозвідувальних свердловин застосовуються два варіанти вітчизняних снарядів зі знімними керноприймачем – снаряди (комплекти) КССК – 76, першими розроблені та впроваджені в нашій країні СКБ «Геотехніка» - Москва, та снаряди ССК-76, ССК-59 та ССК-46 пізніше в Ленінградському вітрі.
. Наприкінці вісімдесятих років у «СКБ Геотехніка» були розроблені комплекти КССК-59 і КССК-95, але у зв'язку з перебудовою, не були впроваджені.
Останнім часом у нас переважно застосовуються снаряди ССК фірми BOART LONGYEAR, аналогічні нашим ССК, (точніше наші аналогічні до Лонгировських снарядів). Практично всі снаряди СБК мають однаковий принциповий пристрій і відрізняються лише деталями виконання окремих вузлів.
Снаряди ССК використовують гладкоствольну колону бурильних труб, що з'єднуються труба в трубу, і мають мінімальну товщину стінки в різьбових з'єднаннях. Така колона, з одного боку має гідність у тому, що вона, будучи гладкою та прямолінійною (труби ССК прецизійні, підвищеної точності та прямолінійності) дозволяє вести буріння на підвищених частотах обертання, але з іншого боку слабкі сполуки не дозволяють передавати великі осьові навантаження та використовувати снаряди для буріння глибоких свердловин У першому випадку, при осьових навантаженнях більше 12 - 15 кН, зовнішнє різьблення однієї труби може насуватися на внутрішнє різьблення іншої труби, у другому випадку при глибині свердловини більше 1200 - 1500 метрів під дією сили тяжіння колони в її верхній частині різьблення може вирватися. Обидві ці обставини обмежують умови використання снарядів СБК.
У зарубіжних снарядах СБК за рахунок вищої якості труб ці недоліки менш значущі.
УНині снаряди зі знімним керноприймачем оснащуються тільки коронками з алмазними різцями.
Осьове навантаження на коронку при бурінні снарядами ССК відрізняється від осьового навантаження на звичайні алмазні коронки тим, що товщина торця і, отже, площа торця алмазосодержащей матриці коронки приблизно в 1,5 рази більше, ніж у коронки для простих снарядів. Для снарядів КССК осьове навантаження становить залежно від бурих порід до 20 кН і більше. Для снарядів СБК максимальне осьове навантаження до 15 кН.
Частота обертання, навпаки, при бурінні снарядами СБК у сприятливих умовах (однорідні монолітні породи) може досягати максимальних значень бурових верстатів, до 1500 об/хв і більше. При бурінні снарядами КССК, враховуючи складні геологічні умови, в яких вони використовуються, і недосконалість бурильної колони частота обертання зазвичай обмежується приблизно 600 об/хв.
Промивання свердловин при бурінні снарядами зі знімним керноприймачем має ряд відмінностей від промивання при бурінні простими снарядами, пов'язаних із збільшеною площею вибою з одного боку, і з мінімальними кільцевими зазорами між стінками свердловини та бурильними трубами, з іншого боку. З першим пов'язано приблизно в 1,5 рази більша кількість шламу на одиницю поглибки, з другим великі гідравлічні опори в затрубному кільцевому перерізі і колонковій трубі і, відповідно, виникнення відчутного гідропідпора, що знижує осьову навантаження на коронку. Зазначені обставини викликають протиріччя щодо вибору витрати очисного агента. Для повного видалення шламу із вибою потрібнопідвищена витрата очисного агента, а малі зазори при великих витратах будуть створювати великі опори та знадобляться насоси з підвищеним максимальним тиском. Компромісом є застосування рідин із мінімальними гідроопірами. До таких рідин відносяться деякі полімерні та емульсійні рідини. Для буріння снарядами КССК, у яких кільцевий зазор більше ніж у ССК, і становить (за рахунок розбурювання стін свердловини в породах середньої міцності на 2 – 10 мм) - 5 – 15мм, гідроопір не дуже великий і можна приймати раціональну витрату промивної рідини в середньому 30 – 50 л/хв, а за необхідності збільшувати до 70 – 80 л/хв. При бурінні снарядами ССК-59 радіальний зазор становить від 2 до 4 мм і гідроопір, що мають квадратичну залежність від витрати, складають дуже значну величину і, крім того, викликають відчутний гідропідпор. Значення величини гідропідпору в залежності від витрати рідини для промивання наведені на рис. 49.
Враховуючи великі гідроопір та гідропідпор, витрата промивної рідини для ССК-59 бажано мінімальна, не більше 20 – 30 л/хв.
Умови застосування та особливості технології буріння снарядами зі знімним керноприймачем.
Як уже зазначалося, ефективність застосування снарядів зі знімним керноприймачем залежить від співвідношення виграшу, що дає застосування ССК, та додаткових витрат, пов'язаних з більшою вартістю комплектів ССК та ускладненням технології буріння цими снарядами.
Переваги буріння снарядами ССК наступні:
1.Підвищення продуктивності за рахунок зниження витрат часу на спуско-підйомні операції. У цьому аспекті зростання продуктивності прямо пов'язане з глибиною свердловини, чим глибше свердловина, тим більше виграшвід застосування СБК. І розрахунки та виробничий досвід показують, що додаткові витрати на ССК окупатимуться зростанням продуктивності при глибині свердловини не менше 200 – 300 метрів залежно від умов буріння та додаткових обставин.
3. Перевагою застосування снарядів СБК є і слідство
зменшення числа спуско-підйомних операцій При кожному спуско-підйомі відбувається помітне руйнування стінок свердловини, особливо в нестійких породах, що перемежуються. Застосування ССК зменшує, таким чином, руйнування стінок свердловини і дозволяє спростити і, відповідно, здешевити конструкцію свердловини.
4. Ще одна перевага снарядів ССК це те, що сам знімний керноприймач встановлюється в колонковій трубі так, що він під час буріння не обертається і потік рідини, що промиває, не потрапляє всередину керноприймача, а рухається по кільцевому зазору між колонковою трубою і керноприймачем. Таким чином, керн у нестійких породах захищається від руйнування, і снаряд ССК забезпечує отримання кондиційного керна там, де для цього довелося б застосовувати спеціальні засоби підвищення виходу керна.
5. Практично у всіх конструкціях керноприймач є сигналізатор самозаклинювання керна.
6. Розширення сфери застосування снарядів ССК досягається можливістю включенням у керноприймальний пристрій додаткових пристроїв для вирішення конкретних завдань підвищення ефективності буріння. Так в ССК можуть бути включені такі механізми як: гідроударник для боротьби із заполіруванням алмазів і з самозаклинюванням керна, спеціальні пристрої для отримання кондиційного керна в складних геологічних умовах («конус», ежекторний пристрій); спеціальні пристосування для буріння свердловинта інші.
Оскільки в нашій країні найбільшого поширення набули снаряди зі знімним керноприймачем зарубіжних фірм з переважанням снарядів фірми США Boart Longyear розглянемо особливості цих снарядів докладніше.
Фірма Boart Longyear, заснована в США у 1890 році, є визнаним лідером у галузі техніки та технології алмазного буріння. З 1953 року вона розпочала впровадження снарядів зі знімними керноприймачами – «Wire Line» (у нас ССК) У нашій країні обґрунтування розробки снарядів зі знімним керноприймачем розпочали викладачі кафедри розвідувального буріння МГРІ ще 1958 року. Потім конструюванням вітчизняних снарядів КСБК, пристосованих для буріння у складних геологічних умовах, і з максимальною механізацією (на відміну від снарядів Longyear) почали займатися у «СКБ Геотехніка». З 1969 року снаряди зі знімним керноприймачем для високооборотного алмазного буріння у твердих породах почали розробляти у Ленінградському науково-дослідному інституті ВІТР. (На відміну від снарядів СКБ – КССК, снаряди ВІТР називають – ССК).
Слід зазначити, що наші снаряди, використовуючи весь зарубіжний досвід, у конструктивному відношенні навіть перевершували закордонні аналоги, але, на жаль, поступалися ним за якістю колони бурильних труб та алмазних коронок.
Переваги зарубіжних снарядів, справді пов'язано в першу чергу пов'язано з більш високою якістю бурильних труб особливо різьбових з'єднань, відпрацьованих за десятки років.
Друга перевага у застосуванні технології буріння послідовно двома – трьома комплектами снарядів відповідно до конструкції свердловини. Наприклад, починається буріння комплектом НQ (96,1 мм), потім встановлюється колона обсадних труб. Іноді замість обсадних у свердловину спускаютьбурильні труби з тонкостінною коронкою, які грають роль обсадних (але обов'язково потім витягуються і знову працюють як бурильні на новій свердловині). Потім буріння продовжується наступним комплектом NQ (75,7 мм), і далі, якщо потрібно, таким же чином переходять на комплект ВQ (59,9 мм).
Третя перевага зарубіжної технології буріння снарядами ССК і біда нашої технології, (чому за кордоном буріння снарядами ССК було переважним, а у нас лише близько 10%), полягає в тому, що в зарубіжних країнах колонкове буріння геологорозвідувальних свердловин здійснюється верстатами з рухомим обертачем, у нас для цього застосовували верстати шпиндельного типу. Різниця важлива! При бурінні верстатами з рухомим обертачем нарощування колони труб у міру поглиблення свердловини проводиться без підйому снаряда від вибою трубами того ж комплекту. Отже, щоб наростити чергову бурильну трубу ССК, треба підняти весь снаряд на довжину виміру провідної труби, відвернути провідну трубу, відсунути верстат, наростити бурильну трубу ССК, підсунути верстат, приєднати провідну трубу. Погано не лише втрати часу, але дуже погано порушувати процес буріння. Підйом та опускання снаряда може викликати і додаткове зношування інструменту та сприяти різним ускладненням.
Очевидно, що в сучасній непростій геополітичній ситуації, в порядку імпорту заміщення слід відновити виробництво вітчизняних верстатів з рухомим обертачем (верстати АВ-2, АВ-5, РБК-4) та добиватися підвищення якості бурильних труб наших комплектів КССК та ССК.
Оскільки в нашому геологорозвідувальному бурінні переважає застосування снарядів Boart Longyear, у посібникуДодаток №1 наводиться інструкція «за технологією буріння снарядами ССК BOART LONGYEAR зі збереженням стилю першоджерела. У додатку №2 наведені форми торця і форми зносу торця імпрегнованих коронок фірми Diamanic.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: