Файл: Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник.pdf

Периодическое питание рекомендуется при дробовом бурении пород X I—XII категорий.

Рейсовое питание скважины дробью заключается в том, что в сква­ жину засыпается на рейс только одна порция дроби, достаточная на время работы дробовой коронки до износа ее прореза на —70% высоты. Вес рейсовой порции буровой дроби зависит от диаметра скважины, толщины стенки коронки и сорта дроби.

Засыпку рейсовой порции дроби можно производить при бурении вертикальных и крутонаклонных скважин в монолитных породах через устье скважины перед спуском бурового снаряда. При бурении скважин в трещиноватых породах, а также наклонных скважин следует засыпать дробь через бурильную колонну. Перед засыпкой рейсовой порции дроби надо приподнять буровой снаряд над забоем. После засыпки дроби включают насос, а затем производят продви­ жение снаряда через дробь к забою скважины с усиленной промыв­ кой (5—6 л/мин на 1 см наружного диаметра коронки).

Продвижение бурового снаряда через дробь к забою скважины должно сопровождаться разбуриванием ее стенок.

Питание забоя скважины дробью осуществляется через прорез дробовой коронки без специального отрыва снаряда от забоя (без расхаживания снаряда) и регулируется потоком промывочной

жидкости.

При рейсовом питании расход чугунной дроби за 1 ч чистого бурения составляет в среднем 2—3,5 кг в зависимости от диаметра коронки. При мелкопорционном питании скважины дробью расход

ееуменьшается по сравнению с рейсовым.

Расход стальной дроби-сечки в 4—6 раз меньше расхода чу­

гунной.

При рейсовом питании скважин дробью следует исходить из дли­ тельности работы коронки на забое (3—6 ч) и расхода дроби за 1 ч работы коронки. При этом учитывается, что в конце рейса на забое еще должна быть работоспособная дробь.

Примерная норма засыпки дроби-сечки: на 1 см диаметра дро­ бовой коронки 150—300 г в зависимости от стойкости дроби и

абразивности буримых пород.

Нагрузка на дробовую коронку зависит от качества дроби и диа­ метра дробовой коронки. Исходной величиной является удельное давление, т. е. давление на 1 см2 рабочего торца дробовой коронки.

Для чугунной дроби удельное давление q принимается в пределах от 20 до 30 кгс/см2 (тем выше, чем качественнее дробь).

Для стальной дроби-сечки удельное давление повышают до а = 30 -f- 50 кгс/см2. Полная нагрузка на коронку определяется по формуле

где D — наружный диаметр дробовой коронки в см; d — внутренний диаметр коронки в см; ф — коэффициент, учитывающий уменьшение опорного торца дробовой коронки за счет прореза (ф = 0,7 -г- 0,8).

Скорость вращения инструмента принимается в пределах от 120 до 300 об/мин и берется тем больше, чем меньше диаметр дробовой коронки.

Так как в процессе рейса уменьшается размер прореза, а при рейсовом питании и размер дроби, то и количество подаваемой в скважину жидкости постепенно в течение рейса уменьшают.

Количество подаваемой жидкости можно определить по формуле

приходящийся на 1 см диаметра дробовой коронки; в начале рейса принимается q0 = 3,5 4,5 л/см; в конце рейса q0 = 2 -г- 2,5 л/см.

Дробовый шлам абразивен. Поэтому колонковые трубы быстро изнашиваются, особенно на нижнем конце, что нередко приводит к обрыву коронки. Как показала практика, целесообразно приме­ нять толстостенные колонковые трубы с толщиной стенки 6—8 мм, с наружной резьбой на нижнем конце.

Дробовые коронки в этом случае должны иметь внутреннюю резьбу.

Перед заклиниванием керна прекращают вращение бурового снаряда, замеряют проходку за рейс, глубину скважины и произ­ водят интенсивную промывку для удаления шлама с забоя.

Заклинивание керна производится битым стеклом, кусочками крепкой породы, медными и алюминиевыми жгутами или буровой дробью. Размер заклиночного материала должен соответствовать размеру зазора между керном и внутренней поверхностью коронки.

Убедившись, что керн заклинен, производят его отрыв от забоя и подъем. После извлечения колонкового снаряда немедленно начи­ нают спуск второго, заранее подготовленного. Отбор и документа­ ция керна и подготовка бурового снаряда для следующего рейса производятся за время бурения.

Бескерновое бурение стальной дробью

При детальной разведке стали применять бескерновое дробовое бурение, которое позволяет в 2—3 раза и более увеличить рейсовую проходку при одновременном повышении механической скорости.

Дробовая коронка для сплошного бурения соединяется непосред­ ственно с утяжеленными бурильными трубами, которыми и создается большая нагрузка на забой.

На рис. 92, в представлена литая дробовая коронка для бурения сплошным забоем с центральным каналом для подачи дроби и про­ мывочной жидкости. Особенно эффективно работают такие коронки при проходке трещиноватых пород, во время бурения которых стан­ дартными коронками имеют место частые саморасклинки керна.

Одним из достоинств этого способа является то, что бурильная колонна работает в легких условиях. Отсутствие вращения колонны при бурении исключает возможность возникновения опасных вра­ щающих моментов, а отсутствие контакта с забоем сводит напряжение в колонне к напряжениям от собственного веса.

Другим достоинством является возможность искусственного откло­ нения скважины без применения специальных отклонителей. Для этого достаточно соответствующим образом изогнуть бурильную трубу, с которой соединяется шароструйный снаряд (рис. 93, б). Отклоне­ ние возможно в любую сторону. Для отклонения скважины в опре­ деленном направлении необходима ориентация снаряда по определен­ ному азимуту.

Третьим достоинством является большая продолжительность рейса. Износ стальных шариков незначителен, в случае необходи­ мости их можно добавлять без прекращения процесса бурения путем непосредственной засыпки через устье скважины (разумеется, при отсутствии в скважине нарушенных зон, в которых возможно погло­ щение шариков).

Представляет также интерес идея шароструйного бурения без применения бурильных труб. Для подвода основного потока в этом случае используется обсадная колонна, в нижней части которой в специальном башмаке располагается шароструйный снаряд. Спуск снаряда происходит за счет его свободного падения внутри обсадной колонны, подъем осуществляется специальным ловителем, спуска­ емым на стальном канате. Этот метод позволит резко сократить время на спуско-подъемные операции. Предварительные опыты в этом напралении показали, что описанная схема вполне осуществима.

Г Л А В А XI

УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОЕ БУРЕНИЕ

Введение

Эффективность и область применения твердосплавного бурения может быть значительно повышены путем перехода с вращательного бурения на ударно-вращательное.

При ударно-вращательном бурении между низом колонны буриль­ ных труб и колонковым снарядом (или долотом) включают ударный механизм.

Одновременное воздействие на породоразрушающий инструмент силовых ударных импульсов, осевого усилия подачи и крутящего момента обеспечивает более высокую механическую скорость буре­ ния скважин в средних и твердых породах.

Ударные механизмы бывают:

а) гидравлические — гидроударники; б) пневматические — пневмоударники.

Кроме того, ВИТРом разработан и осваивается скважинный ударный высокочастотный механизм, работающий с помощью магнитострикционного устройства. Наибольшее применение в разведоч­ ном бурении получили гидравлические ударные забойные машины — гидроударники.

§ 1. ГИ Д РО У Д А РН И КИ

Внедрение гидроударного бурения (наряду с алмазным) имеет целью замену малопроизводительного дробового бурения при про­ ходке разведочных скважин в твердых породах и повышение эффек­ тивности твердосплавного бурения в породах средней крепости (VI—VIII категорий буримости).

Для привода гидроударника используется энергия потока про­ мывочной жидкости, подаваемой к породоразрушающему инстру­ менту. При этом кинетическая энергия жидкости преобразуется забойной машиной в возвратно-поступательное движение поршнябойка, который наносит удары по наковальне породоразрушающего инструмента.

Гидроударники по принципу действия могут быть разделены на следующие три группы:

1)машины прямого действия с возвратными пружинами;

2)машины двойного действия;

3)машины обратного действия.

Наибольшее применение получили гидроударные машины пря­ мого действия.

В качестве породоразрушающего инструмента при гидроударном бурении применяются специальные коронки и долота, армированные пластинками твердого сплава марки ВК-15.