8.5. Выбор буровых снарядов алмазного бурения

Выбор бурового снаряда проводят по общей схеме: горная порода - выбор - обоснование. Сначала тщательно изучают геологический разрез, дают характеристику основных свойств горных пород и в соответствии с выбранным способом бурения, подбирают наиболее эффективный буровой снаряд. В первую очередь изучают возможность использования прогрессивных снарядов высокооборотного алмазного бурения, снарядов со съемными керноприемниками. Если это невозможно, выбирают стандартные традиционные снаряды: одинарные или двойные колонковые снаряды (ОКС, ОЭС, ДКС).

Высокооборотное алмазное бурение может быть реализо­вано при наличии высокооборотных буровых станков, легко­сплавных бурильных труб, эмульсионных промывочных жидкостей при диаметре породоразрушающего инструмента 46 и 59 мм и благоприятных геологических условий.

К благоприятным геологическим условиям относят:

наличие однородных монолитных пород или пород со слабой или средней трещиноватостью VIII - IX категорий по буримости;

горизонтальное или пологое залегание рудных тел и вме­щающих пород при отсутствии самозаклинивания керна;

наличие устойчивых стенок скважин;

интервалы, отличающиеся по буримости горных пород, для которых необходимо менять коронку, то есть длина рейса должна быть не менее 10-12 м;

незначительное поглощение промывочной жидкости, по­зволяющее применять эмульсионные буровые растворы.

К достоинствам снарядов высокооборотного бурения относятя это вы­сокая механическая скорость бурения; повышенная длина рейса и высокое качество опробования.

Снаряды со съемными керноприемниками применяют при бурении скважин диаметром 46, 59 и 76 мм, глубиной не менее 400 м в породах от V до IX категории по буримости при благо­приятных геологических условиях. В этом случае использование снарядов ССК предпочтительнее снарядов высокооборотного бу­рения вследствие более высокой его производительности. Ис­следованиями ВИТР установлено, что по породам V-VII катего­рии по буримости более эффективным является бурение снарядами КССК-76, a VIII-IX категории - ССК-59.

Достоинствами снарядов со съемными керноприемниками являются значительная длина рейса; высокая производитель­ность бурения; высокое качество опробования; возможность опе­ративного регулирования режимов бурения.

При невозможности использования прогрессивных снаря­дов используют традиционные снаряды среднечастотного бурения.

Одинарные колонковые снаряды применяются при бурении любых (в том числе и трещиноватых) горных пород V - VII кате­гории по буримости. Преимущества одинарных колонковых снарядов заключаются в про­стоте конструкции снаряда, низкой его стоимости, в возможности бурения в неблагоприятных условиях (неоднородных, трещино­ватых, неустойчивых пород, пород, склонных к искривлению скважин), бурения скважин любой глубины и диаметра, исполь­зования любых промывочных жидкостей; бурения "направлен­ных" скважин.

Для бурения трещиноватых клинящихся пород алмазными коронками в соответствии со степенью трещиноватости выбирают снаряды типа ОЭС или ДКС. Эти снаряды имеют низкую производительность, но позволяют повысить выход керна. Ис­пользуют их в крайнем случае, при невозможности получить ка­чественный керн.

После обоснования снаряда выбирают состав выбранных модификаций, обусловливают типоразмеры элементов бурового снаряда (в соответствии с размерами скважины): отсоединительных и трубных переходников, шламовых и колонковых труб, кернорвателей, приспособлений для предупреждения вибраций и аварий и других элементов забойного снаряда (жесткий снаряд, центраторы, виброгасители, расширители, отклонители Бушуева, ПЗУ, обтиратели).

В соответствии с выбранным забойным снарядом подби­рают бурильные трубы.

Для снарядов высокооборотного бурения применяют легкосплавные бурильные трубы с ниппельными соединениями (ЛБТН), достоинства которых заключается в том, что малая плотность снаряда снижается его вес и позволяет бурить глубокие скважины и использовать высокие скорости бурового станка; малый коэффициент трения снаряда о стенки скважин резко снижает затраты энергии при высокой ско­рости вращения снаряда. К достоинствам можно отнести, то что у них значительно понижена вибрация буро­вого снаряда; диаметры бурильных труб близки к диаметру скважины, это дает возможность использовать трубы значитель­ных диаметров, способствует снижению их изгиба, вибрации и центробежных сил.

Для снарядов со съемными керноприемниками применяют бурильные трубы, входящие в комплект вместе с забойными. Эти трубы имеют следующие достоинства: обладают повышенной жесткостью; уменьшают искривление скважин; снижают вибрацию снаряда; снижают энергоемкость на холостое вращение бу­рового снаряда; повышают механическую скорость бурения; по­зволяют поднимать керноприемную трубу без подъема бурильной колонны.

Для бурильных снарядов ОКС, ОЭС, ДЭС среднечастотного бурения до глубины 1000 м рекомендуется использовать стальные бурильные трубы (СБТН) и только при бурении сква­жин глубже 1000 м применяют легкосплавные трубы.

У бурильных колонн из стальных труб с ниппельными со­единениями выше прочность труб, вес снаряда больше что дает возможность созда­вать более высокую осевую нагрузку.

Бурильные трубы с замково-муфтовыми соединениями применяют при бурении скважин в верхней части разреза при большом диаметре скважин.

Размеры бурильных труб подбирают в соответствие с раз­мерами скважины. На проектной глубине диаметр бурильной ко­лонны с ниппельными соединениями должен быть близок к диа­метру скважин:

Высокопроизводительное алмазное бурение осуществимо только на больших скоростях вращения снаряда. Большие же скорости возможны только при отсутствии вибрации снаряда, поэтому основное внимание при алмазном бурении при выборе бурильной колонны, забойного снаряда и породоразрушающего инструмента уделяется использованию различных технических средств и приемов, снижающих вибрацию бурового снаряда. Следует помнить, что рационально выбранные средства не ис­ключают, а дополняют друг друга.

Важнейшей задачей инженера-технолога является приме­нение (с целью устранения вибраций и повышения скоростей бурения) всех имеющихся средств, выбор новых более эффек­тивных антивибрационных средств и породоразрушающих инст­рументов.