Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Одним из следствий развития технологии направленного бурения явилось совершенствование методики производства геологоразведоч­ных работ средствами бурения путем получения образцов керна,

ориентированных в пространстве по своему естественному положе­нию в массиве. Такую технологию называют кернометрия.

Задачей кернометрических исследований является определение параметров залегания (азимута и угла падения) структурных элемен­тов геологического объекта (слоистости, трещиноватости, сланцевато­сти и др.) по ориентированному керну.

Ориентированным называют керн, на поверхность которого за­фиксировано положение относительной условной или географиче­ской системы координат (рис. 11.16).

На практике чаще всего производят косвенную ориентацию кер­на, выполняемую в системе координат, основу которой составляет апсидалъная плоскость — вертикальная плоскость, касательная к траек­тории скважины в точке отбора ориентированного керна. Ориентация достигается за счет того, что апсидальная плоскость имеет азимут скважины в точке отбора керна, который фиксируется при инклино­метрии. Ориентация керна в этом случае заключается в определении и фиксации нижнего и верхнего следов апсидальной плоскости и со­ответствующей разметке керна.

При разметке ориентированного керна выделяют структурный эле­мент (структурный эллипс), нижний и верхний следы апсидальной плоскости (лежачий и висячий бока скважины). Затем производят за­мер длин образующих цилиндрических поверхностей керна между по­перечными сечениями его в нижней и верхней точке структурного эллипса, измерение через 90° от верхнего следа апсидальной плоско­сти: А0) V й180, й270 (см. рис. 11.16).

При обмере ориентированного керна измеряют следующие пара­метры:

— апсидальный угол слоистости ср, — угол, отсчитываемый в плос­кости поперечного сечения керна по ходу часовой стрелки от верх-

него следа апсидальной плоскости до нижней точки структурного эллипса;

— видимый угол падения т|’ — угол между большей осью структур­ного эллипса и ее проекцией на плоскость поперечного сечения керна. Он может быть выражен через расстояние между нижней и верхней точками структурного эллипса по оси керна Дhu и диаметр керна d.

Целью кернометрических измерений является определение двух уг­ловых величин: азимута падения структурной плоскости а5 —угла, от­считываемого в горизонтальной плоскости от северного направления по ходу часовой стрелки до горизонтального положения линии наи­большего ската структурной плоскости, и истинного угла падения струк­турной плоскости r|j — угла наклона линии падения к горизонтальной плоскости. Кроме того, для выполнения расчетов необходимо знать азимут скважины в точке отбора аА и зенитный угол скважины QA.

Определение истинных параметров залегания структурной плос­кости производят различными методами. Наиболее точен аналитиче­ский метод, в основе которого лежит расчет по следующим фор­мулам:

as = aA + AaA;, (11.17)

sincp.

Да, = arctg—————————- ; (11.18)

cos (p., cos 0S —

Ahu

г), = arc cos ^cos9 sinG, — cos QA |. (11-19)

yld2+AhMy d )

Для получения ориентированного керна в процессе бурения при­меняют различные способы и технические средства. Наибольшее рас­пространение на практике получили отбурочные керноскопы с элект­ролитическим жидкостным ориентатором.

Отбурочный керноскоп КО конструкции партии новой техники Уральского территориального геологического управления (конец 60-х — начало 70-х гг.) отличается высокими эксплуатационными характе­ристиками, надежностью, простотой конструкции (рис. 11.17, а) и используется до настоящего времени. В данном устройстве привод отбурочного снаряда 1 с шариком 7 осуществляется от колонны бу­рильных труб, специальное долото-терка для выравнивания забоя 2 совмещено с корпусом 4, в качестве ориентатора использован жидкост­ный электролизный апсидоскоп 3. Отбурочный снаряд связан с кор­пусом 4 во время выравнивания забоя перед отбуркой метки посред­ством зубчатой муфты 5, передающей крутящий момент, и срезаемого штифта 6, передающего на долото 8 осевую нагрузку.

Усовершенствованная конструкция керноскопа КО — керноскоп КО-73/59М (модернизированный), разработанная в ПГО «Уралгеоло — гия» в начале 80-х годов, имеет (рис. 11.17,6) неразрушаемое байонет­ное соединение 1 отбурочного снаряда 4. Шпонка 5, закрепленная на

валу 2 отбурочного снаряда 8, входит в вырез 6 байонетного соеди­нения 7 при отрыве снаряда от забоя и выходит из него, освобождая отбурочный снаряд 4, при повороте бурильных труб влево, отбуроч — ный снаряд размещен в корпусе 3 керноскопа. Оба варианта кернос- копов имеют карданный шарнир 7 в отбурочном снаряде, позволяю­щий получить эксцентричную метку. Модернизация керноскопа зна­чительно повысила его эксплуатационные качества.

Схема снятия отсчета ф0 приведена на рис. 11.17, в, где 7 —след апсидальной плоскости в поперечном сечении апсидоскопа, 2 — верхняя точка мениска осадка меди, 3 — стержень апсидоскопа, 4— керн, 5—ви­сячий бок, 6 — лежачий бок, 7—метка, 8— плоскость отбурочного сна­ряда, 9 — отбурочный снаряд. Многочисленные попытки еще более усовершенствовать отбурочный керноскоп пока не дали ощутимых практических результатов.

В России техническая идея, близкая американской системе «Кри­стенсен Хюгель», реализована в виде специального бурового снаряда КПК, разработанного Свердловским горным институтом (рис. 11.18). Снаряд состоит из стандартного одинарного колонкового набора и со­вмещенного с ним керноориентатора, располагающегося внутри ко­лонковой трубы 1 непосредственно над коронкой 77. Керноориентатор состоит из керноприемного стакана 8 длиной 0,1—0,2 м с зачеканенным резцом 10 и Т-образными вырезами с вогнутыми внутрь стакана ле­пестками 9 (фиксаторами керна). Непосредственно над стаканом уста­новлены ориентатор необратимого одноактного действия 7 и рабочая пружина 6. Верхний конец пружины упирается в замок, состоящий из корпуса 2, подпружиненного затвора 5 и кулачков 4 с заклинивающи­ми скобами 3.

Работает снаряд следующим образом. После спус­ка его на забой осуществляют бурение на глубину 10—15 см. В процессе углубки столбик керна входит в керноприемный стакан и жестко закрывается за счет его упругой конструкции. По мере продвиже­ния керна в керноприемном стакане маркирующий элемент, установленный в нижней части стакана, оставляет продольную черту, фиксирующую в даль­нейшем положение ориентатора относительно не­сорванного столбика керна.

Замок препятствует перемещению керноориента — тора вверх под действием поступающего в колонко­вую трубу керна, так как заклинивающие скобы, входя в клиновое пространство кулачков, жестко заклинивает замок внутри колонковой трубы, обес­печивая сжатие пружины и необходимое техноло­гическое усилие для фиксации керна в стакане. По окончании отбуривания столбика керна враще­ние бурового снаряда прекращается. Делается вы­держка 20—25 мин, необходимая для срабатывания ориентатора. По окончании выдержки (ориентации) бурение продолжают на обычных режимах. В ре­зультате углубки еще на 5—10 см сжимается пружи­на, затвор воздействует на устройство блокировки ориентатора 12, включая его. Затем он утапливается в корпусе замка, в результате чего кулачки получают возможность свободного радиального перемещения и освобождает скобы — заклинивание замка. На этом фиксация керноориентатора прекращается. Далее бурение ведут по обычной технологии на полную рейсовую углубку. Керноориентатор вместе с поступающим в колон­ковую трубу керном перемещается по ней вверх.

Комментарии запрещены.