7.3. Технология бурения снарядами с гидротранспортом керна

Вначале в соответствии со свойствами перебуриваемой горной породы подбирают коронку и промывочную жид­кость.

Твердосплавные коронки для бурения с гидротранспортом керна представляют собой толстостенный корпус с тремя спи­ральными секторами для перемещения шлама от периферии к центру. Секторы армированы твердосплавными резцами марки Г-53 из сплава ВК8.

Поток промывочной жидкости поступает во внутреннюю полость коронки на высоте 20-32 мм от торца, и охлаждение ко­ронки производится периодически расхаживанием снаряда.

Для бурения горных пород применяют три типоразмера твердосплавных коронок: КГ-76МС, КГ-84МС, ГК-2.

При наличии большого числа значительной мощности пропластов твердых и абразивных пород используют алмазные импрегнированные коронки типа В-9П или В-9С.

Коронки выбирают в зависимости от их назначения. Наиболее универсальной коронкой (для различных разрезов) является коронка типа КГ-84МС. Исключение составляют разрезы, содержащие значительные интервалы вязких пород, склонных к образованию сальников. Для этих разрезов весьма эффективны коронки с увеличенным диаметром типа КГ-93МС. В однородных породах средней категории могут быть использованы коронки КГ-76МС. При бурении скважин глубиной свыше 150 м в разрезах с пропластками пород V-VIII категории рекомендуют выбирать коронки типа КГ-84С, армированные крупными резцами, с увеличенным сечением промывочных каналов. Для бурения разрезов с твердыми, абразивными пропластками мощностью до 20-25 м рекомендуется применять алмазные коронки типа В-9 или В-9С диаметром 82 мм.

Важным средством повышения эффективности бурения с гидротранспортом керна является правильный выбор промывочной жидкости.

При бурении устойчивых пород, как правило, используют воду. При появлении весьма неустойчивых пород на больших глубинах возникает необходимость перехода на вязкие полимерные и полимерглинистые растворы (на основе гипана с его концен­трацией для неустойчивых пород 1,5-2,5 %, а весьма неус­тойчивых пород – 6 %).

Для затрубного пространства с целью удержания неустой­чивых стенок скважины от обрушения заливают или закачивают при прямой циркуляции глинистый раствор. При глубине более 100 м в затрубное пространство заливают вязкий раствор (вязко­стью более 35 с).

Заливку раствора производят при снижении уровня жидко­сти в затрубном пространстве через устье скважины после про­ходки каждых 10-15 м. При заливке раствора рекомендуется под­нимать снаряд над забоем.

Перед геофизическими исследованиями неустойчивые стенки скважин обрабатывают полимерным 5-10 %-м раствором ПАА.

После выбора промывочной жидкости производят выбор параметров технологических режимов бурения (табл. 7.6).

При бурении с гидротранспортом керна по мере углубки скважины крутящий момент вследствие образования сальников на бурильной колонне постепенно возрастает и может достиг­нуть критического значения, превышающего технические воз­можности установки. Величина возрастания момента (градиент) зависит от свойств горной породы и технологических режимов. Она растет с ростом осевой нагрузки, механической скорости бурения, с уменьшением расхода жидкости.

Для снижения крутящего момента производят расхаживание снаряда, которое, однако, оказывает отрицательное влияние на производительность бурения, так как занимает значительное вре­мя (около 50 %) в балансе рабочего времени. Поэтому для умень­шения повышения крутящего момента в мягких породах снижа­ют подачу инструмента в 1,5 - 2 раза. При этом снижается, соот­ветственно, механическая скорость бурения, но зато устраняется расхаживание снаряда. При бурении мягких пород нагрузку на коронку снижают до минимального значения 5 - 7 кН, при кото­рых крутящий момент не превышает нормального значения 300 - 700 Нм.

Для нормальной работы коронки на забое рекомендуются параметры технологических режимов бурения, показанные в табл. 7.2. В случае сильного поглощения промывочной жидкости в затрубное пространство следует закачивать через колонну бу­рильных труб 0,05 м³ глинистого раствора в течение 30 с.

Для отбивки контактов полезных ископаемых пользуются следующим способом. При подходе к полезному ископаемому не менее чем за 1 м прорабатывают и тщательно промывают сква­жину. Затем через каждые 0,5 м углубки прекращают бурение и промывают скважину, поднимают керн, при появлении первых кусочков керна расход жидкости снижают до 100 - 120 л/мин. Для получения керна с ненарушенной структурой коронку без вращения задавливают на глубину 0,1-0,3 м, затем включают вращение, и столбик керна отрывается. С целью повышения качества опро­бования методика отбора проб и их привязка должны быть отра­ботаны для каждого вида полезного ископаемого и конкретных геологических условий.

Таблица 7.5

Перед наращиванием снаряда скважину тщательно промы­вают в течение 0,5-1 мин при расходе 180 - 200 л/мин, и после расхаживания снаряда на длину хода механизма подачи производят его наращивание. По манометру проверяют герметичность со­единений, негерметичность устраняют с помощью компенсатора или заменой уплотнения. При зашламовке торца коронки ее очи­щают путем прямой и обратной промывки скважины при враще­нии снаряда.

Ликвидацию подклинки керна в коронке осуществляют пу­тем повышения осевой нагрузки и продавливания керна в керноприемную трубу или за счет гидравлического удара во вращаю­щемся и приподнятом над забоем (на 0,5-1 м) снаряде.