27.2.Технология бурения

К технологическим факторам, влияющим на производи­тельность бурения относят: качество породоразрушающего инструмен­та, состояние шнековой колонны и технологический режим.

Выбор породоразрушающего инструмента начинают с анализа горной породы и выбора способа бурения и способа опробова­ния горных пород.

Как отмечено выше, при разведочных работах бурение ведут преимущественно бескерновьдм способом. При бескерновом бурении выделяют поточный и рейсовый способы. Поточный способ применяют по пескам и песчано-глинистым породам, рейсовый - по вязким глино-песчаным и глинистым породам, а также при необходимости более тща­тельного изучения геологического разреза.

Прежде чем начинать бурение скважин необходимо проверить состояние шнековой колонны. Нужно следить, чтобы поверх­ность шнеков была гладкая, нержавая, желательно смазать «их мазутом или другими масляными отходами. Несмазанная шероховатая поверх­ность создает большое сопротивление движущемуся по ленте потоку горной породы, резко увеличивает затраты энергии на вращение колонны.

Выбор долота производят в соответствии с перебуриваемой гор­ной породой. Наиболее производительными долотами являются одно-лопасгдайррежущие долота и спиральные долота. Однако эти долота при наличии в горной породе гальки быстро изнашиваются. Поэтому при бурении галечниковых пород рекомендуется использовать трехло­пастные ступенчатые долота.

Основными параметрами технологического режима бурения яв­ляются осевая нагрузка и частота вращения бурового снаряда. С увели­чением нагрузки производительность бурения растет, но с увеличением потока горной породы на транспортере начинают появляться пробки, поэтому при бурении песчано-глинистых пород осевую нагрузку повышают до 4-5 кН, а для глинисто-песчаных и глинистых фунтов ее снижают. По мягким породам осевую нагрузку принимают от 0 до 1 кН. По твердым породам она может достигать 15-20 кН.

Частоту вращения снаряда определяют в соответствии с диа­метром скважины и свойствами горной породы. Средние окружные ско­рости вращения снаряда принимают в пределах от 0,8-1,0 до 1,5-2,0 м/с.

Для наиболее распространенных на практике диаметров шнеков (135-185 мм) частоту вращения рекомендуется принимать в пределах 100-200 об/мин, а шнеках диаметром 90—120 мм — 180-250 об/мин.

Причем с увеличением вязкости горной породы вращение снаряда нуж­но снижать в указанных пределах.

Уменьшение частоты вращения снаряда ниже 100 об/мин приво­дит к ухудшению транспортирования породы, а повышение частоты выше 200 об/мин - к вибрации снаряда, увеличению диаметра скважи­ны, резкому повышению расхода энергии.

Кратко рассмотрим особенности бурения различных горных пород.

Пески сухие или водоносные небольшой мощности (до 2,5-3,0 м) перебуривают винтовыми и двухлопастными долотами. Бурение ведут на форсированных режимах при частоте вращения 200 об/мин без осевой нагрузки. После внедрения долота в нижележащие толщи необ­ходимо несколько раз осуществить расхаживание колонны и реверс (для «штукатурки» стенок скважины).

Бурение неустойчивых пород значительной мощности осу­ществляют одновременно с обсадкой. Частота вращения без труб не должна быть выше 40—60 об/мин. При бурении с обсадной колонной частота вращения может достигать 300-500 об/мин.

Бурение вязких глинисто-песчаных и глинистых пород ведут спиральными (винтовыми) долотами с большой частотой вращения снаряда (200-300 об/мин) и ограниченной подачей снаряда,(7-9 м/с). При образовании пробок снаряд приподнимают над забоем на 0,5-0,9 м и одновременно с расходкой его вращают на максимальной скорости в течение 1-2 мин для очистки шнеков от породы.

Для борьбы с образованием пробок снаряд расхаживают, подли­вают воду в скважину через ее устье в количестве 10-20 л/мин (при рейсовом подливе) или через шнековую колонну насосом с расходом 2-5 л/мин. При подливе воды увеличивается механическая скорость бу­рения на 30 % и снижается расход энергии на 10-20 %.

Если не удается очистить шнеки таким образом, снаряд подни­мают и в дальнейшем переходят на бурение рейсовым способом. В этом случае для уменьшения трения колонны о стенки скважины на буриль­ных трубах спускают всего один-два шнека и после углубления на 1,0-1,5 м снаряд извлекают для очистки шнеков.

При наличии в горной породе гальки выбирают долото с овальным лезвием и два-три призабойных шнека с утолщенной спи: ральной лентой (от 8-10 до 15—20 мм). Частоту вращения снаряда дово­дят до 200-300 об/мин. Дополнительную осевую нагрузку не создают.

Валунно-галечниковых отложениях применяют трехпе-рое долото. Частоту вращения снижают до 30—40 об/мин. Перебуривание твердых пропластков V-V1 категории по буримости осуществляют ступенчатыми долотами при осевой нагрузке до 10—18 кН и частоте вращения 80-150 об/мин, По мерзлым породам осевая нагрузка может быть увеличена до 15-30 кН.