8.4. Снаряды со съемными керноприемниками

При бурении алмазными коронками по монолитным породам средней твердо­сти и твердым длина рейса может достигать десятков и сотен метров. Повышение длины рейса позволяет снижать непроизводительные затраты времени и труда на спускоподъемные опе­рации и резко повышать производительность бурения.

Как известно, при алмазном бурении в большинстве случа­ев длина рейса ограничивается не износом коронок, а в результа­те заполнения колонковой трубы керном или в результате его самозаклинивания в колонковой трубе, поэтому, чтобы увеличить длину рейса, необходимо было в первую очередь иметь снаряд, позволяющий транспортировать в процессе бурения керноприемную трубу с керном на поверхность и обратно. С этой целью сначала в США, а затем в России были разработаны снаряды со съемными керноприемниками. Комплексы снарядов со съемны­ми керноприемниками позволяют не только повысить длину рей­са, но и успешно перебуривать трещиноватые породы, посколь­ку керноприемная труба выполняет роль невращающейся внут­ренней трубы ДКС.

В настоящее время в России применяют два типа ССК: ком­плекс снарядов ВИТРа (Санкт-Петербург) - ССК-46, ССК-59, ССК-76 и комплекс снарядов, СКБ (Москва) - КССК-76 и КССК-75 М. Комплексы КССК-76 предназначен для алмазного бурения горных пород V - VIII и частично IX категории по буримости на глубину до 1200; 2000; 3000 м.

В качестве промывочной жидкости могут быть использова­ны как вода, так и структурированные промывочные жидкости.

Бурильная колонна. Подъем и спуск керноприемной трубы через бурильную колонну требует применения бурильных труб с большим внутренним проходным сечением (рис. 8.6).

Бурильные трубы КССК-76 выпускают диаметром 70 мм с толщиной стенок 4,5 мм, с высаженными внутрь концами, из высокопрочных сталей 36 Г 2 С.

Соединения бурильных труб - муфтозамковые. Наружный диаметр муфт и замков составляет 73 мм, внутренний 53 мм. Замки и муфты изготавливаются из стали 40 ХН.

С 1981г. для КССК-76 М стали выпускать бурильные трубы ТБПК-70 с приваренными замками. Трубы ТБПК-70 по сравнению с серийными более прочны, значительно повышают производительность труда.

Рис. 8.6 Конструкция бурильных труб для снарядов со съемным керноприемником: а - ТБ-ССК; б - ТБ-КССК; 1-муфта замка; 2- бурильная труба; 3- муфта; 4- ниппель замка

Таблица 8.3

Забойный снаряд. Забойный снаряд КССК-76 (рис. 8.7) подобно ДКС состоит из колонкового набора (включающего три переходника, колонковую трубу, расширитель и коронку) и съемного керноприемника (включающего подвеску с фиксаторным механизмом, керноприемную трубу и кернорватель). Для центрирования керноприемной трубы в нижней части колонко­вой трубы устанавливают центратор.

Верхний переходник (центратор) применяют для соедине­ния колонкового набора с бурильной колонной и в качестве упо­ра защелок фиксаторного механизма в процессе бурения. Сред­ний и нижний переходники служат для фиксации кольцевой опо­ры, служащей для подвешивания съемного керноприемника в колонковой трубе. Подвеска керноприемника предназначена для свободного подвешивания керноприемника в колонковой трубе при помощи фиксатора.

В прорези корпуса фиксатора шарнирно устанавливают две подпружиненные защелки, которые под действием гильзы при подъеме керноприемника могут сводиться вместе. В нижней час­ти корпуса фиксатора имеется бурт для установки его на кольце­вую опору, а для возможности циркуляции жидкости в корпусе обходные каналы.

Подвеска представляет собой шпиндель с набором под­шипников, аммортизатором и сигнализатором (двух резиновых манжет), соединяется при помощи переходника керноприемника с приемной трубой.

После заполнения керноприемника керном или после самозаклинивания керна керноприемная труба поднимается на по­верхность. Для захвата трубы (за головку керноприемника) в скважину на канате при помощи лебедки ЛГ-2000 спускают ло­витель (овершот).

Ловитель состоит из захватывающего устройства с подпружиненными лапами; ударного устройства для забивания захватывающего устройства на конус гильзы фиксатора, вертлюга-пробки.

При прихвате керноприемной трубы в колонковой трубе для отсоединения ловителя используют освобождающую трубу, спускаемую по канату.

Рис. 8.7. Керноприемный снаряд конструкции СКБ НПО «Геотехника»: 1-головка; 2-гильза; 3-штифт; 4-центратор; 5-пружина; 6-защелка; 7- регулировочная; 8-муфта; 9-бурт; 10-переходник; 11-шпиндель; 12-гайка регулировочная; 13-манжета; 14-шайба; 15- подшипник упорный; 16-кожух подшипника; 17-опора подвески; 18-подшипник; 19-пружина; 20-шайба; 21-подшипник; 22-кольцо; 23 и 24-гайки; 25-масленка; 26-переходник подвески; 27-труба приемная; 28-трубы колонковая; 29-центратор; 30-расширитель;31-кольцо стопорное; 32-кольцо рвательное; 33-корпус кернорвателя; 34- коронка

.

Наряду с бурением твердых и крепких пород, снарядом КССК-76 можно бурить и мягкие породы, и полезные ископае­мые. Так, для бурения углей выпущен комплекс КССК-76 «Конус».

Для комплексов КССК-76 разработан ряд модификаций: НК-76 - колонковый набор, снабженный сигнализатором готовности бурового снаряда к бурению; КГНС - съемный керногазонаборник для отбора проб угля и газа; ССГ - съемный снаряд с гидроударником; "Конус" для отбора керна в мягких породах и углях.

Алмазные коронки для комплекса КССК-76. Для бурения снарядами КССК-76 применяют следующие типы алмазных коронок (рис. 8.8):

Рис. 8.8. Алмазные коронки для бурения ССК: а-ступенчатая в сборе с калибровочным расширителем; б- комбинированная (ступенчатая с импрегнированным пилотом); в- конусная; г-зубчатая; д-гребешковая; е- штыревая

К-30 - зубчатая (армированная объемными алмазами Г-20 и подрезными

алмазами);

К-20 – зубчатая (используется для бурения пород V - VI категории по буримости);

17А4 - пятиступенчатая (применяется для бурения VI - VIII категории по буримости);

К-16 - четырехступенчатая (служит для бурения твердых абразивных пород VIII - X категории);

К-40 - гребенчатая (используется для бурения пород X-XI категории);

ГК-01 - с заданным выпуском алмазов (служит для бурения пород VIII-IX категории снарядами КССК-76 с гидроударниками);

К-17 - с внутренними сужениями (предназначена для бурения VIII-IX категории снарядами КССК-76 с гидроу­дарниками).

Буровые снаряды типа ССК- 46, 59, 76 применяются для бурения скважин глубиной до 1000-1200 м, в монолитах и слаботрещиноватых породах VI-X категории по буримости. Зазор между колонковой и керноприемной трубами составляет для ССК-46, ССК-59 и ССК-76, соответственно 2,5; 1,5 и 2,0 мм, поэтому в качестве промывочной жидкости может использоваться для ССК-59 вода и эмульсионный раствор, а ССК-46 и ССК-76 также глинистые маловязкие растворы.

Для бурения комплексами ССК применяют гладкостволь­ные бурильные трубы из стали марки 38ХНМ с пределом проч­ности 700 МПа. Соединяются они труба в трубу, т.е. на одном конце труба имеет наружную, на другом внутреннюю трапециевидную резьбу. Трубы для ССК имеют высокую точность обработки и чистоту поверхности. Кривизна труб допускается не более 0,1 мм на 1 м длины, овальность и разностенность - не более 0,1 мм.

Так как бурильные трубы не имеют соединительных элементов, для

спускоподъемных операций используются специальные трубодержатели.

Забойный снаряд (рис. 8.9): по конструкции он аналогичен забойному снаряду КССК-76, но отличается от него лишь некоторыми упрощениями конструк­тивных элементов, типами коронок и расширителей. Так, в наборе колонковой трубы используются два переход­ника, опорное кольцо фиксируется между вторым переходником и колон­ковой трубой, а верхний переходник имеет твердосплавные наплавки рели­та, кроме того, колонковая труба с обоих концов имеет наружную резьбу. В наборе керноприемной трубы ог­раничительный штифт гильзы фиксатора расположен между защелок перпендикулярно плоскости их переме­щения, что позволяет уменьшить раз­меры фиксатора; нет нижнего под­шипника амортизатора; нет переход­ника керноприемной трубы. Керноприемная труба присоединяется непосредственно к переходнику подвески, имеющему резьбу с обоих концов; масленка подвески устанавливается не сбоку, а снизу, керноприемная труба с обоих концов имеет наружную резьбу.

Рис. 8.9. Забойный снаряд со съем­ной керноприемной трубой ССК: а-общий вид ССК конструкции ВИТР; б- ловитель керноприемника; 1- релитовый переходник; 2-головка подшипникового узла; 3-возвратная втулка; 4-пружина; 5-стопоры; 6- переходник наруж­ной колонковой трубы; 7-подшип­никовый узел; 8- опорное кольцо; 9-вал; 10-контргайка; 1-рези­новые манжеты; 12-резиновое кольцо; 13-направляющая втулка;14-упорный шарикоподшипник;15- пружина; 16-наружная колонко­вая труба; 17-керноприемник; 18- стабилизатор; 19-упорное кольцо; 20- кернорвательное коль­цо; 21-корпус кернорвателя; 22-алмазная коронка; 23- захваты головки 2; 24-патрубок, бросаемый с поверхности по канату для осво­бождения ловителя; 25- стальной канат

Кроме базового варианта ССК-59, разработаны снаряды ССК-59 ЭВ (рис. 8.10) с сигнализатором 1-5, подшипниковым уз­лом 6, вибратором 7, эжектором 8 и керноприемной трубой 9.

Выпускают комплексы ССК: для бурения направленных скважин ССК-59 Н (с двумя центраторами); для бурения наклонных скважин (до 60⁰ к горизонту) ССК-59-ЗН (с утяжелителем и центраторами троса и труб), для бурения горизонтальных сква­жин - ССК 46Г и ССК-59Г (с резиновыми поршнями для продавливания керноприемника и овершота и герметизатором троса) и снаряд оперативного тампонирования - СОТ-59.

Коронки для бурения снарядами ССК. Для снарядов ССК46 разработаны коронки следующих типов К-90 (3-ступенчатая), К-90-1 (4-ступенчатая), К-90-2 (5-ступенчатая). Все три коронки предназ­начены для бурения пород VIII-IX категории. Импрегнированную коронку К-96 применяют для бурения пород IX-X категории. Все перечисленные коронки используют совместно с расширителем Р-03.

Д

Рис. 8.10. Колонковый набор ССК-59ЭВ

Для снаряда ССК-76 применяют следующие коронки: КАСК-Р - рез­цовую для пород V-VI категорий по буримости; КАСК-3 зубча­тую для пород VI-VII категорий; КАСК-4С 4-стуменчатую и КАСК-К - конусную для бурения пород VIII - IX категорий. Совместно с этими коронками используют расширители типа PACK.