3.2.1. Одинарный колонковый снаряд

Одинарные колонковые снаряды делятся на снаряды с прямой и обратной циркуляцией промывочной жидкости (рис. 3.5). Он предназначен для бурения ус­тойчивых горных пород с отбором керна). Снаряд состоит (сверху вниз) из бурильной колонны 8 - 11, трубного переходника 5, шламовой трубы 6, колонковой трубы 4 или нескольких труб, кернователя 3 и коронки 1. Часто в забойный снаряд включают отсоединительные переходники.

Отсоединительным переходником его называют потому, что он предназначен для отсоединения бурильной колонны от забойного снаряда при его прихвате или прижоге коронки. Наиболее ши­рокое распространение получили отсоединители с правой резь­бой и ограничительными кулачками (замкового типа), отсоеди­нители с правой резьбой и бронзовым кольцом, отсоединители

т ипа ПО (переходники-отсоединители).

Рис. 3.6. Отсоединитель с ограничительными кулачками

Рис. 3.5. Буровой снаряд для колонкового бурения скважин

Отсоединители с правой резьбой и ограничительными ку­лачками (рис. 3.6) состоят из ниппеля и муфты, которые соеди­няются между собой крупной ленточной резьбой. Ниппель и муфта имеют кулачки, не позволяющие, затягиваться резьбе и поэтому в случае прихвата забойного снаряда резьба легко от­винчивается.

Отсоединители с правой резьбой и бронзовым кольцом аналогичны по конструкции, но не имеют ограничительных ку­лачков. Между ниппелем и муфтой устанавливают бронзовое кольцо, имеющее малый коэффициент трения, что резко снижает крутящий момент при отвинчивании. Кроме того, при бурении кольцо является надежным уплотнителем и способствует высокой герметизации соединения (чего не наблюдается в отсоединителях первого типа).

Аналогичны по конструкции и ограничительные переход­ники ПО. Герметизация соединения в последних достигается за счет резиновых колец. При использовании отсоединителей типа ПО трубные переходники не применяют, т.к. их непосредствен­но соединяют с колонковыми трубами.

Трубные переходники служат для соединения бурильной колонны с колонковыми и шламовыми трубами, их изготавлива­ют из стали марок 45 и 50.

Выпускают шесть типов переходников: ПО, П1, П2, П3, П4 П5; ПО. Они предназначены для соединения бурильных труб диаметром 33,5 и 42 мм с колонковыми трубами диаметром 34, 44, 57 мм, П1 - для соединения бурильных труб диаметром 42, 50 и 63,5 мм с колонковыми трубами диаметром 57 мм и более; П2 - для соединения бурильных труб диаметром 73 мм с колонковыми трубами 108 мм и более.

Рис. 3.7. Переходники трубные

Переходники, имеющие в верхней части фрезерные зубья (по конусу переходника), (рис. 3.7), служат для разрушения кусочков породы, обваливающихся сверху на переходники при подъе­ме снаряда. Такие переходники называют фрезерными.

Переходники типов П3, П4, П5 применяют для соединения бурильных труб с колонковыми и шламовыми трубами.

Диаметры переходников больше диаметров колонковых труб 34, 44, 57 и 73 мм на 1 мм, колонковых труб 89 и 108 мм - на 2 мм, колонковых труб с диаметром 127 и 146 мм на 3 мм.

Длина переходников диаметром 35 и 45 мм составляет110 мм, диа­метром 57, 74 и 91 мм - 120 мм, диаметром 110, 130, 149 мм -140 мм. Переходники с наплавкой релита называют - центрато­рами.

Шламовые трубы при твердосплавном бурении применяют редко, только для улавливания тяжелого и крупного шлама, ко­торый не может быть вынесен промывочной жидкостью на по­верхность. Шламовые трубы применяют также и при недоста­точном выходе керна для взятия дополнительной пробы горной породы. Длина шламовых труб равна 1,5-2 м. Резьба для соединения с тройным переходником - левая. При твердосплавном бурении используются чаще открытые (сверху) шламовые трубы.

П ринцип действия шламовой трубы следующий. Скорость движения восходящего потока жидкости в узком пространстве между стенками скважины и колонковой трубой велика, поэтому она выносит с забоя крупные и тяжелые частицы. Как только по­ток жидкости со шламом оказывается выше шламовой трубы, сечение потока увеличивается, а его скорость и напор падают, вследствие чего шлам выпадает в шламовую трубу.

Колонковые трубы предназначены для приема керна и направления ствола скважины в процессе бурения. Их изготавли­вают из цельнотянутого трубного проката стали групп прочности Д, К и Е, диаметром 34, 44, 57, 73, 89, 127, 146, 168 мм и длиной 1,5; 3,0; 4,5 и 6 м. Толщина стенки для труб большого диаметр (73 мм и более) составляет5 мм, труб диаметром 59 мм - 4,5 мм, диаметром 46 мм - 3,5 мм и диаметром 46 мм - 3 мм.

В кавернозных и сильнотрещиноватых скважинах применяют жесткие толстостенные колонковые трубы из ниппельных заготовок с толщиной стенок 6,5....7,5 мм.

У

Рис. 3.8. Одинарный эжекторный снаряд

тока высокой частоты (ТВЧ).

Соединение колонковых труб с переходником и коронкой (или кернорвателем) производят при помощи трапециевидной резьбы.

Иногда для увеличения длины рейса может использоваться набор из нескольких колонковых труб, соединенных ниппелями.

Кернорватели предназначены для срыва керна и удержания его в колонковой трубе при подъеме снаряда. Для твердосплавного бурения применяют кернорватели кольцевого типа К. Они состоят из полого цилиндрического корпуса с внутренней конической расточкой, расширяющейся кверху, в которую помещают рвательное коническое кольцо.

При бурении под давлением керна кольцо поднимается в широкую часть конусной расточки и под действием упругой силы расходится (увеличивается в диаметре), свободно пропуская керн внутрь колонковой трубы. При необходимости срыва керна кернорватель с конусной расточкой (вместе с колонковой трубой) поднимается вверх, сжимая рвательное кольцо на керне. При значительном осевом усилии керн срывается. Одинарные эжекторные колонковые снаряды с обратной циркуляцией промывочной жидкости используют для бурения трещиноватых и косослоистых горных пород.

Для предотвращения самозаклинивания керна они имеют устройства, позволяющие создавать обратную призабойную цир­куляцию промывочной жидкости (внутри колонковой трубы сни­зу вверх).

Компоновка такого забойного снаряда (рис. 3.8) состоит из эжекторного устройства 1, закрытой шламовой трубы 2, шламопроводящей трубки 3 и колонковой трубы 4.

Эжекторное устройство состоит из верхнего и нижнего пе­реходников, соединенных патрубком. К верхнему переходнику подсоединяют сопло с малым проходным отверстием, а к нижне­му - диффузор. Канал диффузора соединяется с наклонным вы­ходным каналом нижнего переходника.

При циркуляции жидкости ее скорость V в сопле резко возрастает, а давление р, в соответствии с законом Бернулли (р+ V²/2= const), падает; во всасывающей камере (патрубке у сопла) создается разряжение. Жидкость из колонковой трубы через специальные каналы засасывается в патрубок и далее через диффузор и вы­ходной канал вместе с жидкостью, поступающей из бурильных труб, выбрасывается в скважину. Таким образом, создается обратная призабойная циркуляция промывочной жидкости.