Глава 11. Технология бурения установками atlas copco
11.1. Выбор буровых снарядов Atlas Copco
Наиболее широкое распространение в компании Atlas Copco получил вращательный колонковый способ бурения скважин как монолитных, так и трещиноватых горных пород.
К достоинствам способа относятся возможность получения керна (пробы для геологических исследований), ограничение искривления скважин, бурение в различном направлении скважин на значительную глубину с относительно невысоким расходом энергии.
Бескерновое бурение вследствие повышения длины рейса способствует повышению производительности и снижению себестоимости при бурении скважин не представляющих геологического интереса или на поздних стадиях разведки (например детальной).
По типу ПРИ как при колонковом, так и при бескерновом бурении применяют твердосплавные и алмазные коронки.
Твердосплавные коронки используются преимущественно по мягким породам 1 – 4-й групп.
Весьма производительными, особенно при бурении неустойчивых пород, является ударновращательный (пневмоударный) способ методом «обратная циркуляция».
Выбор бурового снаряда производят по общей схеме. Сначала изучают геолого-технические условия разреза и возможность использования прогрессивных буровых снарядов.
При бурении неустойчмвых горных пород ударно-вращательным бескерновым способом глубиной до 200-350 м наиболее производительным способом получения пробы в шламообразном состоянии высокого качества является, как отмечено выше, пневмоударный способ методом «обратная циркуляция».
Бурение этим методом производится буровыми снарядами с двойными (двустенными) буровыми трубыми.
В качестве забойного двигателя используются погружные пневмоударники со штырьевыми долотами типа RC. Для очистки забоя используется сжатый воздух или воздушно-водяная смесь иногда с добавление пены.
Подача воздуха к долоту осуществляется по межтрубному пространству компрессором. С забоя воздух вместе со шламом поднимается внутри внутренней трубы буровой колонны и поступает в циклон, в котором шлам выделяется и ссыпается в специальные сборные емкости.
К достоинствам буровых снарядов с пневмотранспортом керна относятся следующие:
- резко повышается производительность бурения;
- повышается объем пробы (качество опробования);
- не требуется материалов, денежных средств для приготовления качественной обработки промывочной жидкости и её очистки;
- снижается время на спуско-подъемные операции.
К универсальным, высокопроизводительным буровым снарядам для буреня горных пород всех типов при благоприятных геологических условиях относят колонковые буровые снаряды подъемного типа (ССК) серии О (с отбором керна)
К благоприятным геологическим условиям относят:
- однородные по буримости монолитные или слабо-средне- трещиноватые породы;
- горизонтальное или пологое залегание рудных тел и вмещающих пород;
- отсутствие самозаклинивания керна;
- устойчивые стенки скважин;
- незначительное поглощение промывочной жидкости.
Достоинства буровых снарядов подъемного типа заключаются в высокой механической скорости бурения, высокой производительности бурения, высоком качестве опробования.
Atlas Copco выпускает все размеры буровых снарядов: A (AOTW), В (BO/BTO, BTOW), N (NO/NTO), NO3 (NTO3), H (HO/HTO, HO3/HTO3), P (PO/PTO, PO3/PTO3). Здесь А = 48мм; В = 60мм; N = 75,5мм; H = 96,3мм; P = 122,8мм; О – серия бурового снаряда для отбора керна; Т – внутренняя труба, 3 – трехтрубный буровой снаряд.
Схема конструкции буровых снарядов подъемного типа (ССК) показана на рис. 11.1.
Основанием для выбора типа и диаметра буровых снарядов являются диаметры выбранной конструкции скважины.
Для бурения буровыми снарядами подъемного типа применяют алмазные однослойные расширители и алмазные коронки для буровых снарядов типа А - AGM, CORAC A, типа В (BGM, CORAC B, BK, BQ, BK3/BQ3), типа N – NGM, NQ2, CORAC N2, NK, NQ, NK3/NQ3, CORAC N/N3), типа H – HK, HQ, HK3/HQ3, CORAC H/H3.
При бурении установками Atlas Copco применяют три серии буровых труб: серия TW – безмуфтовые тонкостенные буровые трубы (ATW, диаметром 44.5/36.8 мм; BTW 56.5/48.8 мм), серия К (АК 44.5/34.9 мм; ВК 55.6/45 мм; NК 69.9/60.3 мм; НК 88.9/77.8 мм), серия G (PG 117.5/103.2 мм; SG 139.7/125.5 мм) и термически обработанные безмуфтовые буровые трубы (А 44.5/34.9 мм; А 44.5/26.8 мм; В 55.6/46 мм; В 56.5/48.8 мм; N 69.9/60.3 мм; Н 88.9/77.8 мм; Р 114.3/101.6 мм).
Универсальными снарядами для бурения мягких горных пород 1-4 группы вращательным колонковым способом диаметром 146 мм являются буровые снаряды серии GEOBOR.
В составе предлагаемого трехтрубного бурового снаряда имеются внутренняя и внешняя трубы. Во внутреннюю трубу. кроме того, помещена третья пластиковая труба, за счет чего существенно снижается трение между керном и внутренне трубой. Это обеспечивает максимальный отбор керна. Пластиковая труба, при наличии не ее обоих концах заглушек может служить контейнером для керна.
Колонковые снаряды серии GEOBOR изготавливают двух типов S (GЕOBOR S, рис.11.6) и Р (PG, рис.11.7; PG3, рис.11.8). Они предназначены для ведения «телескопического бурения». Керноприемные трубы рассчитаны на бурение с промывкой водой, глинистым раствором и очистку воздухом.
Буровые снаряды серии GEOBOR легко адаптируются к любому состоянию грунта и породы, за счет применения различных коронок и наборов средств модернизации.
Двутрубный буровой снаряд типа PG может быть легко переоборудован в трехтрубный буровой снаряд PG3. Буровой снаряд PG разработан и изготовлен в соответствии со стандартами DCDMA для серии Р, предназначенной для ведения буровых работ в породах средней крепости и крепких.
Расширителем для снарядов являются алмазные, однослойные коронки для пород 2-3 группы – DMY 20/25; 4-5 группы – SC 4-5/3; 6-8 группы – KX/3; 8-9 группы SC 8-9/3.
Рис. 11.1. Состав бурового снаряда подъемного типа:
1 – головная часть кенрноприемника;
2 – овершот;
3 – промывочной вертлюг;
4 – переходник;
5 – подъемный вертлюг;
6 – переходник;
7 – буровые трубы (длиной 1,5 или 3 м);
8 – стопорная муфта;
9 – переходник;
10 – внешняя колонковая труба (длиной 1,5 или 3 м);
11– внутренняя керноприемная труба (длиной 1,5 или 3 м);
12– расширитель;
13 – коронка
Рис. 11.2. Состав бурового снаряда GEOBOR S
1- овершот;
2 – кожух овершота;
3 – вспомогательное спусковое оборудование;
4 – промывочный вертлюг;
5 – переходник;
6 – буровые трубы NK (NO,NQ);
7 – пластиковая труба (длиной 1500, 3000 мм);
8 – внутренняя труба (длиной 1500, 3000 мм);
9 – Внешняя труба (длиной 1500, 3000 мм);
10 – расширитель;
11– коронка
Рис. 11.3. Состав бурового снаряда PG
1 – овершот;
2– вспомогательное спусковое оборудование;
3 – промывочный вертлюг;
4 – переходник;
5 – буровая труба (длиной 500, 1500 и 3000мм);
6 – пластиковая труба (длиной 1500 или 3000мм);
7 – внешняя труба (длиной 1500 или 3000мм);
8 – расширитель;
9 – коронка
Рис. 11.4. Состав бурового снаряда PG3:
1 – овершот;
2 – вспомогательное спуско-подъемное оборудование;
3 – промывочный вертлюг;
4 – переходник;
5 – буровая труба(длиной 500, 1500 или 3000 мм);
6 – пластиковая труба (длиной 1500 или 3000 мм);
7 – внутренняя труба (длиной 1500 или 3000 мм);
8 – внешняя труба (длиной 1500 или 3000 мм);
9 – расширитель;
10 – коронка
В остальных случаях при бурении горных пород вращательным колонковым способом по монолитным слаботрещиноватым породам применяются стандартные тонкостенные двухтрубные буровые снаряды (ДКС): серии ТТ (46ТТ; 46ТТG; 48TT; 56TT; 56TTG; 60TT) или Т2 (46Т2; 56Т2; 66Т2; 76Т2; 86Т2; 101Т2).
Тонкостенные трубы применяют для бурения горных пород средней крепости, крепких и сверхкрепких с промывкой водой или полимерными растворами. G – внутренняя труба вместо упругой муфты имеет резьбовую муфту.
Достоинства тонкостенных буровых снарядов: высокая скорость бурения; отбор керна большого диаметра.
Для бурения мягких, средних и крепких горных пород 1-10 групп применяют стандартные двутрубные буровые снаряды (ДКС) типа T6 (76Т6; 86Т6; 101Т6; 116Т6; 131Т6; 146Т6) с промывкой водой, глинистыми растворами или очисткой воздухом.
Для этих снарядов применяют однослойные алмазные расширители и алмазные коронки для пород 4-5-ой групп – SC 4-5/3, 6-8 групп – SC 6-8/3, 8-9 групп – SC 8-9/3, 10-ой группы – SC 10/3.
Рис. 11.5. Однослойный
расширитель.
Для стандартных буровых снарядов типа Т6 также используют алмазные однослойные расширители (рис. 11.9) , а также алмазные и твердосплавные коронки: для бурения горных пород 4-5 группы SC 4-5/2, 6-7 групп – HM/2, 8-9 групп – KS/2, 10 группы – SC 10/2.
Совместно с буровым снарядом Atlas Copcо поставляет вспомогательное, аварийное оборудование и контрольно-измерительные приборы:
- в качестве вспомогательного оборудования: полнообхватные ключи; в качестве аварийного инструмента: набор метчиков; в качестве контрольно-измерительных приборов: тахометр и расходомер.
Бурение стандартными снарядами (ДКС) (рис. 11.10) установками Atlas Copco ведут с помощью тонкостенных буровых труб серии AW43; AWJ43; AW53; AWJ53; BW53; BWJ53; стандартных стальных буровых труб BWJ55; NW70; NWJ70 (здесь трубы типа J имеют коническую резьбу в отличии от цилиндрической, что повышает производительность спуско-подъемных операций).
Тонкостенные буровые трубы Compolite облегчены, их вес приближается к весу легкостенных труб, поэтому они более эффективнее буровых труб.
При бурении глубоких скважин для облегчения буровой колонны и снижения вращающего момента и расхода энергии применяют высококачественные легкосплавные буровые трубы AWJ 43 и BWJ 53.
Размеры (диаметры) буровых труб выбирают в соответствии с конструкцией скважины.