7.3. Технология бурения снарядами с гидротранспортом керна

Вначале в соответствии со свойствами перебуриваемой горной породу 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 однородны 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 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 концен­трацией гипана 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 прямбй 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.

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.

Таблица

Параметры режима бурения с гидротранспортом керна

Тип пород	Параметры режима			Параметры расходки
	Частота вращения, об/мин	Осевая нагрузка, кН	Расход промывочной жидкости, м/мин	Интервал, м	Высота, м
Вязкие глины суглинки	325	5-9	250-320	1-1,5	1-1,5
Сыпучие глины, суглинки, пески	225	5-7	220-260	Не применяют
Сыпучие пески, супеси	325	4,5-9	125	2-2,5	0,5
Гравийно-галечниковые отложения	140-170	6-10	180-260	0,9-1,0	0,2-0,5
Песчаники, известняки	225	8-16	180	0,1-0,5	0,1-0,5
Окремненые породы	225	15-18	180	0,05-0,1	0,05-0,1

Для снижения крутящего момента производят расхаживание снаряда, которое, однако, оказывает отрицательное влияние на производительность бурения, т.к. 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 зна

чения 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. 7.1. В случае сильного поглощения промывочной жидкости в затрубное пространство следует закачать через колонну бу­рильных труб 0,05 м 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.

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. Гидравли­ческий удар создают путем резкого включения и выключения насоса. При этом снаряд сбрасывают на забой с высоты 5-10 см.

Подклинку керна в бурильной колонне ликвидируют мно­гократным переключением с обратной на прямую промывку и наоборот при приподнятом над забоем (на высоту 0,5-1,0 м) сна­ряде и периодическом включении вращения. Иногда при этом внутрь бурильной колонны устанавливают деревянную пробку диаметром 40 мм и длиной 80 мм.

Ликвидацию подклинки керна в сальнике и шланге осуществляют путем продавливания керна с помощью деревянной; пробки при обратной промывке и многократном включении и выключении насоса. При продавливании керна рекомендуется постукивание молотком по шлангу.