Бурение с отбором керна
I. Факторы, влияющие на полноту отбора керна.
Основной
показатель – вынос керна в %
,
где Нк
– длина полученного керна, Н – величина
проходки за тот же рейс. К стремится к
100%, но всегда меньше.
Различают 2 группы факторов, обусловливающих разрушение и потерю керна:
1) Геологические. Эти факторы устранить невозможно, но можно уменьшить их отрицательное влияние.
а) низкая прочность пород – вынос керна резко уменьшается, если прочность по штампу меньше 40-70 МПа. Керн разрушается под действием осевых и радиальных колебаний, изгиба и сил трения. Применяют грунтоноски с повышенным выносом керна и колонковое турбодолото – максимальные коэффициенты отбора.
б) низкая водоустойчивость – ограничивается возможность активной промывки буровыми растворами, запрещено применение гидромониторных головок, необходимо применять специально разработанную рецептуру.
в) высокая трещиноватость горных пород: монолитные (не разрушаются промывкой и вибрацией – 10 трещин на 1 м керна), трещиноватые и перемежающиеся по твердости (разрушаются промывкой и вибрацией – 20 трещин на 1 м), раздробленные (размываются и истираются – больше 20 трещин; раздробление и истирание приводит к заклинке керна в колонковой трубе).
г) высокая абразивность горных пород (в таких горных породах быстро изнашивается вооружение бур. головок и крепежное устройство кернорвателя.
д) растепление горных пород – необходимо применять хим. реагенты с отрицательными температурами и не растворяющие лед.
2) Технико-технологические.
а) совершенствование конструкции керноотборных снарядов и колонковых долот.
б) соответствие инструмента к проходимым горным породам.
в) правильность выбора режима бурения.
г) точная компоновка низа БК.
II. Влияние параметров режима работы на вынос керна.
1. Осевая нагрузка
Вынос керна с увеличением осевой нагрузки сначала растет, а затем монотонно уменьшается. Увеличивается возможность разрушения керна за счет упругих колебаний, в дальнейшем возможны аварии. С уменьшением осевой нагрузки увеличивается время.
2. Расход бурового раствора
При увеличении расход промывочной жидкости увеличивается давление на забое, возникает опасность размыва самого керна. Увеличение расхода способствует зашламованию забоя, что также уменьшает вынос керна. Зависимость прямо пропорциональна.
Здесь важную роль играет показатель фильтрации, со снижением которого увеличивается вынос керна.
3. Частота вращения n(n)
С увеличением частоты вращения вынос керна увеличивается в устойчивых горных породах, а в слабоустойчивых уменьшается при всех способах бурения.
Рекомендованные значения режимов бурения
|
Диаметр бур. головки |
G, кН |
N, об/мин |
|
133-152 |
45 |
45 |
|
155-190 |
55 |
50 |
|
194-222 |
68 |
60 |
|
245-300 |
82 |
60 |
III. Особенности бурения с отбором керна.
За 2-3 долбления до отбора керна начинаю в компоновку включать металлошламоуловитель, чтобы забой был чистым. Последнее долбление ограничивают по проходке, затем долото приподнимают над забоем и промывают 15-20 мин (работа с навесом).
При бурении на глинистом растворе колонковое долото спускают на забой без клапана, промывают 15 мин и только потом сбрасывают клапана, это предупреждает засорение колонковой трубы (заглинизирование).
В случае работы со съемной грунтоноской ее также спускают на забой. Интервал отбора керна не должен превышать длины колонковой трубы (грунтоноски) – для несъемной трубы. Важное значение имеет плавность подачи. С появлением вибрации инструмента при невозможности ее устранения необходимо проводить СПО.
Перед подъемом долото вырабатывают (уменьшают осевую нагрузку до нуля). Срабатывает кернорватель, и плавно производится отрыв керна подъемом 5-6 см, промывка скважины при этом не прекращается.