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

в электропроводящий пласт (жилу) полезного ископаемого (полиме­ таллы, железные руды, антрациты);

2) следить за изменением зенитного угла бурящейся скважины. Аппаратура «Сигнал» состоит из пульта управления, регистра­ тора, соединительных кабелей и проводов. Пульт управления и реги­ стратор устанавливаются на буровой; скважинный прибор монти­ руется в глубинном контейнере, который устанавливается в колон­

ковом снаряде.

Передача информации на поверхность осуществляется по ко­ лонне бурильных труб.

Регистрация электрического сопротивления разбуриваемых пород осуществляется с помощью регистратора, а зенитного угла — с по­ мощью пульта управления.

При использовании аппаратуры «Сигнал»:

1) обеспечивается увеличение длины рейса перед полезным ис­ копаемым;

2)исключается пропуск полезного ископаемого, если его электри­ ческое сопротивление отличается от сопротивления пород кровли;

3)обеспечивается своевременность принятия мер для исправле­ ния ненормально искривляющейся скважины.

§6. ОРИЕНТИРОВАНИЕ КЕРНОВ

СПОМОЩЬЮ МНОГОЗАБОЙНОГО БУРЕНИЯ КОРОТКИХ СТВОЛОВ

В отечественной практике применяется специальный метод ори­ ентированного извлечения керна при направленном бурении сква­ жин бесклиновым способом. Вначале производится искусственное резкое искривление скважины на определенном интервале, осу­ ществляемое с помощью короткого бурового снаряда с двойной или ребристой коронкой и шарнирным переходником. После этого про­ изводится инклинометрия резко искривленного участка и в сква­ жину спускается длинный жесткий снаряд, которым бурится ствол в первоначальном направлении. На интервале 1—3 м основной ствол полностью отходит от искривленного, а из скважины извлекается керн, имеющий вначале форму полумесяца. Такую форму придает керну желоб, являющийся стенкой искривленного ствола и прохо­ дящий вдоль образующих керна. Имея данные о пространствен­ ном положении искривленного ствола по желобу, можно ориенти­ ровать керн на поверхности и определить элементы залегания слоев или плоскостей контактов. В процессе бурения скважины можно неоднократно отбирать такой ориентированный керн с любой глубины, искривляя ствол в нужном интервале и затем снова выпрямляя его. Описанный способ успешно применялся при раз­ ведке угольных пластов Кузбасса.

БУРЕНИЕ ШАРОШЕЧНЫМИ ДОЛОТАМИ НА УСТАНОВКАХ

КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

§ 1. ШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА

При детальной разведке полезных ископаемых, когда геологи­ ческий разрез месторождения уже изучен и скважины задаются для более точного опробования полезного ископаемого, по породам, не содержащим рудных тел, целесообразно бурить породоразру­ шающими инструментами (долотами), не дающими керна.

При бескерновом бурении значительно увеличиваются рейсовые проходки и часто повышается механическая скорость бурения.

Расширению области применения бескернового разведочного бурения способствует развитие геофизических методов исследова­ ния скважин, освоение боковых грунтоносов и расширителей — опробователей.

Для бурения скважин сплошным забоем применяются долота различных типов и конструкций. Выбор типа долота прежде всего зависит от физико-механических свойств горных пород и их буримости. В породах I —V категорий по буримости применяют долота

и для колонкового бурения в породах от самых крепких (XI кате­ гории) до самых мягких (I—II категории по буримости).

Долота типа К (рис. 114,а) предназначены для бурения в поро­ дах IX —XI категорий.

Кинематика шарошек этих долот обеспечивает чистое качение шарошек по забою скважины. Рабочие и затылочные конуса этих шарошек армируются твердосплавными зубками со сферической, конусной и плоской головками. Наиболее эффективно шарошечные долота типа К работают в крепких крупнозернистых хрупких по­ родах.

Долота типа Т предназначены для бурения скважин в твердых породах от VII до IX категории. Эти долота имеют кинематику

Рис. 114. Трехш арош еч­ ные долота диаметром от 76 до 151 мм для р азве­ дочного бурения.

а — долото типа К штыре­

вое; б — долото типа С с фрезированными стальными

зубьями: 1 —конусная резь­ ба; 2 — лапа долота; 3 — запорная пробка; 4 — ша­ риковая опора; 5 — шарош­ ка; 6 — твердосплавные

штыри.

б

шарошек, обеспечивающую чистое качение рабочих конусов по забою. Конуса шарошек имеют вооружение, состоящее из фрезеро­ ванных стальных зубьев с односторонней наплавкой зернистым твердым сплавом типа «Релит». Периферийные зубья имеют Т-об- разную форму с двусторонней наплавкой зернистым твердым сплавам.

Затылочные конуса шарошек армируют зернистым твердым спла­ вом или твердосплавными зубками цилиндрической формы с плос­ кой головкой. Наиболее эффективно долота типа Т работают в из­ вестняках, доломитах, абразивных песчаниках и др.

Шарошечные долота типа С предназначены для бурения скважин в породах средней крепости (рис. 114, б).

Кинематика шарошек долот типа С обеспечивает качение рабо­ чих конусов с проскальзыванием за счет смещения осей шарошек

относительно оси долота и за счет увеличенного угла наклона осей шарошек к оси долота. Вооружение шарошек состоит из фре­ зерованных стальных зубьев, имеющих притупление, направлен­ ное под разными углами к образующим конусов. Зубья наплавлены с одной стороны зернистым сплавом типа «Релит». Затылочные конуса шарошек также армированы зернистым твердым сплавом.

Рис. 115. Д вухш арош еч­ ное гидромониторное до ­ лото типа М.

1 — лапа долота; 2 — за ­ порная пробка; з — шарош­ ка; 4 — гидромониторная насадка.

Шарошки долот типа С, перекатываясь по забою с проскальзы­ ванием, оказывают своими зубьями ударно-скалывающее воздей­ ствие на породу. Наиболее эффективно шарошечные долота типа С работают в породах V—VIII категории; в трещиноватых базальтах, лабрадоритах, фосфоритах, пористых кварцах, аргиллитах и др.

Шарошечные долота типа М предназначены для бурения мягких пород. Долота двухшарошечного типа с косыми лапами, у которых на выходе каналов монтируются минерало-керамические насадки для гидромониторной или струйной промывки. Шарошки имеют увеличенное смещение осей относительно оси долота, а также боль­ шой угол наклона, что позволяет зубьям шарошек при значитель­ ном их внедрении в забой производить одновременный сдвиг и

вынос разрушенной породы. Высокие острые стальные фрезерованные зубья имеют одностороннюю наплавку зернистым твердым сплавом (рис. 115).

В гидромониторных долотах струи промывочной жидкости, вы­ летающие под большим давлением из гидромониторных насадок, должны участвовать в разрушении породы забоя. Поэтому в гидро­ мониторных долотах стремятся:

1)приблизить сопла насадок к забою;

2)усилить мощность промывочных струй и рационально напра­ вить струи в забой.

Наиболее эффективно долота типа М работают в породах I—IV категорий: в сланцах, мергелях, мелу, глинах, лёссах и т. п., обе­ спечивая механическую скорость до 30 м/ч.

Опорные подшипники являются наиболее слабым звеном в кон­

стойкости вооружения шарошек интенсивный износ подшипников влечет за собою торможение их вращения, в результате чего зубья начинают проскальзывать и истираться.

В существующих конструкциях шарошечных долот приняты три

цапфы и роликового радиального, расположенного на конце цапфы лапы.

2. В долотах диаметром 112 мм принята двухрядная схема опорных подшипников, состоящая из шарикового замкового подшипника, расположенного у основания цапфы, и радиального

ванная схема, состоящая из подшипников качения и скольжения (рис. 114, а).

При бурении в твердых породах зубчатыми шарошечными долотами большое значение имеет величина притупления зубьев, которая оказывает значительное влияние на проходку и механиче­ скую скорость.

Исследования, проведенные в СКВ МГ СССР, показали, что для долот, работающих в условиях сравнительно небольших осевых нагрузок, рациональным являются притупления, лежащие в пре­ делах от 1,0 до 2 мм.

Наибольшей величиной, влияющей на потерю работоспособности долот при бурении скважин в крепких и абразивных породах, яв­ ляется потеря диаметра долота и сужение скважины на конус. В этом случае новым долотом необходимо производить дополнитель­ ную проработку (расширку) ствола скважины. В условиях бурения скважин в крепких породах наряду с созданием для шарошек долота