БУРЕНИЕ СКВАЖИН Методические указания
Мероприятия по повышению выхода керна
При бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые керн и шлам являются основными источниками информации.
Для изучения геологического строения того или иного месторождения требуется получение кернового материала в необходимом количестве и нужного качества. В процессе бурения и извлечения керн разрушается, что снижает достоверность опробования полезного ископаемого.
Показатель полноты извлечения керновой пробы называется выход керна и определяется по формуле:
LК
К = ––––– 100%
HСКВ
Где LК – длина керна, извлеченного за 1 рейс, м; hСКВ – длина рейса (интервал скважины, пробуренный от спуска до подъема колонкового набора.
На выход керна оказывает отрицательное воздействие ряд факторов.
Геологические факторы:
– разрушение и истирание мягких прослоев и участков;
– разрыхление или уплотнение пород;
– растворение или выщелачивание минералов;
– растепление мерзлых пород.
Технические факторы:
– деформация и механическое разрушение керна;
– размывание керна;
– уменьшение диаметра керна и его прочности.
Технологические факторы:
– механическое разрушение керна за счет вибрации;
– растворение керна в промывочной жидкости;
– выпадение керна при расхаживании снаряда;
– потери керна при его подъеме.
Для снижения отрицательного воздействия перечисленных факторов используются технологические мероприятия и технические средства повышения выхода керна.
Технологические мероприятия: применение обратной схемы промывки; снижение частоты вращения бурового снаряда; снижение расхода промывочной жидкости; бурение укороченными рейсами.
К техническим средствам повышения выхода керна относятся двойные колонковые наборы, краткая техническая характеристика которых приведена в табл.13.
Для бурения по монолитным и слаботрещиноватым породам VII-XI категорий используются двойные колонковые наборы ТДН-У; для бурения по среднетрещиноватым породам VII-IX категорий используются двойные колонковые наборы ТДН-УТ; для бурения трещиноватых пород VI-XI категорий используются двойные колонковые наборы ТДН-2; для бурения сильнотрещиноватых и раздробленных пород VI-X категорий по буримости – двойные колонковые наборы ТДН-4, двойные колонковые наборы с обратной промывкой ТДН-5, снаряды с призабойной обратной циркуляцией, двойные эжекторные колонковые наборы ДЭС и одинарные эжекторные снаряды ОЭС; для бурения мягких пород I-IV категорий по буримости используются двойные колонковые наборы ДТА-2, Донбасс НИЛ I (II, III).
При разведке месторождений полезных ископаемых широко применяют способ бурения, при котором керн транспортируется на поверхность в восходящем потоке промывочной жидкости по колонне бурильных труб (комплекс КГК). Наиболее аффективно бурение с гидротранспортом керна применяется в породах I-IV категорий по буримости с пропластками более твердых пород VI-VII, иногда VIII и IX категорий по буримости.
К двойным колонковым наборам относятся снаряды со съемным керноприемником ССК и КССК. Возможность извлечения внутренней трубы без подъема труб позволяет кроме увеличения выхода керна значительно повысить производительность бурения.
Таблица 13
|
Тип двой-ного колон-кового снаряда |
Тип коронки и расширителя |
Диаметр коронки |
Краткая характеристика пород |
|
|
Наружн. |
Внутр. |
|||
|
ТДН-46-У ТДН-59-У |
46 59 |
34 45 |
Монолитные и слаботрещино-ватые породы VIII-XII категорий |
|
|
ТДН-46УТ ТДН-59УТ ТДН-76УТ |
КУТ, КУТИ КУТВ, 18А3 19А3Г, РУТ |
46 59 76 |
31 42 58 |
Монолитные и среднетрещи-новатые породы, неоднород-ные и перемежающиеся по твердости VII-XII категорий |
|
ТДН-46-2 ТДН-59-2 ТДН-76-2 |
10АЗ, 11ИЗ РДТО |
46 59 76 |
28 38 52 |
Неоднородные, трещиноватые и раздробленные породы |
|
ТДН-59-0 ТДН-76-0 ТДН-93-0 |
КДТО РДТО |
59 76 93 |
34 46 66 |
Трещиноватые, раздробленные и слабосвязанные породы VI-X категорий |
|
ССК-46 ССК-59 ССК-76 |
К-90, Р-03 К-01, РСА КАСК, РАСК |
46 59 76 |
24 35,4 48 |
Плотные среднетрещиноватые породы VI-X категорий |
|
КССК-76 |
17А4, К-16 К-30, РЦК |
76 |
40 |
Перемежающиеся по твердо-сти, абразивные трещиноватые породы VI-XI категорий |
|
ОЭС-57 ОЭС-73 ДЭС-73 ДЭС-89 |
ОЭИ, 16И4 16И4, ОЭИ ДЭА, ДЭИ ДЭА |
59 76 76 93 |
39 56 47 59 |
Сильнотрещиноватые, раздроб-ленные, сланцеватые, перемежа-ющиеся по твердости и хруп-кие породы V-XI категорий |
|
ТДН-76-4 |
КДТ-4 |
76 |
46 |
Сильнотрещиноватые и размы-ваемые хрупкие породы VI-IX категорий |
|
Донбасс-НИЛ-I, II, III ДТА |
76 93 |
Угольные пласты, неоднород-ные, перемежающиеся по твердости, слабосвязанные, трещиноватые породы |
||
|
КГК-100 КГК-300 |
КГ-76МС КГ-84МС КГ-93М |
76 84 93 |
Слабосвязанные и пластичные породы II-IV категорий с про-пластками пород VIII-IX категорий |
Комплексы технических средств ССК предназначены для бурения геологоразведочных скважин диаметром 46-76 мм глубиной до 1000-1200 м в монолитных, слаботрещиноватых и трещиноватых породах VII-Х категории по буримости. Комплекс ССК рекомендуется использовать с буровыми станками с высокими частотами вращения шпинделя и с промывочными насосами, имеющими жесткое ступенчатое регулирование расхода промывочной жидкости.
Комплекс КССК предназначен для бурения скважин диаметром 76 мм в породах V-IX категорий по буримости. Применение КССК возможно до глубины 2000 м. Выбор оптимальных параметров режима бурения аналогичен выбору параметров при обычном алмазном бурении.
Значения выбранных параметров не должны превышать приведенных в табл.14.
Таблица 14
|
Параметры режимов бурения |
ССК-46 |
ССК-59 |
ССК-76 |
КССК-76 |
|
Частота вращения, об/мин |
2000 |
1600 |
1200 |
1000 |
|
Осевая нагрузка, кН, не более |
12 |
17 |
22 |
25 |
|
Расход пром. жидкости, л/мин |
7 |
15 |
25 |
30 |
|
Максимальная глубина бурения, м |
1000 |
1200 |
1200 |
2000 |
Промывочные насосы для бурения со снарядами ССК должны обеспечивать относительно высокое давление и небольшой расход промывочной жидкости. Система подачи промывочной жидкости должна быть жесткой, без сбрасывания излишнего количества ее в отводной рукав.
Для перебуривания угольных пластов используется в комплексе снаряда КССК съемный керноприемник «Конус». Для свинчивания и развинчивания бурильных труб снарядов ССК используются специальные гладкозахватные ключи.
