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:
LК
К = ––––– 100%
hСКВ
где LК – длина керна, извлеченного за 1 рейс, м; hСКВ – 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.
