Урок 4. Общие сведения о колонковом бурении

План:

· Сущность и схема установки колонкового бурения

· Преимущества и область применения колонкового бурения

· СУЩНОСТЬ И СХЕМА УСТАНОВКИ КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

Сущность колонкового вращательного бурения заключается в том, что горная порода разрушается по наружной кольцевой части поперечного сечения скважины с сохранением столбика породы — керна.

Принципиальная схема современной буровой установки для вращательного колонкового бурения приведена на рис. 7.1.

На месте запроектированной скважины устанавливаются вышка (мачта) 20, а в буровом здании 23 — буровой станок 21, буровой насос 22 с двигателями 24 и 25, пульт управления 26 и панель контрольно-измерительных приборов и регистрирующей аппаратуры 27, труборазворот 28. Для циркуляции промывоч­ной жидкости устраивается циркуляционная система, состоящая из желобов 29 и отстойников 19.

Колонковый набор, состоящий из коронки 1, колонковой трубы 3 и переходника 4, опускается в скважину на колонне бурильных труб 5. Бурильную колонну опускают с помощью лебедки 8 станка через талевую оснастку, включающую в себя талевый блок 14, талевый канат 15 и кронблок 16. Бурильные трубы свинчиваются и развинчиваются труборазворотом. Опу­щенная в скважину колонна соединяется с ведущей бурильной трубой 10, проходящей через вращатель 7 станка и подвешен­ной через вертлюг-сальник 12 и вертлюг-амортизатор 13 к та­левому блоку. Ведущая бурильная труба закрепляется в зажим­ном патроне 9 вращателя, передающем вращение бурильной ко­лонне в процессе бурения. Включается насос, засасывающий промывочную жидкость из отстойника через храпок (фильтр) 17 и всасывающий шланг 18. Далее промывочная жидкость пода­ется через нагнетательный шланг 11 и вертлюг-сальник внутрь бурильной колонны. В соответствии с физико-механическими свойствами буримых пород буровой коронке передаются необ­ходимая частота вращения и осевая нагрузка при соответствую­щем расходе промывочной жидкости. Коронка, разрушая породу по кольцевому забою, выбуривает керн 2, поступающий в колон­ковую трубу. Промывочная жидкость охлаждает коронку, очи­щает забой от выбуренных частиц пород (шлама) и поднима­ется в затрубном пространстве. Далее выходит на поверхность из направляющей трубы 6, попадает в желоба и отстойники, где очищается от шлама и вновь поступает в насос. После заполнения колонковой трубы керном или затупления коронки бурение прекращают, керн заклинивают от выпадения и снаряд поднимают на поверхность. После извлечения керна и замены коронки буровой снаряд опускают в скважину и продол­жают бурение. Процесс бурения контролируется по контрольно­-измерительным приборам и аппаратуре.

Пробуренные интервалы скважины, представленные обрушающимися или поглощающими породами, обычно закрепляют обсадными трубами, а бурение уже продолжают коронками меньшего диаметра.

По мере необходимости, а также после окончания бурения в скважине производятся геофизические и гидрогеологические исследования. Скважина, выполнившая геологическое задание или свое назначение, ликвидируется, а оборудование демонти­руется и перевозится на новую точку.

· ПРЕИМУЩЕСТВА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

Колонковое бурение получило очень широкое распростране­ние, так как позволяет: получать образцы (керны) породы ненарушенной структуры по всему стволу скважины, что обеспе­чивает высокую геологическую информативность результатов бурения; 2) бурить скважины в породах любой твердости под любым углом (вертикальные, наклонные, горизонтальные и вос­стающие из подземных выработок); 3) бурить породоразрушаю­щими инструментами малых диаметров на большие глубины при сравнительно компактном и легком оборудовании с небольшими затратами энергии и средств^

В связи с этим колонковое бурение стало основным сред­ством поисков и разведки месторождений твердых полезных ис­копаемых в любых геолого-технических условиях.

Исследование керна и геологические построения, выполнен­ные по результатам колонкового бурения, позволяют достаточно точно установить глубину и элементы залегания, мощность, ка­чество и запасы полезного ископаемого, морфологию его и в целом геологическое строение месторождения. Креме того, колонковое бурение успешно применяется при инженерно-геологических изысканиях, гидрогеологических работах, гидромелио­ративной съемке, изучении структур на нефть и газ и др.

Для разрушения породы при колонковом бурении использу­ются коронки, армированные алмазами и твердыми сплавами, а также буровая дробь с дробовыми коронками. В связи с этим различают следующие виды бурения: твердосплавное для буре­ния пород I—VIII категорий по буримости, алмазное и дробо­вое— VII—XII категорий по буримости.

Диаметры скважин, принимаемые по диаметру коронок, по принятому стандарту бывают от 36 до 151 мм. Глубина скважин изменяется от нескольких метров до нескольких тысяч метров. В настоящее время колонковое бурение осуще­ствляется вращательным и ударно-вращательным способами (гидроударниками и пневмоударниками). Для достижения высоких технико-экономических показателей широко используют комбинированные способы бурения в одной скважине, например, вращательный с ударно-вращательным, алмазный с твердо­сплавным, пневмоударный с гидроударным и т. д. Однако необ­ходимость частых подъемов снаряда из скважины для осво­бождения колонковой трубы от керна существенно снижает производительность колонкового бурения. Для повышения эффективности колонкового бурения в интервалах, где породы достаточно изучены и не содержат полезного ископаемого, це­лесообразно бурить бескерновым способом с помощью долот различной конструкции.

Таким образом, в скважине производится комбинированное бурение с отбором керна и бескерновым способом. Разработаны и успешно применяются снаряды со съемными керноприемни- ками (ССК и КССК), а также комплексы с гидротранспортом керна (КГК-100), которые позволяют извлекать из скважины керн без подъема бурильной колонны. Это резко сокращает за­траты на СПО и в 2—4 раза повышает скорость колонкового бурения.