Файл: Гребенюк, А. А. Техника и технология получения керна.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 54

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Д н а метр корон ки, мм

Тип коронки

X

 

а

 

о.

 

н

 

>.«

Ж Ж

х х

Ш X

 

 

 

Т а б л и ц а

34

Алмазы объем­ ные зернис­ тостью, шт/карат

Вес, карат

Алмазы подрез­ ные зернис­ тостью, шт/карат

Вес, карат

Общий вес, карат

Площадь торца, см"

ДТ-2-А-59

59

39

20—30

7,0

20—30

3,0

10,0

11,8

ДТ-2-ЗА-59

59

39

60—90

10,0

30—40

3,0

13,0

11,8

ДТ-2-И-59

59

39

150—400

10,0

30—40

3,0

13,0

11,8

ДТ-2-А-76

76

53

20—30

10,6

20—30

6,0

16,5

17,1

ДТ-2-ЗА-76

76

53

60—90

15,0

30—40

4,0

19,0

17,1

ДТ-2-И-76

76

53

150—400

14,0

30—40

4,0

18,4

17,1

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

35

 

 

 

 

Количество

промывочной

жидкости,

л/мин

 

 

Осевая

Скорость

 

вода

 

 

глинистый

раствор

 

 

вращения

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип

снаряда

нагрузка

 

Интервал проходки, м

 

 

 

снаряда,

 

 

 

 

 

 

кгс

об/мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,7—

 

 

 

0,7—

 

 

 

 

 

0—0,7

1 .5

0—0,7

1 ,5

 

 

 

 

1 .5

1 ,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭКС-А-73

500—1200 130—350 50—60 60—80

80—100

40—50 50—70 70—85

ЭКС-А-57

400—1000 130—350 40—50 50—60

60—80

35—45 45—55 55—75

Технологические режимы бурения снарядами ЭКС-А с при­

менением

гидроциклонного

шламоуловителя

 

приведены в

табл.

36.

 

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

36

 

 

 

 

 

 

Количество промывочной

 

 

Осевая

нагрузка,

Скорость враще­

 

жидкости, л/мин

 

Тип

снаряда

 

 

 

 

 

 

ния снаряда,

 

 

 

 

 

 

 

кгс

 

 

 

 

 

 

1

 

 

об/мин

 

 

 

глинистый

 

 

 

вода

 

 

 

 

 

 

 

 

раствор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭКС-Ш-73

500—1200

130—350

70—90

 

60—80

ЭКС-Ш-57

400—1000

130—350

60—80

 

60—70

Нижние значения осевых нагрузок и скоростей вращения сна­ ряда, указанные в таблицах, относятся к более трещиноватым и раздробленным породам, а нижние значения расхода промывоч­ ной жидкости — к породам меньшего удельного веса.

ОДИНАРНЫЕ ЭЖЕКТОРНЫЕ КОЛОНКОВЫЕ СНАРЯДЫ

Одинарные эжекторные колонковые снаряды обеспечивают получение с пробуренного интервала скважины полного мате­ риала в виде керна и шлама. Однако данные снаряды обладают рядом недостатков, главным из которых является высокая ве-

135


роятность прихвата их в скважине.

Причем, вероятность

при­

хвата

возрастает

с увеличением содержания в породах глини­

 

 

 

 

 

 

 

стого

 

материала*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

настоящее

время

в

 

 

 

 

 

 

 

практике разведочного

буре­

 

 

 

 

 

 

 

ния

применяется

несколько

 

 

 

 

 

 

 

различных

конструкций

оди­

 

 

 

 

 

 

 

нарных

эжекторных

 

колон­

 

 

 

 

 

 

 

ковых

снарядов. Среди

них

 

 

 

 

 

 

 

наиболее

совершенным

яв­

 

 

 

 

 

 

 

ляется

 

снаряд

 

ЭКС-0

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 67). конструкции Каз­

 

 

 

 

 

 

 

ИМСа. Данный снаряд по­

 

 

 

 

 

 

 

зволяет

перед

началом

бу­

 

 

 

 

 

 

 

рения

 

промывать

 

забой

 

 

 

 

 

 

 

скважины

рабочим

потоком

 

 

 

 

 

 

 

промывочной

жидкости

 

и

 

 

 

 

 

 

 

засыпать

в

скважину

дробь

 

 

 

 

 

 

 

любого

размера

через

по­

 

 

 

 

 

 

 

лость

 

колонковой

трубы,

а

 

 

 

 

 

 

 

в

процессе

бурения

 

питать

 

 

 

 

 

 

 

забой

 

скважины

 

дробью

 

 

 

 

 

 

 

диаметром не более 3 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

Снаряд ЭКС-0 спускают

 

 

 

 

 

 

 

в

скважину без шарика

3

и

 

 

 

 

 

 

 

с

обильной

промывкой

ус­

 

 

 

 

 

 

 

танавливают

на забой.

Ос­

 

 

 

 

 

 

 

новной

 

поток

жидкости

 

 

 

 

 

 

 

идет

через

наклонный

ка­

 

 

 

 

 

 

 

нал в полость патрубка 5,

 

 

 

 

 

 

 

откуда

через

канальд

 

рас­

 

 

 

 

 

 

 

пределительного

 

переход­

 

 

 

 

 

 

 

ника

8 и полость

 

колонко­

 

 

 

 

 

 

 

вой трубы

9

поступает

к

 

 

 

 

 

 

 

забою,

омыв

который,

под­

Рис. 67. Одинарный

эжекторный колон­

нимается

к

устью

сква­

жины

по внешнему

кольце­

 

ковый

снаряд ЭКС-О.

 

вому

 

зазору.

После

 

про­

/ — переходник; 2 — распределительный вкла­

 

 

мывки

скважины

через

по­

дыш;

3 — шарик;

4 — распределительная

го­

ловка;

5 — п а т р у б о к ;

6 — насадка; 7 — д и ф ф у ­

лость

бурильных

труб

засы­

зор; 8— распределительный переходник;

9,12—

колонковые

трубы;

10 — керноудержнватель;

пают

дробь, которая

посту­

/ / — дробова,я

коронка;

13 — кольцо; 14 — твер­

 

досплавная

коронка.

 

пает

 

на

забой

 

по

тем

 

 

 

 

 

 

 

каналам,

что и

промывоч-

ная жидкость. Затем в полость

бурильных

труб

опускают

шарик 3 и включают промывку. Шарик

 

садится

в

гнездо

п

перекрывает

выход промывочной

жидкости

в

полость

патруб­

ка 5. При этом

поток жидкости идет

через

эжекторный

 

насдс,

создавая обратную промывку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

136


При бурении снарядом ЭКС-0 эффективность удаления с за­ боя выбуриваемых частиц породы зависит от расхода рабочей жидкости и величины кольцевых зазоров для прохода эжекти-

руемой жидкости как внутри колонковой

трубы

(между трубой

и

керном),

так

и

снаружи

(между трубой и стенками сква­

жины). Величина кольцевого зазора дол­

жна

быть не менее

2,5

мм. С

уменьше­

нием этой величины затрудняется цирку­

ляция эжектируемой жидкости и повы­

шается

 

опасность

прихвата

бурового

снаряда

в

скважине.

 

 

 

 

 

 

 

Необходимые

кольцевые; зазоры

при

твердосплавном

бурении

достигаются

за

счет

 

использования

ребристых

 

коро­

нок

14, а при дробовом бурении—за счет

разработки

ствола

скважины

и

керна.

Поэтому снаряд ЭКС-0 не пригоден для

алмазного

бурения.

 

 

 

 

 

 

 

Снаряды ЭКС-0 с дробовой и твердо­

сплавной

 

коронками

диаметром

 

93

и

112

мм

широко

применяются

в

тресте

Самаркандгеология

при

бурении

рудных

зон. По данным Кокпатасской ГРП оди­

нарными эжекторными колонковыми сна­

рядами

дробью

и

твердыми

сплавами

пробурено в 1971г. около

3000 м

сква­

жин, средний выход керна 78%. При этом

средняя величина проходки на рейс при

твердосплавном

 

бурении

 

составила

1,6 м, а при дробовом

1,65

м.

 

 

 

 

Технология

 

бурения

 

снарядами

ЭКС-0 приведена в табл. 37.

 

 

 

 

При бурении снарядами ЭКС-0 сле­

дует

проявлять

особую

внимательность

вследствие возможного прихвата его в

скважине. В любом случае резкого сни­

жения

механической

скорости бурения,

что свидетельствует о прекращении цир­

Рис.

68/J Двойной

эжек-

куляции эжектируемого

потока

жидко­

торный

колонковый

сна­

сти, следует немедленно

резко повысить

ряд

конструкции

Д.

А.

расход промывочной жидкости и произ­

садка:

Гребенюка.

 

4 —

вести

расхаживание снаряда. Если после

3 — д и ф ф у з о р ;

 

 

 

 

 

 

 

Л 10 — переходники;

2 ~- на­

этого

механическая скорость

бурения

не

патрубок:

5 — распредели­

повышается, необходимо

прекратить

бу­

тельный переходник; в— ша­

рик;

 

7 — винт-подпятник;

рение и снаряд поднять на поверхность.

8, 9 — гайкн: 11 — шламовая

труба:

 

12 — ниппель;

13 —

Установлено, что

длина

керноприем­

приемная

труба:

15 — керно-

 

 

 

 

 

 

 

н а р у ж н а я

труба;

14 — керно­

ной трубы не должна

превышать

2,5

м.

удержнватель; 16 — коронка.

,М7


 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 37

 

 

 

 

Количество промывочной

жидкости

л/мин

 

 

Осевая

Скорость

 

вода

 

 

глинистый раствор

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип снаряда

нагрузка

вращения

 

 

 

 

 

 

на забой,

снаряда,

 

 

 

 

 

 

 

кгс

об/мин

 

 

Интервал проходки, ы

 

 

 

 

 

0-0,5

0,5—1 ,0

1,0

0—0,5

0,5-1,0

1 ,о

 

 

 

Бурен ие дробью

 

 

 

 

ЭКС-О-108

600—700

70—120

80—90

90—100

100—120

70—80

80—90

90—100

ЭКС-О-89

400—500

150-180

60—70

70—80

90—100

50—50

60—70

80—90

 

 

 

Бурение твердыми сплавами

 

 

 

ЭКС-О-108

500—900

70—180 |

90—110

I 110—130 I

130—150

80—100

106—120 |

120—140

ЭКС-О-89

400—800

70—180

70—90

90—U0

110—140

60-80

80—100

100—130

ЭКС-О-73

300—500

150—280

50—70

70-100

100—130

45—60

60-90

90—120

ЭКС-О-57

200—400

150—280

35—45

55-70

70—90

30—40

50—60

60—80


На рис. 68 изображен эжекторный колонковый снаряд кон­ струкции автора. Данный снаряд имеет ие вращающуюся при бурении керноприемную трубу 14, подвешенную на винте 7 к распределительной головке 5. Керноприемная труба обеспечи­ вает лучшие условия выноса с забоя выбуренных частицпороды. Здесь частицы выбуриваемой породы удаляются с забоя эжектируемым потоком через кольцевой зазор между наружной 13 и керноприемной 14 трубами. Частицы породы при выходе из межтрубного зазора выпадают в воронку переходника 10 и да­ лее в керноприемную трубу. Поэтому количество восходящего потока промывочной жидкости в течение рейса бурения остается постоянным и не зависит от наполнения керноприемной трубы керном, а зависит от рабочего расхода промывочной жидкости.

Эжекторный колонковый снаряд применялся в Кузбассе при бурении коксующихся углей. Бурение угольных пластов осуще­ ствлялось при скорости вращения снаряда 153 об/мин с подачей промывочной жидкости в скважину до 160 л/мин. Проходка на рейс ограничивалась мощностью угольного пласта и не превы­ шала 1,7 м. Во всех случаях был получен полный выход керна.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

В соответствии с этим рассмотрим некоторые конкретные во­

просы методики получения

керна в породах и полезных иско­

паемых различных групп (см. табл. 1).

 

 

Согласно

предложенной

классификации, все

горные

породы

и полезные

ископаемые по

условиям получения

керна

разделя­

ются на восемь групп. Из них получение керна в породах I груп­ пы не представляет особой трудности. В породах этой группы представительный выход керна обеспечивается при обычных спо­ собах бурения с соблюдением общих правил рационального ве­ дения процесса и подъема керна.

Получение представительного керна в породах и полезных ископаемых I I и I I I групп достигается при выполнении ряда конкретных мероприятий.

При бурении мерзлых пород, оттаивающих и теряющих устойчивость, основным мероприятием по обеспечению выхода керна является соблюдение температурного режима транспорти­ рующего агента продуктов разрушения. В качестве транспорти­ рующего агента используются переохлажденные растворы пова­ ренной соли или сжатый воздух (бурение с продувкой).

Получение представительного керна по легкорастворимым солям возможно только при бурении с промывкой концентриро­ ванным раствором разбуриваемых солей или с продувкой сжа­ тым воздухом. Для предохранения керна от растворяющего действия потока жидкости рационально применять двойные ко­ лонковые снаряды. Бурение следует вести на форсированных режимах.

Получение представительного керна в породах IV и V групп возможно только при полной изоляции керна от воздействия по­ тока промывочной жидкости. Породы этих групп могут быть сыпучие необводненные и обводненные или мягкие и пластич­ ные.

При бурении необводненных сыпучих и плывучих пород мож­ но использовать двойные колонковые снаряды безнасосного бурения и с прямой промывкой типа штамп. Для связи керна

140