Технические характеристики и состав комплексов

 

СКБ "Геотехника" разработаны комплексы бурового оборудования КГК, предназначенные для бурения вертикальных скважин глубиной 100-300 м в породах II-IV с пропластками до VII категорий буримости.

Комплексы КГК применяются при поисково-съемочных работах, геохимических исследованиях, геологическом картировании и разведке месторождений твердых полезных ископаемых, поисках и разведке месторождений подземных вод, геохимических поисках нефти и газа. Заводами объединения "Геотехника" изготавливается несколько модификаций комплексов КГК, предназначенных для выполнения различных геологических задач.

Комплексы КГК-А-150 и КГК-А-300 позволяют осуществлять бурение скважин глубиной до 150 и 300 м коронками диаметром 84 и 93мм, комплексы КГК-Т предназначены для использования в труднодоступных условиях, КГК-В - для круглогодичной экс­плуатации, КГК-АГ и КГК-АП для бурения скважин диаметром до 220 мм.

В состав комплексов входит гидрофицированная буровая установка, керноприемное устройство, специализированный прицеп-емкость и комплект бурового инструмента. В комплексах реализована схема бурения с транспортированием керна по двойной колонне труб ().

Промывочная жидкость из емкости 10 закачивается буровым насосом 2 и по нагнетательной линии системы промывки подается в кольцевую полость промывочного сальника 4, откуда по межтрубному кольцевому каналу двойной бурильной колонны нагнетается к забою. В непосредственной близости от забоя (между торцами коронки и внутреннего патрубка керноприемной трубы) промывочная жидкость поступает в центральный канал двойных труб, подхватывает керн и транспортирует его на поверхность. Поток жидкости с керном проходит через центральный канал промывочного сальника 4 и покерноотводящей линии системы промывки 6 поступает в керноприемное устройство 9. В керноприемном устройстве происходит отделение промывочной жидкости от керна, которая стекает в емкость 10, а керн остается в перфорированных лотках керноприемного устройства. При бурении вращатель 5 сообщает двойной колонне труб необходимые обороты, обеспечивает передачу осевых нагрузок и совместно с элеватором 7 используется для проведения спуско-подъемных операций. Керноприемное устройство монтируется на специализированном прицепе-емкости, который служит также для перевозки бурового и вспомогательного инструментов. Примене­ние прицепа-емкости исключает необходимость рытья отстойни­ков для промывочной жидкости и способствует сохранению окру­жающей среды при проведении геологоразведочных работ.

На рис. комплекс показан в рабочем положении. Он включает буровую установку 1, смонтированную на шасси авто­мобиля ЗИЛ-131. На платформе установки смонтирован буровой насос 2 и маслостанция, а на мачте 3 - подвижный вращатель 5, к шпинделю которого присоединены сальник 4 и элеватор 7, служащий для проведения спуско-подъемных операций. К буро­вому сальнику 4 подсоединена система промывки 6, объединяю­щая нагнетательные и керноотводящие рукава и специальный двухъярусный вентиль, с помощью которого можно оперативно изменять направление движения потока очистного агента с обрат­ного на прямое. Керноотводящий рукав от вентиля связан с входным патрубком керноприемного устройства 9, установлен­ного на прицепе-емкости 10. В керноприемном устройстве вы­буренная порода освобождается от очистного агента, сливае­мого в емкость. Вспомогательный инструмент 11, включающий шарнирные и отбойные ключи для свинчивания-развинчивания бурового инструмента, в процессе бурения подвешиваются на отдельной подставке, а бурильные трубы 8 укладываются на специальный стеллаж 12, размещенный по оси буровой установки перед устьем скважины. Комплекс КГК-А комплектуется буровым инструментом, включающим коронки, керноприемные трубы различного назначения, стальные и легкосплавные двойные бурильные трубы и ловильный инструмент (комплекты № 1 и № 2).

Комплекс КГК-Т (рис.) включает буровую установку УРБ-4ТГК (1), прицеп-емкость ПЕ-2,5Б (2), керноприемное устройство БП-150 (3) и комплект бурового инструмента № 1 или № 2 (4). Комплекс предназначен для работы в труднодоступных условиях при температурах окружающей среды не ниже 0 ⁰С. Буровая установка УРБ-4ТГК максимально унифицирована с буровой установкой УРБ-4Т, выпускаемой заводом им.Воровского. В установке используется двухканальный промывочный сальник, силовой элеватор, аварийный домкрат, трос направляющий, система промывки скважины, буровой насос НБ4-320/63 и укрытие рабочего места бурильщика. Транспортной базой установки УРБ-4ТГК служит трелевочный трактор повышенной проходимости ТТ-4; от двигателя трактора осуществляется привод всего бурового оборудования. Управление установкой максимально гидрофицировано, что существенно облегчает ее обслуживание.

Емкость, вмещающая 2,5 м³ промывочной жидкости, смонтирована на санях трубчатой конструкции и имеет рабочую площадку. По бокам емкости имеются ложементы для труб, которые закрепляются прижимными планками с помощью откидных болтов. В нижней части емкости расположен бункер для сбора шлама. Очистка емкости от шлама осуществляется через люк, открываемый с помощью рукоятки, расположенной в задней части емкости.

Комплекс КГК-В (рис.) включает буровой блок (2), транспортируемый трактором Т-150К (1), который служит также для привода агрегатов бурового блока и генератора.

Все буровое оборудование смонтировано на шасси тракторного полуприцепа-самосвала ММЗ-771Б. Буровое здание изготовлено из трехслойных утепленных панелей. Пол выстлан такими же панелями, поверх которых уложены листы специальной фанеры с водоотталкивающей пропиткой. На передней и задней стенках имеется по 3 больших окна для создания естественного освещения, в крыше здания сделан проем, через который поднимается и опускается мачта. Проем по всей длине в транспортном положении закрывается крышкой, нижний конец которой шарнирно связан с крышей, а верхний с оголовками мачты. При перемещении мачты вверх или вниз вместе с ней движется крышка. При поднятой мачте крышка служит одной из стенок укрытия мачты, остальная часть которого выполнена из мягкого материала, образующего тент. При подъеме мачты тент с помощью системы растяжек принимает необходимую для работы форму. При опускании мачты тент автоматически убирается внутрь здания.

Вход и выход из бурового здания осуществляется через основной и запасной люки. Люки закрываются дверьми-трапами, которые перемещаются гидроцилиндрами. Рукоятки управления дверьми фургона расположены как внутри, так и снаружи.

Конструкция бурового здания и тента позволяет защитить буровой персонал от атмосферных осадков, ветров, солнечной радиации и создать благоприятные микроклиматические условия на работающих местах.

Обогрев и вентиляция помещения бурового блока осуществляются отопительно-вентиляционной системой установки. Дополнительно для обогрева служат шесть печей ПЭТ-4-43 мощностью 1 кВт каждая. Это позволяет эксплуатировать комплекс круглый год при температурах окружающего воздуха
до –40 ⁰С, поддерживая в салоне комфортный температурный режим. Питание комплекса электроэнергией осуществляется от собственного генератора мощностью 30 кВт, который установлен на раме трактора.

В помещении бурового блока (рис.) установлено только основное технологическое оборудование, необходимое для проводки скважины и отбора проб. В него входит: мачта 1 с механизмом подачи, включающим гидроцилиндр, связанный с тросом и шкивом 2, вращатель 12, гидроцилиндры 11 подъема мачты, каретка для поддержания напорного и керноотводящего рукавов, аварийный домкрат 9, стеллаж 5 для бурильных труб с манипулятором 6, гидроприводной ГНБ1-320/100 буровой насос 4, емкость 15 для промывочной жидкости с керноприемным устройством 14, отопительно-вентиляционная система 7, гидравлический 10 и электрический 3 пульты управления, осветительная аппаратура.

Под полом бурового блока расположена раздаточная коробка с маслонасосами и маслобак 8. В кормовой части бурового блока расположены опорные гидравлические домкраты, которые служат для вывешивания установки на точке бурения.

Управление комплексом полностью гидрофицировано и электрифицировано. У пульта бурильщика установлен откидной стул 16. Рядом с керноприемным устройством оборудован рабочий стол геолога 13. Удаление керна из буровой осуществляется через специальный желоб, расположенный рядом с керноприемным устройством.

Привод генератора и бурового блока осуществляется от вала отбора мощности тракта Т-150К. Генератор, установленный на раме трактора, приводится клиноременной передачей. Раздаточная коробка бурового блока получает вращение через трансмиссию, состоящую из двух карданных валов и промежуточной опоры.

На корпусе раздаточной коробки укреплены пять гидронасосов различной производительности, которые питают основные исполнительные механизмы установки.

Все кинематические цепи комплекса рассчитаны таким образом, что их работа допускается только при частоте вращения коленчатого вала двигателя, равной
28,3 с^-1 (1700 об/мин), - наиболее экономичной с точки зрения потребления топлива и износа.

Для бурения скважин увеличенного диаметра применяются комплексы КГК-АГ и КГК-АП. Комплекс КГК-АГ (рис.) включает буровую установку УРБ-2А-2ГК (1), прицеп-емкость ПБ-3,5 (3), комплект бурового инструмента КБИ-7 (2) и гидропривод-ное керноприемное устройство (4), смонтированное на прицепе-емкости.

Буровая установка УРБ-2А-2ГГ снабжена гидравлическим трубодержателем, вспомогательной лебедкой грузоподъемностью 250 кг, системой промывки скважины, обеспечивающей подвод промывочной жидкости в кольцевой канал промывочного сальника и отвод керношламового материала из его центрального канала. Гидросистема установки обеспечивает работу гидроприводных механизмов прицепа-емкости. Прицеп-емкость ПБ-3,5 снабжен выдвижным контейнером для бурильных труб, который используется для их укладки во время спуско-подъемных операций. Контейнер перемещается в рабочее и транспортное положение с помощью гидроцилиндров. Над емкостью прицепа размещено гидроприводное керноприемное устройство, включающее перфорированный вращающийся барабан, отстойник для сбора шлама и шламоприемный коллектор, через который обеспечивается удаление поступающего керношламового материала. Буровой инструмент комплекса КГК-АГ включает коронки с наружным диаметром 112-192 мм, лопастные долота диаметром 220 мм, снаряд для бурения шарошечными долотами. По требованию заказчиков дополнительно поставляется кольцевой гидроударник и устройство для посадки фильтров в неустойчивых отложениях.

Комплекс КГК-АП включает буровую установку УРБ-2А-2ГП, прицеп для перевозки труб ПИ-1, керноприемное устройство и комплект инструмента КБИ-7П.

Буровая установка УРБ-2А-2ГП снабжена компрессором 4ВУ-5/9, емкостью для ПАВ, пневмосистемой, пеногенератором, дозировочным насосом, трубодержателем и лебедкой. Комплекс обеспечивает бурение с пневмотранспортом керна. Для бурения скважин глубиной до 50 м используется компрессор 4ВУ-5/9, размещенный на платформе буровой установки, для бурения скважин большей глубины предусмотрено подключение дополнительной компрессорной станции с автономным приводом. Для бурения гидрогеологических скважин глубиной до 500 м на базе установки 1БА-15В разработан комплекс
КГК-500Г (рис.). Комплекс включает буровую установку, переоборудованную для работы с колонной двойных бурильных труб диаметром 108 мм, два прицепа для перевозки бурового инструмента, которые в процессе бурения используются для проведения спуско-подъемных операций, керноприемное устройство и механизм для свинчивания и развинчивания бурильных труб. В составе бурового инструмента имеются твердосплавные коронки диаметром 121-192 мм, лопастные долота диаметром 220-320 мм, снаряды для бурения скважин шарошечными долотами и бурильными головками диаметром 212 мм. Для прокачек скважины в сочетании с двойной колонной используется водоструйный насос.

Основные технические характеристики для бурения скважин с гидравлической транспортировкой керна приведены в табл..

 

7.7.2. Особенности буровых установок комплексов КГК

 

Буровые установки комплексов КГК спроектированы на базе установки УРБ-2А-2 завода им.Воровского. В составе комплексов КГК-А применяется установка УРБ-2А-2ГК.

Основные отличия установки УРБ-2А-2ГК от установки УРБ-2А-2 заключаются в изменении конструкции отдельных сборочных единиц и замене некоторых комплектующих изделий. В гидросистему буровой установки внесены изменения, обеспечивающие работу аварийного домкрата, а во вращателе увеличено проходное сечение до 58 мм, для чего проведена замена шпинделя, шестерни, размещенной на нем, подшипников и крышек. Взамен насоса НБ-50 на буровой установке УРБ-2А-ГК монтируется насос НБ-320/63 со ступенчатой регулировкой подачи. Заменена система промывки скважины, которая обеспечивает безопасную работу при давлении насоса до 5,8 МПа. На установке смонтированны дополнительные приспособления, необходимые для бурения с гидравлической транспортировкой керна.

Подвижный гидроприводной вращатель буровых установок обеспечивает необходимые режимы бурения и используется для спуско-подъемных операций. Он позволяет осуществлять наращивание бурильной колонны без отрыва породоразрушающего инструмента от забоя и производить свинчивание и развинчивание бурильных труб, что существенно снижает трудоемкость этих операций.

Управление установок полностью гидрофицировано и сконцентрировано на пульте бурильщика.

 

7.7.3. Средства для отбора керна и шлама в комплексах КГК

 

Бурение с гидротранспортом керна характеризуется непрерывным выносом с забоя скважины разрушенной породы, которая по рукавам системы промывки поступает в керноприемное устройство. При этом возникают дополнительные операции, связанные с приемом керна на поверхности.

Комплексы КГК-А и КГК-Т комплектуются керноприемным устройством БП-150, в котором керношламовая масса поступает в перфорированные или сетчатые лотки. Накопление породы сопровождается ее обезвоживанием через отверстия или сетчатую поверхность. Слив обезвоженного потока промывочной жидкости в определенном месте емкости для обеспечения отстоя осуществляется желобной системой.

Керноприемное устройство БП-150 (рис.) включает раму 8, цепной транспортер с толкателями, лотки керноприемные 16, опоры 1, пескосборник 13 и сливной желоб 12. Рама крепится болтами к прицепу-емкости и служит опорой для транспортера, на котором установлены лотки. При бурении заполняемый керновым материалом лоток перекрывается крышкой 14.

В транспортом положении лотки удерживаются от перемещения фиксатором, прижимающим их с помощью гайки к опорным трубам 10. Регулировка опорных
труб 1 относительно крышки 14 осуществляется пластинами 11, а положения транспортера относительно их – с помощью наборов регулировочных прокладок 9. Этим достигается установка опор в одной плоскости с наружными поверхностями цепей 2 транспортера и обеспечение минимально возможного (1-1,5 мм) зазора между крышкой 14 и верхним обрезом лотка 16 по всей его длине с целью сбора всего кернового материала, поступающего в лоток.

Транспортер включает две цепи 2 с толкателями 3, которые перемещаются на шкивах. Ведущие шкивы установлены на валу и зафиксированы от поворота относительно него болтами. Ведомые шкивы могут свободно вращаться на галтелях оси 4 во втулке 5. Привод транспортера осуществляется вручную вращением вала за маховик 19, смазка валов – через масленку 15.

Совместная установка цепей должна обеспечивать параллельность осей лотков с осью вала, что исключает возможность перекоса лотков при их перемещении. Натяжение цепей осуществляется прокладками 6 и регулировочными болтами 7.

В процессе бурения промывочная жидкость с осколками разрушенной породы и керна поступает из керноотводящего рукава 18 через патрубок 17 в полость лотка, установленного под крышкой 14. Керноприемные лотки имеют перфорированные или сетчатые стенки, через которые промывочная жидкость стекает в полость короба и по сливному желобу 12 направляется в задний отсек емкости, где происходит ее отстой. На пути движения жидкости устанавливается пескосборник 13, который задерживает частицы породы размером до 0,16 мм. Заполненные керном лотки перемещаются транспортером в левую, относительно рабочего места, сторону, и извлекаются рабочим, занятым укладкой керна, а освобившиеся лотки устанавливаются справа от крышки.

Конструкция керноприемного устройства с перемещаемыми по мере заполнения цепным транспортером пеналами, установленными во вращающемся барабане приведена на рис.. Лотки и пеналы выполняются из перфорированного металла и снабжаются при необходимости отбора мелких фракций сетчатой оболочкой. Используются также полностью сетчатые (на каркасе) пеналы либо короба с откидной стенкой.

Разделение функций обезвоживания и накопления керна позволяет исключить воздействие рабочей жидкости на пробу после выхода из керноотводящей магистрали. Кроме того, работа с предварительно обезвоженной керношламовой массой улучшает условия труда персонала.

Конструкция керноприемного устройства с продольным транспортером приведена на рис.. Он состоит из рамы 1, на которой закреплены два вала 2 со звездочками для пластинчатых цепей 4. Цепи соединены между собой сетчатыми фильтрами 6, образующими непрерывный конвейер, через который осуществляется обезвоживание керношламового материала. Цепи снабжены эластичными пластинами 5, предотвращающими разбрасывание обезвоженной породы. Поток с керношламовым материалом подается на конвейер через патрубок 3 и перемещается к направляющему кожуху 7, через который ссыпается в ячейки кернового ящика 8. После заполнения ячейки ящик смещается с помощью винтового механизма 9 для заполнения следующей секции. Продольный транспортер может быть выполнен поворотным для направления породы поочередно в различные накопители или на сброс.

Керноприемные устройства, как правило, размещаются на емкости для промывочной жидкости. Это исключает необходимость перекачки жидкости из отстойника керноприемного устройства.

В составе комплекса КГК-А эти изделия смонтированы на шасси автомобильного прицепа ГКБ-817. Открытая емкость коробчатого типа размещена вдоль оси прицепа и несколько смещена назад. По обеим сторонам емкости размещены ложементы для бурильных труб. Для удобства обслуживания между рядами бурильных труб имеются фигурные прокладки, которые закреплены на емкости шарнирно и могут откидываться вверх после снятия каждого ряда труб. В передней части емкости размещена площадка, на которой находится рабочий, обслуживающий керноприемное устройство. Над рабочей площадкой смонтирован брезентовый навес. При работе в ночное время площадка освещается фарой, подвешенной к стойкам навеса и питающейся от сети буровой установки.

Для подъема на рабочую площадку имеется складная лестница, которая при транспортировке прицепа закрепляется на рабочей площадке.

Емкость для промывочной жидкости разделена на две секции перфорированным металлическим листом. Из первой секции промывочная жидкость забирается во всасывающий трубопровод бурового насоса, а во вторую сливается из керноприемного устройства, закрепленного над емкостью. При бурении скважин емкость постепенно заполняется шламом, осаждающимся из промывочной жидкости. Для удобства очистки емкости в задней ее части смонтирован конический бункер. Он имеет широкую горловину, снабженную крышкой с эластичными прокладками. Рукоятка управления крышкой бункера вынесена на задний борт емкости. Там же смонтирован ящик для перевозки вспомогательного инструмента.

Емкость для промывочной жидкости комплекса КГК-Т смонтирована на санях трубчатой конструкции, которые обеспечивают незначительное давление на грунт и облегчают передвижение по болотистой местности. Конструктивное исполнение емкости аналогично приведенному выше.

В комплексе КГК-В емкость для промывочной жидкости смонтирована внутри бурового блока и представляет собой открытый резервуар коробчатой формы объемом 1,8 м³. Для очистки емкости от накопившегося шлама в нижней ее части предусмотрены выдвижные поддоны. Наличие передвижной емкости в составе циркуляционной системы комплексов КГК способствует сохранению окружающей среды, что исключает необходимость рытья отстойников и устройства желобной системы. При этом сокращается объем рекультивационных работ после завершения бурения.

При бурении скважин с пневмотранспортом керна необходимость применения специальных технических средств для улавливания керношламового материала также актуальна, как и при бурении с гидротранспортом керна.

В комплексе КГК-АП используется керноприемное устройство (рис.), которое состоит из корпуса 4, воздухоотделителя 5, транспортера 3 и подставки 1 с лотками 2 для сбора керношламового материала. Воздухоотделитель коробчатой формы содержит штуцер для соединения с керноотводящим рукавом и окна для выхода воздуха. Вдоль криволинейной передней стенки воздухоотделителя керношламовый материал сбрасывается на транспортер, с помощью которого он перемещается вдоль корпуса и поступает в лотки, размещенные на подставке. Практикуется использование циклонов, недостатком которых является их зашламование при бурении по обводненным вязким породам.

 

7.7.4.Буровой инструмент

 

Буровой инструмент комплексов КГК изготавливается в виде наборов, укомплектованных всем необходимым для ведения буровых работ в течение 1-2 полевых сезонов. В зависимости от решаемых геологических задач в состав комплектов бурового инструмента включаются специальные буровые снаряды и технические средства, обеспечивающие их выполнение. Типовой набор инструмента (рис.) содержит двойные стальные или легкосплавные бурильные трубы 1, керноприемные трубы 9, 12 и 14 для различных геолого-технических условий бурения, твердосплавные коронки 11 и 13 различных диаметров, снаряды для бурения шарошечными долотами 10, лопастные долота 8, соединительные переходники 6 и 7 и вспомогательные инструменты 2-5.

Бурильная колонна комплексов состоит из секций двойных труб, соединенных между собой ниппелями и муфтами с помощью слабоконической ленточной резьбы. Конструкция стальной двойной трубы (рис.) содержит концентрично расположенные наружную 4 и внутреннюю 5 трубы. К наружной трубе присоединены детали разъемного замкового соединения – ниппель 6 и муфта 2, а к внутренней – элементы телескопического соединения – штуцер 8 и гильза 1. Штуцер снабжен резиновыми кольцами 9, обеспечивающими герметичность телескопического соединения при сборке колонны. Трубы 4 и 5 связаны посредством верхнего центратора 10, установленного в обойме 3, размещенной в зарезьбовой расточке муфты 2. Центратор состоит из трех радиальных выступов, приваренных к гильзе 1. Центраторы входят в прорези обоймы 3 (сечение А-А) для исключения возможности проворота внутренних труб во время бурения скважины. Относительное перемещение наружных и внутренних труб в осевом направлении ограничивается зазором, максимальная величина которого обусловлена допусками на линейные размеры при изготовлении деталей. Концентричное расположение нижних концов труб достигается центратором 7, содержащим три радиальных выступа, приваренных к штуцеру 8. Гильза 1 имеет уширение для размещения в нем штуцера 8 при сборке труб в ·колонну.

Сборка наружной трубы с ниппелем и муфтой осуществляется с применением канифоли сосновой и приложением момента затяжки до 20 кН· м. Такая технология сборки предотвращает развинчивание резьбовых соединений во время проведения спуско-подъемных операций с использованием вращателя буровой установки.

Лекгосплавные двойные трубы аналогичны по конструкции стальным колоннам. Соединение наружной трубы с ниппелями и муфтами осуществляется с помощью цилиндрической или конической резьбы, которая имеет стабилизирующий конус для повышения прочности соединения. При затяжке такого соединения сопряжение деталей осуществляется как по коническим поверхностям, так и по торцам сопрягаемых деталей. При этом натяг соединения выбирается таким образом, чтобы напряжения в деталях в области стабилизирующего конуса не превышали напряжений, характерных для прессовой насадки. При испытаниях на выносливость образцы соединения со стабилизирующим конусом выдержали в 5 раз большее количество циклов нагружений, чем образцы с цилиндрической резьбой по (ГОСТ 6238-77) и в 1,5 раза большее по сравнению с конической резьбой
(ГОСТ 631-75). На рис. приведено соединение внутренних труб двойной бурильной колонны повышенной надежности и герметичности. В этой конструкции разобщение центрального и кольцевого каналов осуществляется V-образными манжетами с установленными в противоположные стороны лепестками, что способствует их сохранению в процессе сборки и разборки колонны при спуско-подъемных операциях. В табл. приведены характеристики двойных бурильных труб. В состав бурового снаряда для бурения с гидротранспортом керна входят керноприемные трубы. Конструкция керноприемной трубы (рис.), предназначенной для бурения в породах средней крепости, содержит переходник с резьбой для присоединения к двойной бурильной колонне, в корпусе которого размещен керноприемный патрубок, снабженный твердосплавным клиновым керноломом. Керноприемный патрубок удерживается в корпусе трехрядным шарикоподшипником, предотвращающим вращение патрубка после соприкосновения клинового кернолома со столбиком керна. Твердосплавный кернолом обеспечивает скол столбиков керна длиной не более 120 мм, что обеспечивает их беспрепятственное прохождение по изгибам керноотводящего рукава. Нижний конец корпуса имеет резьбу для соединения с коронкой. Для бурения в мягких породах внутренний патрубок изготавливается без кернолома. Комплексы КГК-А и КГК-Т комплектуются керноприемными трубами (рис.) предназначенными для бурения скважин коронками диаметром 84 и 93 мм. Внутренняя труба (см.рис.) снабжена шариковым керноломом. Для обеспечения скалывания керна шарики выступают в полость внутреннего патрубка на 1,5 и 3 мм, что обеспечивает радиальное воздействие на твердые столбики керна и не препятствует прохождению пластичных пород через полость внутреннего патрубка. Внутренний патрубок 3 (см.рис) снабжен шламопроводящими пазами 1, которые улучшают условия очистки забоя и уменьшают деформации керна при бурении в мягких породах. Наружная поверхность корпуса 2 наплавляется твердосплавным материалом для повышения износостойкости. Труба применяется с коронками, имеющими шламопроводящие пазы на торце, которые ориентируются в соответствии с пазами 1 керноприемной трубы. Рассмотренные конструкции труб используются для бурения скважин с диаметром, близким к диаметру керноприемной трубы. Для бурения скважин увеличенного диаметра используется керноприемная труба (рис.) состоящая из переходников и корпуса, к которому присоединяются коронки. Внутри корпуса размещен шламоприемный конус, соединенный с керноприемным патрубком. Верхний торец большого переходника по наружному диаметру армирован твердосплавными резцами. К резцам выведены каналы для промывочной жидкости, сообщающиеся с центральным каналом и перекрытые подпружиненным патрубком. При бурении скважин промывочная жидкость нагнетается в полость шламоприемного конуса через клапанное устройство, откуда вместе с осколками разрушенной породы поступает в осевой канал керноприемного патрубка. В аварийных ситуациях через двойную бурильную колонну в центральный канал керноприемной труб сбрасывается шарик, который зависает на уступе подпружиненного патрубка. Затем по центральному каналу колонны нагнетается промывочная жидкость, под давлением которой подпружиненный патрубок смещается и открывает доступ жидкости в каналы армированного переходника. Освобождение прихваченной керноприемной трубы осуществляется с размывом, вращением и приложением осевой нагрузки. Клапанное устройство, состоящее из кольцевого клапана и эластичной пластины, предотвращает зашламование кольцевой полости после прекращения подачи очистного агента.

Для бурения скважин шарошечными долотами применяется специальный снаряд (рис.), содержащий эжекторное устройство, которое обеспечивает отсос промывочной жидкости из затрубного пространства скважины через боковые шламозаборные окна. При бурении на забой скважины подается только половина объема нагнетаемой жидкости, остальная ее часть питает эжекторное устройство. Эжекторный снаряд позволяет осуществлять бурение скважин в условиях поглощения без потерь промывочной жидкости. Деление потока жидкости осуществляется с помощью калиброванной насадки и сопла эжектора. В составе бурового инструмента при бескерновом бурении применяется лопастное долото (рис.). Оно состоит из корпуса 4, снабженного шламозаборным конусом, в полости которого установлен породоприемный патрубок 5, соединяющийся с внутренней трубой двойной бурильной колонны. К корпусу приварены две или три лопасти 2, армированные породоразрушающими элементами.

В осевой части долота имеется полость, частично закрытая шламозаборными крыльями 1, которые обеспечивают механическое транспортирование разрушенной породы в полость шламоприемного конуса, выше которого установлено кольцо 3, обеспечивающее эжекционный эффект при бурении. На рис. показано лопастное долото, в котором с целью улучшения очистки забоя в осевой части установлено сопло, увеличивающее скорость восходящей струи промывочной жидкости. При бурении скважин осколки разрушенной породы захватываются потоком очистного агента и направляются в полость породоприемного патрубка.

Комплексы КГК для бурения скважин, по диаметру незначительно превышающих диаметр бурильной колонны (на 15020%), комплектуются коронками со спиральными или смещенными относительно осей ребрами (рис). Поверхность между ребрами имеет коническую форму и способствует смещению разрушенной породы в центральный канал бурильной колонны. Ребра армируются породоразрушающими элементами различной формы: круглыми, шестигранными или квадратными. Коронки предназначены для бурения мягких пород с незначительным содержанием твердых пропластков. Торцевая поверхность ребер имеет коническую форму для предотвращения заклинивания обломков породы, а на наружной поверхности имеются пазы.

Важным элементом коронки является наличие на внутреннем уступе тороидальной канавки, способствующей в сочетании с внутренним патрубком керноприемной трубы переходу нисходящего потока очистного агента в восходящий. При отсутствии такой канавки в процессе бурения резко возрастают потери очистного агента. Производственными организациями (ПГО "Востокгеология", КазИМС и др.) изготавливаются коронки, отличающиеся степенью насыщения твердым сплавом и его формой, а также размещением вооружения на режущих ребрах. Для бурения скважин, по диаметру значительно (в 1,5-2 раза) превышающих диаметр бурильной колонны, используются коронки, общий вид которых показан на рис.. Коронка состоит из корпуса и лопастей, соединенных в центральной части кольцевой вставкой с внутренним диаметром, соответствующим номинальному диаметру керна. Лопасти коронок армируются твердосплавными элементами круглой формы. Конструкция лопастей способствует перемещению керношламового материала в полость шламоприемного конуса керноприемной трубы.

Конструкция алмазных коронок для бурения с гидротранспортом керна практически не нашла применения из-за недостаточной стойкости. Предлагаемые промышленностью алмазные коронки типа В-06 и В-09 уступают твердосплавным по скорости проходке в рыхлых отложениях и незначительно превышают их показатели в крепких породах.

Для отбора проб крепких пород комплексы КГК комплектуются специальными снарядами, позволяющими использовать стандартные алмазные коронки для колонкового бурения.

Существующие способы отбора проб коренных пород могут быть разделены на две группы (рис.). К первой группе относятся способы отбора образцов, осуществляемые без подъема бурильной колонны из скважины, ко второй – способы отбора образцов, требующие извлечения бурильной колонны. Первая группа способов наиболее эффективна, когда извлечение бурильной колонны из скважины приводит к потере ее ствола. В этом случае отбор образцов коренных пород может осуществляться за счет использования коронок с расширенной областью применения, обеспечивающих высокую скорость бурения в осадочных отложениях и достаточную величину углубки в коренные породы, применения съемных грунтоносов, опускаемых через колонну двойных труб, и бурения трубами меньшего диаметра через колонну двойных труб, оставленную в скважине в качестве обсадной.

 

7.7.5. Технология бурения скважин с непрерывным транспортом выбуренной
породы по двойной колонне бурильных труб

 

В общем виде технологический процесс бурения скважин с применением двойной колонны бурильных труб отличается от традиционного колонкового способа бурения отсутствием периодического подъема на поверхность забойного снаряда для извлечения из колонковой трубы керна. Снаряд поднимают лишь для замены пришедшего в негодность породоразрушающего инструмента или в аварийных ситуациях.

Эта особенность новой технологии предъявляет определенные требования к отработке породоразрушающего инструмента, особенно в разрезах с прослоями твердых абразивных пород. Так, при большом уменьшении наружного диаметра породоразрушающего инструмента возрастают время, затрачиваемое на разбуривание законушенного участка скважины, и опасность заклинивания и прихватов инструмента. Поэтому бурение с двойной колонной вращательным способом рекомендуется преимущественно в мягких породах I-IV категорий по буримости с небольшими по мощности прослоями пород средней твердости VII-VIII категорий.

Другая не менее важная особенность новой технологии – применение принципиально новой системы обратной промывки (продувки). При этом отсутствует прямой контакт потока очистного агента и выбуриваемой породы со стенками скважины, что предохраняет последние от размыва, образования сальников и других осложнений, а с учетом высокой скорости бурения обеспечивается предохранение ствола скважины от разрушения даже в слабых неустойчивых разрезах.

Отсутствие прямого контакта транспортируемого породного материала со стенками скважины позволяет с высокой достоверностью проводить также и шламовое опробование без опасности вторичного обогащения или разубоживания проб. Замкнутая в пределах инструмента система циркуляции очистного агента нового технологического метода обеспечивает экологическую чистоту бурового процесса, позволяет успешно избегать осложнений, связанных с прекращением циркуляции или интенсивными водопритоками. При этом сокращаются затраты времени и средств на тампонаж скважины или обсадку в наиболее сложных условиях.

Специфика новой технологии бурения сказывается на режимно-технологических параметрах процесса, а также на приемах ведения работы. С учетом этого можно отметить следующие рекомендации по технологии бурения.

Применение керноломов обеспечивает разделение керна на столбики, максимальная длина которых не должна превышать 150 мм. Дробление керна на столбики длиной, соизмеримой с внутренним диаметром трубы, приводит к подклиниванию керна в процессе транспортировки. В этой связи важную роль играет работоспособность кернолома. В процессе эксплуатации снарядов необходимо периодически их осматривать и в случае обнаружения поломок или повышенного износа деталей своевременно заменять их.

Расхаживание снаряда при бурении имеет своей целью предупредить зашламование центрального канала колонны и породоразрушающего инструмента. В момент расхаживания приостанавливается

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: