13.5. Многозабойное бурение. Кернометрия

Многоствольное бурение позволяет ускорить сроки разведки и снизить стоимость разведки благодаря сокращению объемов бурения. При этом несколько снижается сменная производительность, возникают дополнительные затраты на технические средства искривления скважин.

Дополнительные стволы можно забуривать как снизу вверх после достижения проектной глубины основного ствола, так и сверху вниз, что требует проведения всех исследований в нижерасположенных интервалах

Отбурку дополнительных скважин производят также с помощью стационарных клиньев и бесклиновыми отклонителями.

В практике бурения часто для бурения многоствольных скважин используют типовые профили.

Кернометрия. Задачей кернометрических исследований является определение параметров залегания (азимута, угла падения) структурных элементов геологического объекта (слоистости, трещиноватости, сланцеватости) по ориентировочному керну.

При обмере ориентировочного керна измеряют следующие углы:

- аксидальный угол слоистости _S – угол отсчитываемый в плоскости поперечного сечения керна по ходу часовой стрелки от верхнего следа аксидальной плоскости до нижней точки структурного эллипса;

- видимый угол падения ή_s - угол между большой осью структурного эллипса и ее проекцией на плоскость поперечного сечения керна. Он может быть выражен через расстояние между нижней и верхней точкой структурного эллипса оси керна _м и диаметр керна d.

Целью кернометрических измерений является определение двух углов величин: азимута падения структурной плоскости α₅ угла, отсчитываемого в горизонтальной плоскости от северного направления по часовой стрелки до горизонтального положения линии наибольшего ската структурной плоскости и истинного угла падения структурной плоскости ή_s - угла наклона линии падения к горизонтальной плоскости.

Для выполнения расчетов необходимо знать азимуты скважины в точке отбора α_А и зенитный угол скважины θ_А.

Определение истинных параметров залегания структурной плоскости производят по формуле

; (13.5)

(13.6)

(13.7)

Для получения ориентированного керна в процессе бурения применяют различные керноскопы. Высокими эксплуатационными характеристиками обладают керноскопы Уральского теркома КО. Данный керноскоп представляет собой патрубок со специальным корпусом 4, имеющим долото – терку 2 для выравнивания забоя. Переходник керноскопа соединяется с зубчатой муфтой, закрепляемой в переходнике штифтом 6. К зубчатой муфте шарнирно подсоединяется отбурочный снаряд с коронкой 8 для отбурки метки в будущем керне. В корпусе установлен электролизный ориентатор – апсидоскоп 3. Керноскоп КО-73/59 М – модернированный аналог КО (рис. 13.8).

Рис. 13.8. Принципиальная схема отбурочного керноскопа КО:

а – в транспортном положении, б – при отбурке ориентированного керна, 1 – привод; 2 – долото; 3 – апсидоскоп; 4 – корпус; 5 – зубчатая муфта; 6 – штифт; 7 – шарнир; в - схема снятия отсчета ,1 – след апсидальной плоскости в поперечном сечении апсидоскопа, 2 – верхняя точка мениска осадка меди в апсидоскопе, 3 – стержень апсидоскопа, 4 – керн, 5 – висячий бок, 6 – лежачий бок, 7 – метка, 8 – плоскость отбурочного снаряда, 9 – отбурочный снаряд.

Н а рис. 13.9 показана схема керноскопа КПК свердловского горного института. Снаряд состоит из одинарного колонкового набора и совмещенного с ним керноориентатора, расположенного внутри трубы 1, над коронкой 11. Керноориентатор состоит из керноприемного стакана 8, длинной 0,2 м с зачеканенным резцом 10 и Т-образным вырезом с вогнутыми внутрь стакана лепестками 9. Непосредственно над стаканом установлен ориентатор одноактного действия 7 и рабочая пружина 6. Верхний конец пружины упирается в замок, состоящий из корпуса 2, подпружинного затвора 5 и кулачков 4 с заклинивающими скобами 3.

После спуска снаряда на забой отбуривают 10-15 см. Керн поступает в стакан и закрывается за счет его упругой конструкции.

Рис. 13.9. Схема конструкции бурового снаряда для отбора ориентированного керна КПК: 1 – керноориентатор; 2 – корпус пружины; 3 – скобы; 4 – кулачки; 6 – затвор; 7 – ориентатор; 8 – керноприемный стакан; 9 – лепестки (фиксаторы керна); 10 – резец; 11 – коронка; 12 – блокировка ориентатора

По мере поступления керна маркирующий элемент, установленный в нижней части стакана оставляет на нем продольную черту.

Замок препятствует перемещению керноориентатора вверх под действием керна, так как заклинивающие скобы, входя в клиновое пространство кулачков, местно заклинивает замок внутри колонковой трубы, обеспечивая сжатие пружины и необходимое усилие для фиксации керна в стакане.

После окончания рейса делается выдержка 20-25 мин для срабатывания ориентатора. После этого бурят еще 5-10 см, пружина сжимается затвор блокирует ориентатор 12 и включает его.

Ориентатор устанавливают в корпусе замка. По окончанию бурения 10 см пород кулачки освобождают скобы и происходит заклинивание замка. Далее бурение ведут до конца рейса, и керноориентатор вместе с керном перемещается вверх.

Применение керноскопов значительно облегчает работы геолога при описании и составлении геологического разреза и геологической карты.