Мероприятия по повышению выхода керна

При бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые керн и шлам являются основными источниками информации.

Для изучения геологического строения того или иного месторождения требуется получение кернового материала в необходимом количестве и нужного качества. В процессе бурения и извлечения керн разрушается, что снижает достоверность опробования полезного ископаемого.

Показатель полноты извлечения керновой пробы называется выход керна и определяется по формуле:

L_К

К = ––––– 100%

h_СКВ

где L_К – длина керна, извлеченного за 1 рейс, м; h_СКВ – длина рейса (интервал скважины, пробуренный от спуска до подъема колонкового набора.

На выход керна оказывает отрицательное воздействие ряд факторов.

Геологические факторы:

– разрушение и истирание мягких прослоев и участков;

– разрыхление или уплотнение пород;

– растворение или выщелачивание минералов;

– растепление мерзлых пород.

Технические факторы:

– деформация и механическое разрушение керна;

– размывание керна;

– уменьшение диаметра керна и его прочности.

Технологические факторы:

– механическое разрушение керна за счет вибрации;

– растворение керна в промывочной жидкости;

– выпадение керна при расхаживании снаряда;

– потери керна при его подъеме.

Для снижения отрицательного воздействия перечисленных факторов используются технологические мероприятия и технические средства повышения выхода керна.

Технологические мероприятия: применение обратной схемы промывки; снижение частоты вращения бурового снаряда; снижение расхода промывочной жидкости; бурение укороченными рейсами.

К техническим средствам повышения выхода керна относятся двойные колонковые наборы, краткая техническая характеристика которых приведена в табл.13.

Для бурения по монолитным и слаботрещиноватым породам VII-XI категорий используются двойные колонковые наборы ТДН-У; для бурения по среднетрещиноватым породам VII-IX категорий используются двойные колонковые наборы ТДН-УТ; для бурения трещиноватых пород VI-XI категорий используются двойные колонковые наборы ТДН-2; для бурения сильнотрещиноватых и раздробленных пород VI-X категорий по буримости – двойные колонковые наборы ТДН-4, двойные колонковые наборы с обратной промывкой ТДН-5, снаряды с призабойной обратной циркуляцией, двойные эжекторные колонковые наборы ДЭС и одинарные эжекторные снаряды ОЭС; для бурения мягких пород I-IV категорий по буримости используются двойные колонковые наборы ДТА-2, Донбасс НИЛ I (II, III).

При разведке месторождений полезных ископаемых широко применяют способ бурения, при котором керн транспортируется на поверхность в восходящем потоке промывочной жидкости по колонне бурильных труб (комплекс КГК). Наиболее аффективно бурение с гидротранспортом керна применяется в породах I-IV категорий по буримости с пропластками более твердых пород VI-VII, иногда VIII и IX категорий по буримости.

К двойным колонковым наборам относятся снаряды со съемным керноприемником ССК и КССК. Возможность извлечения внутренней трубы без подъема труб позволяет кроме увеличения выхода керна значительно повысить производительность бурения.

Таблица 13

 

Тип двой-ного колон-кового снаряда	Тип коронки и расширителя	Диаметр коронки	Краткая характеристика пород
наружн.	внутр.
ТДН-46-У ТДН-59-У				Монолитные и слаботрещино-ватые породы VIII-XII категорий
ТДН-46УТ ТДН-59УТ ТДН-76УТ	КУТ, КУТИ КУТВ, 18А3 19А3Г, РУТ			Монолитные и среднетрещи-новатые породы, неоднород-ные и перемежающиеся по твердости VII-XII категорий
ТДН-46-2 ТДН-59-2 ТДН-76-2	10АЗ, 11ИЗ РДТО			Неоднородные, трещиноватые и раздробленные породы
ТДН-59-0 ТДН-76-0 ТДН-93-0	КДТО РДТО			Трещиноватые, раздробленные и слабосвязанные породы VI-X категорий
ССК-46 ССК-59 ССК-76	К-90, Р-03 К-01, РСА КАСК,РАСК		35,4	Плотные среднетрещиноватые породы VI-X категорий
КССК-76	17А4, К-16 К-30, РЦК			Перемежающиеся по твердо-сти, абразивные трещиноватые породы VI-XI категорий
ОЭС-57 ОЭС-73 ДЭС-73 ДЭС-89	ОЭИ, 16И4 16И4, ОЭИ ДЭА, ДЭИ ДЭА			Сильнотрещиноватые, раздроб-ленные, сланцеватые, перемежа-ющиеся по твердости и хруп-кие породы V-XI категорий
ТДН-76-4	КДТ-4			Сильнотрещиноватые и размы-ваемые хрупкие породы VI-IX категорий
Донбасс-НИЛ-I,II,III ДТА				Угольные пласты, неоднород-ные, перемежающиеся по твердости, слабосвязанные, трещиноватые породы
КГК-100 КГК-300	КГ-76МС КГ-84МС КГ-93М			Слабосвязанные и пластичные породы II-IV категорий с про-пластками пород VIII-IX категорий

Комплексы технических средств ССК предназначены для бурения геологоразведочных скважин диаметром 46-76 мм глубиной до 1000-1200 м в монолитных, слаботрещиноватых и трещиноватых породах VII-Х категории по буримости. Комплекс ССК рекомендуется использовать с буровыми станками с высокими частотами вращения шпинделя и с промывочными насосами, имеющими жесткое ступенчатое регулирование расхода промывочной жидкости.

Комплекс КССК предназначен для бурения скважин диаметром 76 мм в породах V-IX категорий по буримости. Применение КССК возможно до глубины 2000 м. Выбор оптимальных параметров режима бурения аналогичен выбору параметров при обычном алмазном бурении.

Значения выбранных параметров не должны превышать приведенных в табл.14.

Таблица 14

 

Параметры режимов бурения	ССК-46	ССК-59	ССК-76	КССК-76
Частота вращения, об/мин
Осевая нагрузка, кН, не более
Расход пром. жидкости, л/мин
Максимальная глубина бурения, м

 

Промывочные насосы для бурения со снарядами ССК должны обеспечивать относительно высокое давление и небольшой расход промывочной жидкости. Система подачи промывочной жидкости должна быть жесткой, без сбрасывания излишнего количества ее в отводной рукав.

Для перебуривания угольных пластов используется в комплексе снаряда КССК съемный керноприемник «Конус». Для свинчивания и развинчивания бурильных труб снарядов ССК используются специальные гладкозахватные ключи.