- •Буровые станки и бурение скважин Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия для студентов геологических специальностей
- •Часть I твердосплавное бурение
- •Глава 1 понятие о скважине и ее конструкции
- •1.1. Понятия о скважине
- •1.2. Понятие о конструкции скважины
- •1.3 Выбор конструкции скважин
- •1.4 Способы бурения
- •1.5 Выбор способа бурения
- •Глава 2. Буровое оборудование
- •2.1. Отечественные буровые установки и буровые станки
- •Техническая характеристика сианков показана в табл. 2.1, 2.2.
- •2.2. Буровые насосы и компрессоры
- •2.4. Оборудование для приготовления и очистки промывочных жидкостей Установки для приготовления и очистки глинистых растворов.
- •Оборудование для транспортировки глинистого раствора.
- •Характеристика автоцистерны
- •Оборудование для очистки промывочных жидкостей
- •Глиностанции
- •Технические средства для приготовления и очистки полимерных промывочных жидкостей
- •Техническая характеристика установки ппр
- •Техническая характеристика установки опр
- •Техническая характеристика ультразвуковой установки для приготовления эмульсионных жидкостей
- •Техническая характеристика установки уэм-5
- •2.5. Оборудование для приготовления и нагнетания тампонажных растворов
- •2.5.1. Оборудование для приготовления тампонажных растворов
- •Растворосмесители и растворомешалки
- •Стационарные цементосмесительные установки
- •Самоходные цементосмесительные машины
- •2.5.2. Оборудование для нагнетания тампонажных растворов
- •Цементационные агрегаты
- •2.6. Современные и зарубежные буровые установки
- •Установки Christensen cs
- •Техническая характеристика установок roc
- •1. Бурение перфоратором
- •2. Бурение погружным пневмоударником
- •3. Система coprod ®
- •Глава 3. Технологический иструмент тведросплавного бурения
- •3.2. Забойный снаряд
- •3.2.1. Одинарный колонковый снаряд
- •3.2.2. Двойные колонковые снаряды
- •3.2.3. Буровой снаряд для бурения с гидротранспортом керна
- •3.2.4. Выбор буровых снарядов твердосплавного бурения
- •Глава 4. Аварии с буровым снарядом, их предупреждение и ликвидация
- •4.1. Способы предупреждения аварий, связанных с отказом инструмента
- •4.2. Способы предупреждения прихватов
- •4.3. Ликвидация аварий
- •4.4. Методы ликвидации прихватов
- •Глава 5. Физко-механические свойства пород
- •5.1 Технологические процессы. Прочность горных пород
- •5.2. Деформационные свойства пород
- •5.3. Оcновные технологические характеристики горных пород
- •Глава 6. Породоразрушающий инструмент
- •6.1 Твердые сплавы
- •6.2. Геометрические параметры резцов коронок
- •6.3. Износ резцов
- •6.4. Твердосплавные коронки
- •Глава 7. Технология твердосплавного бурения
- •7.1. Выбор промывочных жидкостей
- •7.2. Расчет технологических режимов бурения
- •7.3. Технология бурения снарядами с гидротранспортом керна
- •Часть II алмазное и другие способы бурния
- •Глава 8. Алмазное бурение
- •8.1. Одинарный колонковый снаряд
- •8.2. Породоразрушающий инструмент
- •8.3. Двойной колонковый снаряд алмазного бурения (дкс)
- •8.4. Снаряды со съемными керноприемниками
- •8.5. Выбор буровых снарядов алмазного бурения
- •8.6. Технология бурения одинарными колонковыми снарядами
- •8.7. Технология бурения снарядами со съемными
- •Глава 9. Бескерновое бурение
- •9.1 Буровой снаряд бескернового бурения
- •9.2. Шарошечные долота бескернового бурения
- •9.3. Технология бурения
- •Глава 10. Бурние с продувкой воздухом
- •10.1. Общие сведения
- •10.2. Буровое оборудование и инструмент
- •Глава 11. Технология бурения установками atlas copco
- •11.1. Выбор буровых снарядов Atlas Copco
- •11.2. Выбор технологических режимов при бурении вращательным способом установками Atlas Copco Выбор очистных агентов
- •Выбор породоразрушающих инструментов и технологических режимов бурения.
- •Импрегнированные коронки.
- •11.3. Технология пневмоударного бурения с пневмотранспортом шлама (методом «обратная циркуляция») Буровые снаряды
- •Параметры технологических режимов бурения
- •Глава 12. Технология бурения станками boart longyear lf 90
- •12.1. Буровой снаряд
- •12.2. Выбор типа коронок и расширителей
- •12.3. Параметры режима бурения
- •12.4. Промывочные жидкости
- •Глава 13. Искривление скважин
- •13.1. Параметры искривленных скважин
- •13.2. Причины и закономерности естественного искривления скважин
- •13.3. Приборы для замера параметров искривления скважин
- •13.4. Искусственное искривление скважин
- •13.5. Многозабойное бурение. Кернометрия
- •Глава 14. Бурение неглубоких скважин
- •14.1 Медленно-вращательное бурение
- •14.2. Медленно-вращательное бурение скважин большого диаметра. Винтобурение
- •14.3. Шнековое бурение
- •14.4. Вибрационное бурение
- •14.5. Пенетрационное бурение
- •Глава 15. Ударно-канатное бескерновое
- •15.1 Оборудование. Буровой снаряд
- •15.2. Технология ударно-канатного бескернового бурения
- •15.3. Технология опробования продуктивных пластов
- •15.4. Предупреждение и ликвидация аварий при ударно-канатном бурении
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
7.3. Технология бурения снарядами с гидротранспортом керна
Вначале в соответствии со свойствами перебуриваемой горной породы подбирают коронку и промывочную жидкость.
Твердосплавные коронки для бурения с гидротранспортом керна представляют собой толстостенный корпус с тремя спиральными секторами для перемещения шлама от периферии к центру. Секторы армированы твердосплавными резцами марки Г-53 из сплава ВК8.
Поток промывочной жидкости поступает во внутреннюю полость коронки на высоте 20-32 мм от торца, и охлаждение коронки производится периодически расхаживанием снаряда.
Для бурения горных пород применяют три типоразмера твердосплавных коронок: КГ-76МС, КГ-84МС, ГК-2.
При наличии большого числа значительной мощности пропластов твердых и абразивных пород используют алмазные импрегнированные коронки типа В-9П или В-9С.
Коронки выбирают в зависимости от их назначения. Наиболее универсальной коронкой (для различных разрезов) является коронка типа КГ-84МС. Исключение составляют разрезы, содержащие значительные интервалы вязких пород, склонных к образованию сальников. Для этих разрезов весьма эффективны коронки с увеличенным диаметром типа КГ-93МС. В однородных породах средней категории могут быть использованы коронки КГ-76МС. При бурении скважин глубиной свыше 150 м в разрезах с пропластками пород V-VIII категории рекомендуют выбирать коронки типа КГ-84С, армированные крупными резцами, с увеличенным сечением промывочных каналов. Для бурения разрезов с твердыми, абразивными пропластками мощностью до 20-25 м рекомендуется применять алмазные коронки типа В-9 или В-9С диаметром 82 мм.
Важным средством повышения эффективности бурения с гидротранспортом керна является правильный выбор промывочной жидкости.
При бурении устойчивых пород, как правило, используют воду. При появлении весьма неустойчивых пород на больших глубинах возникает необходимость перехода на вязкие полимерные и полимерглинистые растворы (на основе гипана с его концентрацией для неустойчивых пород 1,5-2,5 %, а весьма неустойчивых пород – 6 %).
Для затрубного пространства с целью удержания неустойчивых стенок скважины от обрушения заливают или закачивают при прямой циркуляции глинистый раствор. При глубине более 100 м в затрубное пространство заливают вязкий раствор (вязкостью более 35 с).
Заливку раствора производят при снижении уровня жидкости в затрубном пространстве через устье скважины после проходки каждых 10-15 м. При заливке раствора рекомендуется поднимать снаряд над забоем.
Перед геофизическими исследованиями неустойчивые стенки скважин обрабатывают полимерным 5-10 %-м раствором ПАА.
После выбора промывочной жидкости производят выбор параметров технологических режимов бурения (табл. 7.6).
При бурении с гидротранспортом керна по мере углубки скважины крутящий момент вследствие образования сальников на бурильной колонне постепенно возрастает и может достигнуть критического значения, превышающего технические возможности установки. Величина возрастания момента (градиент) зависит от свойств горной породы и технологических режимов. Она растет с ростом осевой нагрузки, механической скорости бурения, с уменьшением расхода жидкости.
Для снижения крутящего момента производят расхаживание снаряда, которое, однако, оказывает отрицательное влияние на производительность бурения, так как занимает значительное время (около 50 %) в балансе рабочего времени. Поэтому для уменьшения повышения крутящего момента в мягких породах снижают подачу инструмента в 1,5 - 2 раза. При этом снижается, соответственно, механическая скорость бурения, но зато устраняется расхаживание снаряда. При бурении мягких пород нагрузку на коронку снижают до минимального значения 5 - 7 кН, при которых крутящий момент не превышает нормального значения 300 - 700 Нм.
Для нормальной работы коронки на забое рекомендуются параметры технологических режимов бурения, показанные в табл. 7.2. В случае сильного поглощения промывочной жидкости в затрубное пространство следует закачивать через колонну бурильных труб 0,05 м3 глинистого раствора в течение 30 с.
Для отбивки контактов полезных ископаемых пользуются следующим способом. При подходе к полезному ископаемому не менее чем за 1 м прорабатывают и тщательно промывают скважину. Затем через каждые 0,5 м углубки прекращают бурение и промывают скважину, поднимают керн, при появлении первых кусочков керна расход жидкости снижают до 100 - 120 л/мин. Для получения керна с ненарушенной структурой коронку без вращения задавливают на глубину 0,1-0,3 м, затем включают вращение, и столбик керна отрывается. С целью повышения качества опробования методика отбора проб и их привязка должны быть отработаны для каждого вида полезного ископаемого и конкретных геологических условий.
Таблица 7.5
Тип пород |
Параметры режима |
Параметры расходки |
|||
Частота вращения, об/мин |
Осевая нагрузка, кН |
Расход промывочной жидкости, л/мин |
Интервал, м |
Высота, м |
|
Вязкие глины и суглинки Вязкие и сыпучие глины, суглинки, пески Сыпучие пески, супеси Гравийно-галичные отложения Плотные, устойчивые алевролиты, аргиллиты Песчаники, известняки Окремненные породы |
325 225
325 140-170
225
225 225
|
5-9 5-7
4,5-9 6-10
7-12
8-16 15-18 |
200-320 220-260
125 180-260
180
180 180 |
1-1,5 -
2-2,5 0,3-1,0
0,3-0,5
0,1-0,5 0,05-0,1 |
1-1,5 -
0,5 0,2-0,5
0,1-0,5
0,1-0,5 0,05-0,1 |
Перед наращиванием снаряда скважину тщательно промывают в течение 0,5-1 мин при расходе 180 - 200 л/мин, и после расхаживания снаряда на длину хода механизма подачи производят его наращивание. По манометру проверяют герметичность соединений, негерметичность устраняют с помощью компенсатора или заменой уплотнения. При зашламовке торца коронки ее очищают путем прямой и обратной промывки скважины при вращении снаряда.
Ликвидацию подклинки керна в коронке осуществляют путем повышения осевой нагрузки и продавливания керна в керноприемную трубу или за счет гидравлического удара во вращающемся и приподнятом над забоем (на 0,5-1 м) снаряде.