Породы, по которым ведётся бурение, относятся к IV группе по отбору керна, поэтому углубка за рейс составит 2.5 м.

[11, часть 1, стр.321]

4.2.1.Анализ факторов, снижающих выбор керна

Выход керна при колонковом разведочном бурении зависит от целого ряда факторов, которые можно объединить в несколько групп: геологические, технические, технологические и организационные.

·                  Геологические

Горные породы при колонковом бурении рассматриваются главным образом с точки зрения их буримости, выхода керна и устойчивости на стенках скважины. В большинстве случаев мягкие, рыхлые породы легко бурятся, но дают низкий выход керна и неустойчивы на стенках скважины. Эти показатели зависят от физико-механических свойств горных пород.

Знание геологических условий позволяет заранее принять меры по обеспечению хорошего выхода керна и нормального процесса бурения.

Основными физико-механическими свойствами горных пород, оказывающими влияние на процессы бурения, являются прочность, твёрдость, абразивность и устойчивость.

Все горные породы и полезные ископаемые целесообразно разделить на группы по признакам разрушения керна, что позволит наметить конкретные мероприятия по обеспечению выхода керна.

·                  Технические

Технические факторы, оказывающие влияние на выход керна и его качество, определяются главным образом конструктивными особенностями колонкового снаряда и породоразрушающего инструмента, а также условия их работы. Сюда относятся каналы, направляющие поток промывочной жидкости до начала и во время бурения, каналы дренажа жидкости из керноприёмной трубы, конструкция керноприёмной трубы и её соединений, способ заклинки керна, конструкция породоразрушающего инструмента, диаметр и наклон скважины, качество промывочного агента и вибрация.

·                  Технологические

К технологическим факторам, влияющим на сохранность керна при бурении, относятся: количество подаваемой жидкости на забой скважины во время бурения, скорость вращения породоразрушающего инструмента, осевое усилие на породоразрушающий инструмент, величина проходки за рейс.

·                  Организационные

Успешное получение качественного керна в значительной мере зависит от умения бурового персонала правильно применять наиболее эффективные средства в данных условиях бурения и правильно организовывать производство буровых работ.

Основными организационными мероприятиями, способствующими повышению выхода керна, являются:

Ø                Квалифицированный инструктаж бурового персонала со стороны технического и геологического руководства персонала по применению наиболее эффективных методов и средств получения керна в данных геологических условиях бурения.

Ø                Обеспечение буровых бригад техническими средствами и поддержании их в исправном состоянии. На буровой должно быть несколько однотипных колонковых снарядов, что даёт возможность при работе одним снарядом одновременно подготавливать к работе другой.

Ø                Непрерывный контроль за процессом бурения по полезному ископаемому и своевременная документация поднятого керна. Выполнение этих мероприятий обеспечивает привязку кернового материала к сопутствующему интервалу скважины, существенно облегчая разбивку рудного тела на зоны и предохраняет геологическую службу от ошибок при опробовании, связанных с неравномерным выходом керна. Кроме того тщательная и точная документация рудного керна, производимая сразу вслед за подъёмом его из скважины, позволит провести анализ зависимости выхода керна от технологии бурения и немедленно принять конкретные меры по улучшению результатов бурения.

Ø                Оснащение бурового агрегата контрольно - измерительной аппаратурой, что позволяет более точно регулировать основные параметры режима бурения.

Ø                Наличие на буровой проектного геологического разреза скважины, который должен быть более полно соответствовать фактическому. Буровая бригада должна хорошо изучить проектный геологический разрез скважины, что позволит более точно определить момент вхождения породоразрушающего инструмента в полезное ископаемое.

4.2.2.Выбор, обоснование и описание снарядов для отбора керна

полезного ископаемого[11, часть 1, стр.359-369]

Получение представительного керна из толщи полезного ископаемого является основной задачей всех поисковых и разведочных колонковых скважин, поэтому при бурении принимают все меры к тому, чтобы получить необходимый по количеству и качеству керн, используя наиболее совершенные технические средства и методы его отбора.

Успех получения представительного керна в тех или иных геологических условиях зависит от выбора типа забойного инструмента, конструкции бурового снаряда, способа транспортировки продуктов разрушения, качества транспортирующего агента и режима бурения.

В интервале бурения 410-445 метров по полезному ископаемому фактически возможный выход керна составляет 70%, что на 10% ниже планового. В связи с этим будем использовать оборудование для увеличения выхода керна – специальный снаряд со съёмным керноприёмником ССК-59

Он разработан для бурения в геологических разрезах, представленных в основном твердыми породами VIII—Х категорий по буримости и породами средней твердости V—VII категорий с пропластками более твердых пород, и   позволяет извлекать керн из скважины с помощью съемного керноприемника

По сравнению с технологией бурения с отбором керна колонковыми трубами этот метод и технические средства существенно повышают произ­водительность бурения и улучшают качество отбираемого кернового мате­риала. увеличивают ресурс породоразрушающего инструмента. Повышение производительности бурения достигается главным образом за счет увеличе­ния проходки за рейс без подъема бурильной колонны с забоя при высокой механической скорости. Качество кернового материала улучшается благо­даря возможности подъема керноприемника в случае самозаклинивания керна. Увеличение ресурса коронки объясняется возможностью бурения значительных интервалов без извлечения коронки из скважины.

Этот метод способствует также устойчивости стенок скважины и обеспе­чивает улучшение условий труда буровой бригады вследствие сокращения спуско-подъемных операций. Перед началом бурения съемный керноприёмник, сбрасываемый с поверхности через колонну бурильных труб, фиксиру­ется в колонковой трубе запорным механизмом. В процессе бурения прием­ная труба керноприемника не вращается. Керн заклинивается кернорвателем в момент отрыва бурового снаряда от забоя. Извлекают съемный керноприемник ловителем на канате, который под действием собственного веса опускается внутрь бурильных труб. Спускают и поднимают ловитель с керноприемником при помощи лебедки. После извлечения керна из съемного керноприемника цикл операций повторяется.

В комплект технических средств входят: специальные бурильные трубы, промывочные сальники типа СП, гидравлический трубодержатель ТР-12.5, комплект КМСП (наголовники для соединения бурильных труб с полуавтоматическим элеватором при спуско-подъёмных операциях, подпятники и решётка подсвечника).

·                  Промывочный сальник типа СП

Бурение с ССК можно нести с использованием ведущих труб и наращиванием бурильной колонны через устье скважин. При таком способе про­ходки   в  качестве  промывочных   применяются   сальники  типа СА  или СА-В. При наращивании труб через шпиндель станка съемный керноприемник извлекают и забрасывают через специальные сальники, получившие название проходных  (СП). Их особенностью является наличие широкого внутреннего отверстия в стволе, позволяющего осуществлять спуско-подъемные операции с керноприемником.

Сальник состоит из корпуса б, имеющего в верхней части внутреннюю" резьбу, с помощью которой осуществляется соединение с крышкой 2. Надежность крепления обеих деталей достигается путем затягивания болта 3. Внутри корпуса на двух радиальных подшипниках 5 вращается' ствол сальника 7. Нижняя часть его соединена с цанговым переходником 8, который платками 9 прижимает бурильную трубу к своему корпусу, пре­пятствуя развинчиванию трубы, имеющей правую нарезку. Набор уплотнительных манжет 4 имеет самоподвижную конструкцию. В крышке корпуса имеется пробка /, которая при бурении фиксируется в закрытом положении. При извлечении съемного керноприёмника пробка снимается и на ее место устанавливается воронка со шлангом, позволяющая отводить изливающуюся жидкость в определенное место.

·                  Гидравлический трубодержатель ТР2-12.5

Трубодержатели предназначены для удержания колонны гладкоствольных бурильных труб на весу при спуско-подъемных операциях и от проворачивания колонны при свинчивании и развинчивании резьбовых соединений. Конструкция трубодержателя обеспечивает предохранение тонкостенных бурильных труб от смятия и повреждения их в месте захвата. Гидравлический трубодержатель ТР2-12.5— рычажно-кулачкопого типа с эксцентричными зажимными плашками, оснащен дистанционным управле­нием и приводом от гидросистемы бурового станка. В конструкцию трубо­держателя входят кулачковые рычаги 7 с опорными наклад­ками 8 для регулирования усилия зажима и кулачковыми накладками 5, стенки 1. оси 6, гидроцилиндр двойного действия 3, опорная плита 9, синхронизатор поворота 2 кулачковых рычагов и обоим 4. Обойма состоит из корпуса 10, эксцентричной плашки 11, упорного болта 12, возвращающего устройства 13 и зубчатого клинового компенса­тора износа 14.При   зажиме   бурильной   трубы   срабатывает   гидроцилиндр 3 и с помощью осей 6 разворачиваются кулачковые рычаги 7,. которые подвигают к трубе обоймы 4, скользящие по направляющим в стен­ках 1. Происходит сцепление трубы с зубчатыми плашками и труба зажи­мается с силой, соответствующей фактическому весу колонны. Раскрытие трубодержателя происходит с помощью гидросистемы. Зажи­мом (и разжимом) управляют дистанционно с помощью распределительного золотника. При развинчивании резьбовых соединений плашки 11, сцепленные с трубой, проворачиваются на некоторый угол относительно корпусов обойм, создавая дополнительный зажим трубы с силой, соответствующей факти­ческому моменту затяжки резьбового соединения. Износ деталей трубодержателя (зубьев плашек, контактных поверх­ностей кулачковых рычагов и др.) компенсируется перемещением зубчатого клина относительно зубчатой поверхности обоймы, в результате чего увели­чивается размер Н. Это исключает необходимость ремонта деталей трубо­держателя.

·                  Комплект КМСП для механизации спуско-подъемных операций

В комплект КМСП, помимо трубодержателя типа ТР2-12,5 с дистанционным управлением 4, входят наголовники 2 на бурильные тру­бы 3 для работы с полуавтоматическим элеватором МЗ-50-80 1, подпят­ники 5, решетка подсвечника 6. Комплект средств КМСП позволяет проводить спускоподъемные операции без верхового рабочего, облегчает и делает безопасными условия труда буровой бригады.

Наголовник предназначен для соединения бурильных труб ССК с полуавтоматическим элеватором МЗ-50-80. Наголовник автоматически стопорится от самоотвинчивания в процессе спуско-подъемных операций

колонны бурильных труб. При подхвате элеватором наголовника, навинчен­ного на трубу, толкатель 4, взаимодействуя с рукояткой 2, выводит палец 1 из паза корпуса наголовника 5. Под действием пружины 3 эксцентрик 6 поворачивается в рабочее положение и заклинивает наголовник относи­тельно трубы, что и исключает его самоотвинчивание. Наголовник нельзя отвинтить, не выведя эксцентрик из контакта с бурильной трубой.

Подпятник предназначен для установки на него свеч, пре­дотвращения смятия упорного торца наружной резьбы бурильной трубы и облегчения передвижения свечи по направляющим решетки подсвечника. Подпятник 2 представляет собой стальной ступенчатый цилиндр, имеющий снизу сферическое основание, опирающееся в дно решетки, а сверху — конус, направляющий бурильную свечу при постановке ее на подпятник.

Решетка подсвечника служит для размещения буриль­ных труб 1, установленных на подпятники 2. Направляющие обоймы 3 поз­воляют размещать свечи рядами и удерживают подпятники при снятии с них бурильных труб. Решетка используется самостоятельно (как подсвеч­ник) и как сменная часть в обогреваемом подсвечнике типа ПО конструкции ВИТР.

·                  Колонковые наборы

В колонковый набор, предназначенный для бурения снаря­дом со съемным керноприемником, входят: наружная колонковая труба 16;внутренняя керноприемная труба 17; кернорвательное кольцо 21 и кернорватель 22, подшипниковый узел 7, опорное кольцо 5, стабилизатор 18, спе­циализированный переходник 6, переходник на бурильные трубы 1.

Колонковый набор снаряда со съемным керноприемником конст­рукции ВИТРа

1—переходник с наплавками релита; 2 — головка подшипникового узла; 3 — возвратная втулка; 4 — пружина; 5 — стопоры; 6—переходник наружной колонковой трубы; 7— подшипниковый узел; 8—опорное кольцо; 9 — вал; 1О - контргайка; 11—резиновые манжеты; 12— резиновые кольца: 13 — направляющая втулка; 14— упорны» шарико­подшипник; 15—пружина; /б—наружная колонковая труба; 17—керноприемная труба;

/в—стабилизатор; 19—алмазный расширитель; 20 — упорное кольцо; 21—кернорвательное кольцо; 22—корпус кернорвателя; 23—алмазная коронка

Наружные колонковые трубы, имеющие значительную толщину, воспри­нимают крутящий момент, осевую нагрузку и усилие при срыве керна. В целях обеспечения хорошей сбалансированности колонковых наборов к наружным трубам предъявляются повышенные требования по точности изготовления, чистоте обработки, разносторонности и кривизне. Допуск по наружному и внутреннему диаметрам не должен превышать ±0,2 мм; наружная поверх­ность должна иметь четвертый, а внутренняя пятый классы чистоты; кри­визна труб не должна быть больше 0,2 мм на 1 м длины; трубы изготов­ляют из стали 40Х.

Внутренние керноприемные трубы колонковых наборов в процессе эксплуатации не испытывают больших нагрузок, и толщина их в связи с этим составляет 2,2—2,8 мм. Однако требования к точности изготовления керноприемных труб, чистоте поверхности, прямолинейности так же высоки, как и для наружных колонковых труб. На обоих концах керноприемной трубы имеется наружная колонковая резьба: в колонковых наборах ССК-59 это специальная резьба, разработанная ВИТР; Нижняя часть керноприемной трубы центрируется с помощью стабилиза­тора 18, представляющего собой бронзовый подшипник скольжения. Стаби­лизатор размещен в цилиндрической проточке алмазного расширителя и имеет различное число выступов и впадин. К керноприемной трубе 17 снизу присоединяется кернорватель 22. Верхняя часть внутренней керноприемной трубы соединяется с подшипнико­вым узлом 7, который исключает вращение керноприемной трубы в процессе бурения, обеспечивая сохранность керна от разрушения. За головку 2 осу­ществляется захват и извлечение съемного керноприемника. В подшипниковом узле имеются две резиновые манжеты 11, предназ­наченные для сигнализации о заполнении керноприемной трубы керном или о самозаклинивании керна. При самозаклинивании керна керноприемная труба, зависнув на керне, прекращает поступательное движение, в то время как наружная труба продолжает опускаться вниз. Торцовой поверхностью переходник 6 начинает передавать осевую нагрузку на защелки и далее через удлинитель. В результате этого резиновые манжеты начинают сжи­маться и, увеличиваясь по наружному диаметру, перекрывают доступ про­мывочной жидкости к забою. Повышение давления, означающее самозакли­нивание керна, отмечается манометром промывочного насоса.

4.2.3.Разработка специального режима бурения при проходке по полезному ископаемому

Как говорилось выше, перед началом прохода по полезному ископаемому определяется контакт вмещающей породы с полезным ископаемым, который позволит принять необходимые меры, обеспечивающие получение заданного выхода керна. Контакт породы с полезным ископаемым определяют по изменению механической скорости бурения. Встретив кровлю полезного ископаемого, бурение прекращают, скважину тщательно промывают, заклинивают керн и поднимают его на поверхность. В процессе подъёма производят контрольный замер глубины скважины. В зависимости от физико-механических свойств полезного ископаемого устанавливается режим бурения.

В случае нашей проектируемой скважины нам заданы стандартные режимы бурения, что говорит о том, что мы можем пренебречь некоторой долей рациональности параметров работы инструмента. Однако, цель любого инженера бурильщика в   рациональном сочетании и изменении параметров режима работы породоразрушающего инструмента - это является одним из основных факторов управления процессом бурения.

Породы, по которым ведётся бурение, относятся к IV группе по отбору керна, поэтому углубка за рейс составит 2.5 м.

5.Искривление скважин и инклинометрия

5.1.Предупреждение и борьба с искривлением скважин

Страницы: 1, 2, 3, 4