Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

С увеличением глубин бурения и понижением температуры льда эффективность теплового способа с использованием в каче­стве заливочных жидкостей водно-спиртовых растворов и других антифризов на водной основе резко снижается, так как в усло­виях циклических тепловых возмущений и больших температур­ных перепадов в призабойной зоне скважины возникают осложне­ния, связанные с процессами растворения льда или его выделения в виде шуги из раствора в зависимости от концентрации. Так, в 1972 г. в результате прихвата снаряда ЭТБ-3 на глубине 812 м пришлось прекратить бурение скважины на склоне материкового ледникового покрова в 50 км к югу от ст. Новолазаревская [22]. Все попытки пробурить и сохранить для последующих исследова­ний глубокие скважины в Центральных районах Антарктиды (ст. Комсомольская, купол Б), предпринятые в 1981 —1986 гг. с по­мощью усовершенствованного термобурового снаряда ЭТБ-5, не увенчалось успехом [22]. Американские исследователи, пробурив­шие первую глубокую скважину на ст. Бэрд (Западная Антарк­тида) до подледникового ложа глубиной 2164 м, определили эффективность использования водного раствора этиленгликоля в качестве жидкости для растворения ледового шлама в призабойной зоне температурой льда не ниже —30 °С [72].

Экспериментальные исследования и разработка технических средств для бурения плавлением скважин, залитых жидкостью, в низкотемпературных ледовых толщах (ст. Восток, Восточная Антарктида) были начаты в ЛГИ в 1973 г. Одной из первооче­редных работ в этом направлении было создание эксперимен­тального макета нового колонкового термобурового снаряда для бурения залитых жидкостью скважин, получившего индекс ТБЗС.

Основное отличие нового снаряда от снаряда для бурения «сухих» скважин типа ТЭЛГА заключалось в использовании для удаления воды с забоя призабойной циркуляции гидрофобной за­ливочной жидкости на углеводородной основе. В процессе приза­бойной циркуляции поток заливочной жидкости подхватывает об­разующуюся при плавлении забоя воду и поднимает ее за счет своего скоростного напора в водосборный бак, где вследствие рез­кого падения скорости и разницы в плотности заливочная жид­кость и вода отделяются друг от друга. Вода как более тяжелый компонент оседает и постепенно заполняет водосборный бак, за­ливочная жидкость вытесняется из верхней части бака и вместе с циркуляционным потоком поступает в призабойную зону сква­жины по кольцевому зазору между снарядом и стенками сква­жины. Стабильная призабойная обратная циркуляция заливочной жидкости обеспечивается включением в систему удаления воды с забоя специального насоса, дополнительного обогрева участков циркуляционной системы, где происходит движение смеси зали­вочной жидкости с водой, и водосборного бака.

Разработка эффективной системы удаления воды с забоя при бурении залитых жидкостью скважин потребовала проведения спе­циальных исследований в лабораторных условиях. Результаты вы­полненных исследований подтвердили эффективность использова­ния для призабойной циркуляции низкотемпературной жидкости на основе топлива ТС-1, обладающей хорошей выносной способ­ностью, свойством легко и быстро отделять воду при резком умень­шении скорости потока в водосборном баке, а также позволили рекомендовать для удаления воды с забоя малогабаритные элек­трические вибрационные и центробежные насосы с подачей 20— 30 л/мин без дополнительной герметизации их электрических при­водов. Кроме того, были получены рекомендации по конструкции циркуляционной системы снаряда и устройству ее обогрева.

В отличие от термобурового снаряда типа ТЭЛГА для бурения «сухих» скважин в новом снаряде конструкция кольцевого нагре­вателя коренным образом изменена. Поскольку заливочная жид­кость не может служить теплоизолятором, применение удлинен­ного кольцевого нагревателя с наружным и внутренним буртиками в нижней части совершенно исключено. Естественная конвекция заливочной жидкости по боковым поверхностям такого нагревателя приводила бы к недопустимому оплавлению стенок скважины и

керна. В то же время необходимая тепловая мощность может быть достигнута лишь при достаточном объеме кольцевого нагре­вателя, требующемся для размещения в его теле тепловых источ­ников электросопротивления. По этим причинам новая конструк­ция представляет собой кольцо с размещенными внутри электро­сопротивлениями. Радиальное сечение кольца по вертикали имеет сужающуюся книзу форму, благодаря чему боковые рабочие по­верхности кольцевого нагревателя в процессе бурения плавлением непрерывно контактируют со льдом через тонкую прослойку та­лой воды, выдавливаемой за счет осевой нагрузки на верхний пло­ский торец нагревателя, откуда вода эжектируется потоком зали­вочной жидкости по водоподъемным трубкам в водоприемный бак. Одна из конструкций кольцевого нагревателя для бурения плавле­нием залитых жидкостью скважин показана на рис. 4.12.

Повышение удельной тепловой мощности кольцевого нагрева­теля для работы в залитой жидкостью скважине достигнуто за счет уменьшения наружного диаметра, ширины и высоты кольца. Это позволило снизить количество образующейся при плавлении воды, увеличить скорость бурения плавлением и проходку за рейс.

В качестве нагревательных элементов использованы серийные и изготовляемые в заводских условиях специальные ТЭН, рабо­тающие при напряжении до 220 В от источников электрической энергии переменного и постоянного токов. С целью повышения на­дежности работы нагревательных устройств и обеспечения равно­мерной передачи теплового потока к рабочим поверхностям в их литых сборных корпусах, изготовляемых из меди или алюминия, устанавливалось не менее двух ТЭН, подключаемых параллельно.

В 1974 г. в период 19-й САЭ проведены испытания разрабо­танного и изготовленного в ЛГИ первого макета снаряда для

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

Рис. 4.12. Кольцевые нагреватели для бурения плавлением залитых жидкостью

скважин.

залитых скважин ТБЗС-152 с целью определения возможности использования водно-спиртового раствора и раствора на углеводо­родной основе в низкотемпературных ледовых толщах. В экспе­риментальном помещении гляциобурового комплекса на ст. Во­сток (рис. 4.13) с металлической вышкой высотой 17 м был смон­тирован каротажный подъемник ПК-2 с приводом по системе Г—Д (генератор — двигатель) номинальной мощностью 19 кВт.

Эксперименты велись в скв. 2, предварительно пройденной до глубины 108 м снарядом ТЭЛГА-14М и закрепленной с целью пре­дотвращения потерь заливочной жидкости в снежно-фирновой зоне стальными обсадными трубами диаметром 168/153 мм. Баш­мак колонны вморожен в лед. Для экспериментального бурения в научно-исследовательском объединении «Ташкабель» разрабо­таны специальные грузонесущие кабели марок КЭМПГ1-6 и КЭПП-6 с тремя силовыми (2,5 мм2) и тремя сигнальными (0,75 мм2) токопроводящими жилами в низкотемпературной по­лиэтиленовой изоляции.

Результаты бурения скв. 2 в интервале 108—144 м с использо­ванием водно-спиртового раствора показали его крайне низкую эффективность. Частые колебания температуры в призабойной зоне скважины от положительных значений в процессе плавления до температуры ледового массива (—57 °С) в процессе проведения спуско-подъемных операций и при простоях приводили к измене­нию концентрации спирта в растворе как за счет растворения льда на стенках скважины и керна, так и за счет вымораживания из него воды с образованием шуги. Все это осложняло процесс буре­ния, сопровождалось крайне неравномерным оплавлением стенок скважины и керна, вызывало затяжки и прихваты снаряда при подъеме, что неизбежно приводило к возникновению аварийных ситуаций. Средний расход чистого этилового спирта в про­цессе экспериментального бурения составил 50 л на 1 м про­ходки.

Экспериментальные исследования с целью разработки техно­логии теплового способа бурения с использованием заливочных жидкостей на углеводородной основе н испытания макета нового термобурового снаряда ТБЗС-152 были продолжены на ст. Восток в 20-й САЭ. Подготовленный для бурения с использованием гид­рофобной заливочной жидкости на основе топлива ТС-1 макет сна­ряда ТБЗС-152 был оборудован датчиками системы контроля за параметрами режима бурения: датчиком осевого давления на за­бой (веса снаряда), позволяющим регулировать осевую нагрузку в пределах от 0 до 1,3 кН; датчиком температуры жидкости в во­досборном баке с пределами измерения от —20 до +20 °С; дат­чиком максимально допустимого уровня воды в водосборном баке. Управление кольцевым нагревателем, насосом и системой обогрева снаряда осуществлялось со специально разработанного и изготов­ленного в ЛГИ электрического пульта; подача снаряда на забой в процессе бурения выполнялась с помощью ручного тормоза ле­бедки.

Результаты экспериментального бурения залитых жидкостью скважин термобуровыми снарядами ТБЗС-152 и ТБЗС-152М

ТБЗС-152

ТБЗС-152М

Показатели

Экс. А-162, Сев. Земля, скв. 3

20-я САЭ, ст. Восток, скв. 2

24-я САЭ.

база

«Горная»

25-я САЭ. ст. Восток, СКВ. ЗГ

Объем бурения, м

462

309

545

1388

Интервал бурения, м

0-462

142-451

430-750

112-150»

Температура льда, °С

-11

—56ч— 53

-25

—56 ч—43

Скорость бурения средняя, м/ч

2,0

2,1

1,75

2,0

Проходка за рейс средняя, м

1,85

1,70

1,90

2,0

Количество проплавленной ВОДЫ среднее, л/м

11,0

11,0

9,7

10,0

Диаметр скважины средний, мм

155

158

156

156

Диаметр керна средний, мм

НО

109

109

110

Выход керна, %

98—100

94

99

99,8

Мощность кольцевого нагревателя средняя, кВ-А

2,25

5,0

2,50

3,20

Мощность системы обогрева сред­няя, кВ-А

1,30

4,20

2,50

2,80

Общая мощность на бурение, кВ-А

5,00

10,00

6,00

6,00

КПД средний, %

41

30

41

40

После предварительного испытания термобурового снаряда на поверхности в специально изготовленной для этой цели модели скважины была произведена очистка экспериментальной сква­жины № 2 от остатков водно-спиртового раствора и ледяной шуги. В процессе исследований скв. 2 была пробурена в интервале 142—450,4 м макетом снаряда ТБЗС-152. Уровень заливочной жид­кости в скважине поддерживался постоянно в пределах 130— 150 м от устья. Результаты бурения, приведенные в табл. 4.7, под­твердили возможность эффективного использования для бурения скважин в низкотемпературных ледовых толщах в качестве основы заливочных жидкостей топлива ТС-1, позволили наметить пути дальнейшего совершенствования снаряда и технологии бурения залитых жидкостью скважин. Недостаточно надежная работа си­стемы удаления воды с забоя не позволила до конца избавиться от образования ледовой шуги в призабойной зоне, приводившего к нарушению технологического процесса бурения, снижению ско­рости проходки и затяжкам снаряда при подъеме. По этой причине произошло осложнение, в результате которого на глубине 450,4 м был прихвачен и оставлен снаряд.

Проблема повышения эффективности работы системы очистки забоя от воды была решена благодаря применению высоконадеж­ных центробежных насосов с регулируемым электрическим приво­дом, используемых в системах питания авиационных двигателей, нагревательных кабелей с минеральной изоляцией в оболочке из

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

Рис. 4.13. Экспериментальное помещение гляциобурового комплекса на ст. Вос­ток.

/ — лебедка подъемника ПК-2; 2 —пульт управления подъемником; 3 —редуктор; 4 — электродви­гатель ПН-145; 5 —пульт управления электроприводом подъемника; 6 — пульт управления снаря­дом; 7—лампы освещения; 3 —распределительный щит; 9—иасос для перекачки заливочной жидкости; 10 — емкости с заливочной жидкостью; // — верстак; 12—система двигатель—гене­ратор; 13—вытяжной вентилятор; 14 — водяной насос; 15 — вспомогательная лебедка Т-66; 16 — лоток для сбора заливочной жидкости при подъеме снаряда иэ скважины; 17—огнетушители; 18—поддон для сбора заливочной жидкости; 19—направляющий ролик; 20—грузонесущий ка­бель; 21 — кронбдок; 22 — марщевые лестницы.

нержавеющей стали — КНМС диаметром 2 и 3 мм, а также в ре­зультате совершенствования конструкции отдельных элементов циркуляционной системы.

С целью сокращения сроков отработки новых конструктивных решений, увеличения объемов опытного бурения параллельно с ра­ботами в Антарктиде экспериментальные исследования были орга­низованы на гляциологическом стационаре ААНИИ в Арктике (ледник Вавилова, арх. Северная Земля). В 1976—1978 гг. пробу­рено с использованием топлива ТС-1 десять скважин, две из кото­рых успешно преодолели ледниковую толщу с минимальной тем­пературой — 11°С и достигли подледниковых пород на глубине 462,2 и 460 м соответственно. Общий объем экспериментального бурения на Северной Земле превысил 1500 м, основные его ре­зультаты приведены в табл. 4.7 [71].

^Успешное испытание термобурового снаряда для залитых сква­жин на Северной Земле позволило продолжить эксперименталь­ные работы в Антарктиде.^В период зимовочных работ 24-й САЭ испытание усовершенствованного термобурового снаряда ТБЗС — 152М и нового передвижного бурового комплекса ПБУ-2 прове­дены на 73-м километре трассы Мирный — Восток, где была организована временная база «Горная». Установка ПБУ-2 разрабо­тана для проходки тепловым способом как «сухих», так и запол­ненных жидкостью скважин в научных внутриконтинентальных антарктических походах. Конструкция ПБУ-2 представляет собой утепленное здание с металлическим каркасом и размерами в плане

3,5 X 9,0 м, смонтированное на стандартных металлических са­нях, используемых для перевозки грузов в Антарктиде. С карка­сом здания жестко связано основание А-образной утепленной мачты высотой 8 м. Внутри здание разделено на два помещения, где размещается буровое, энергетическое и вспомогательное обо­рудование и инструмент (рис. 4.14). Для производства спуско­подъемных операций использован каротажный подъемник ПК-2 с разработанным к нему электрическим регулируемым по системе Г—Д приводом номинальной мощностью 10 кВ-А. Скорости подъема и спуска снаряда в скважине плавно регулировались в пределах от 0 до 30 м/мин, что позволяло поднимать снаряд без использования вспомогательной лебедки. В качестве автономных источников питания установлены два дизель-электрических агре­гата, марки 2316А мощностью по 16 кВ-А.

^ Экспериментальная скважина в интервале снежно-фирновой и ледовой толщи до глубины 430 м проходилась термобуровым сна­рядом ТЭЛГА-14М. Минимальная температура льда составляла —25 °С. После заполнения скважины заливочной жидкостью на основе топлива ТС-1, бурение было продолжено термобуровым снарядом ТБЗС-152М в условиях неполной компенсации горного давления гидростатическим, так как из-за ограниченного количе­ства топлива ТС-1 высота столба жидкости в скважине колеба­лась в пределах 200—300 м от забоя. Несмотря на это обстоя­тельство, существенно осложнившее процесс бурения, эксперимен-

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

Рис. 4.15. Обший вид гляциобурового комплекса иа ст. Восток в 25-й САЗ.

]3 Е. е. Кудряшов и др. 193

тальная скважина на 73-м километре была пройдена до глубины 750 м. Общий объем бурения в залитой жидкостью скважине сна­рядом ТБЗС-152М с учетом отклонения и проходки нового ствола при ликвидации осложнений составил 545 м. Основные результаты экспериментального бурения на базе «Горная», приведенные в табл. 4.7, подтвердили работоспособность и надежность нового термобурового снаряда ТБЗС-152М.

Было решено возобновить в 25-й САЭ бурение глубокой сква­жины в низкотемпературных ледовых толщах на ст. Восток, не дожидаясь завершения изготовления и монтажа разработанного для глубокого бурения стационарного комплекса специального бу­рового, энергетического и вспомогательного оборудования. После завершения работ на базе «Горная» установка ПБУ-2 была до­ставлена транспортным походом на ст. Восток, где была при­строена к основному гляциобуровому комплексу и соединена с ним утепленным тамбуром (рис. 4.15). Энергообеспечение,

отопление и освещение ПБУ-2 осуществлялось от стациониой ДЭС,

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщаха автономная энергетическая установка буровой ис­пользовалась как резервная.

Бурение новой глубокой скважины начато с обо­рудования устья метровым направлением из сталь­ной трубы диаметром 273 мм с теплоизоляцией ее в буровом здании. Снежно-фирновые и частично ле­довые отложения до глубины 112 м пройдены термо­буровым снарядом ТЭЛГА-14М «сухим» стволом.

С учетом достаточной прочности и устойчивости низ­

котемпературной снежно-фирновой толщи для преду­преждения возможных загрязнений забоя продуктами механического разрушения и коррозии металла ствол скважины в этом интервале не закреплялся обсад­ными трубами. Для предотвращения потерь заливоч­ной жидкости ее уровень предусматривалось под­держивать ниже глубины“ распространения прони­цаемых снежно-фирновых отложений,- т. е. ниже 100 м.

После заполнения скважины заливочной жид­костью— смесью топлива ТС-1 и хладона-11 — буре­ние продолжено снарядом ТБЗС— 152М.

Снаряд ТБЗС—152М состоит (рис. 4.16) из коль­цевого нагревателя 1, кернорвательного устройства 2, колонковой трубы 3, нижнего монтажного переход-

Рис. 4.16. Схема термобурового снаряда для залитых жидко­стью скважии ТБЗС-152М.

/•—•кольцевой нагреватель; 2 —кериорвательное устройство; 8 — керноприемная труба; 4 — нижний монтажный переходник; 5—водоподъемные трубки; 6— трубки с токоподводящимн проводами; 7—нагревательные элементы систе­мы обогрева; 5— водосборный бак; 9 — центральная водоподъемная трубка; 10 — насосный переходник; / / — электронасос; 12—электроотсек; 13— кабель­ный замок с датчиком веса снаряда; 14 — шламовая труба; 15—груаонесущий

кабель.

ника 4, водоподъемных трубок 5, трубки с токопроводящими про­водами 6, водосборного бака 8, нагревательных элементов системы обогрева 7, центральной водоподъемной трубки 9, насосного пере­ходника 10, электронасоса 11, электроотсека 12, кабельного замка с датчиком веса снаряда 13, шламовой трубы 14, грузонесущего кабеля 15.

В процессе экспериментального бурения прошли испытания и были1′ успешно доработаны две конструкции кольцевых нагревате­лей: литая неразборная и разъемная, предусматривающая замену нагревательных элементов (рис. 4.12). В качестве нагревательных элементов испытывались специально разработанные в изготов­ленные в заводских условиях трубчатые нагреватели — ТЭН диа­метром 7 и 10 мм и нaгpeвa^eльный кабель с магнезиальной изо­ляцией в оболочке из нержавеющей стали марки КНМС-НХ диа­метром 3,1 и 2,0 мм. Рабочее напряжение питания каждого элемента 100—220 В, номинальный ток до 9—10 А. В корпусе кольцевого нагревателя, изготовляемого из меди или алюминия, устанавливались 2 или 3 нагревательных элемента с раздельными регулируемыми электрическими цепями питания. Надежная изоля­ция и герметизация выводов была достигнута разработкой специ­альных гермовводов с коваровым стеклом. Кольцевой нагреватель соединяется с кернорвательным устройством с помощью торцевых центрирующих фланцев шестью винтами Мб. Для предупрежде­ния быстрого износа кольцевого нагревателя по наружному диа­метру, приводящего к уменьшению диаметра скважины, его рабо­чий наружный цилиндрический участок выполнен в виде съемного тонкостенного медного кольца с хромированной поверхностью. Но­минальный наружный диаметр кольцевого нагревателя 152 мм, внутренний 112 мм, высота 40—55 мм, форма торца параболиче­ская.

В кернорвательном устройстве рычажного типа изменилась конструкция крепления и фиксации трех подпружиненных ножей. Корпус кернорвательного устройства изготовлен из нержавеющей стали, а ножи — из титана, крепление к колонковой трубе резь­бовое.

Колонковая труба стальная, диаметр 127/118 мм, длина 2 и

3 м. На наружной поверхности трубы крепятся 3 стальные водо­подъемные трубки диаметром 10 мм (6=1,0 мм) и одна упло­щенная трубка для прокладки токоподводящих и сигнальных про­водов к кольцевому нагревателю и забойным датчикам.

Небольшие конструктивные изменения в нижнем монтажном переходнике обеспечили теплоизоляцию проходящих в нем кана­лов циркуляционной системы удаления воды с забоя и улучшили работу сливного клапана.

Водосборный бак — стальная труба диаметром 146 мм, дли­ной 2,5 и 3,0 м. Внутри бака находится центральная водоподъем­ная трубка диаметром 12 мм, длина которой на 0,5 м меньше длины водосборного бака. На верхнем открытом конце водоподъ­емной трубки устанавливается специальный сетчатый фильтр, улучшающий процесс отделения воды от заливочной жидкости в баке.

В верхней части бака в специальном насосном переходнике установлен центробежный насос с приводом от электродвигателя постоянного тока марки ЭИН-91Б. Рабочее напряжение питания электронасоса 27 В, номинальный рабочий ток 4—6 А, максималь­ная подача 30 л/мин.

В электрическом отсеке снаряда, соединяющем водосборный бак с кабельным замком, смонтированы разъемные соединения цепей питания всех электрических устройств снаряда с токопро­водящими жилами грузонесущего кабеля через специальные пре­дохранительные элементы, обеспечивающие отключение цепи в случае короткого замыкания, превышения максимально допусти­мого тока и пр.

Новая конструкция кабельного замка позволила почти в 2 раза уменьшить его массу, улучшила условия работы подвижного со­единительного узла и силовой пружины датчика веса снаряда, уве­личила надежность и расширила пределы регулирования давления снаряда на забой в процессе бурения, а также позволила оптими­зировать спуско-подъемные операции, предупреждать перепуск кабеля, фиксировать зависание или затяжки снаряда в скважине. В верхней части кабельного замка установлена шламовая труба — короткий перфорированный стальной патрубок диаметром 146 мм.

В качестве грузонесущего кабеля при бурении снарядом ТБЗС-152М в 25-й САЭ прошли испытания два отрезка опытного образца кабеля КЭМПП-6 длиной 870 и 1600 м соответственно и макетный образец разработанного по специальному заданию ЛГИ в НИКИ «Ташкабель» кабеля КГ-7-95-180 длиной 1160 м. Новый кабель состоит из 7 токопроводящих медных жил сечением 2,5 мм2 с изоляцией из фторопласта 40Ш. Наружный диаметр кабеля

16,5 мм, разрывное усилие 95 кН, максимальное напряжение пи­тания 1000 В. Рабочий интервал температур —60 4-Н-180°С, мас­са 895 кг/км. Испытание макета грузонесущего кабеля КГ-7 пока­зали его высокую работоспособность. Наличие 7 токопроводящих силовых жил сечением 2,5 мм2, меньшие диаметр и масса выгодно отличают его от кабеля КЭМПП-6.

Для предупреждения замерзания воды в водоподъемных труб­ках и в водосборном баке в циркуляционной системе снаряда смонтирован обогрев, состоящий из специальных нагревательных элементов: в водоподъемных трубках — отрезки нагревательного провода КНМС-НХ диаметром 3,1 и 2,0 мм, в водосборном баке — нагревательный провод КНМС-НХ и ТЭН. Для условий бурения скв. ЗГ в процессе экспериментальных исследований средняя мощ­ность обогрева водоподъемных трубок была установлена в пре­делах 300—350 Вт на 1 м длины, а водосборного бака —от 500 до 1000 В-А на 1 м высоты рабочего объема. Максимальное значе­ние мощности обогрева соответствует минимальному прогреву при­забойной зоны в начале каждого рейса, минимальное — оконча­нию рейса и спуско-подъемным операциям. Экспериментально от­работанный режим циркуляции заливочной жидкости и работы си­стемы обогрева обеспечивал полное удаление воды с забоя, эффек­тивное отделение ее от заливочной жидкости в водосборном баке и транспортировку на поверхность без осложнений при минималь­ной положительной температуре воды в баке.

Успешное решение в процессе экспериментального бурения скв. ЗГ целого ряда технических задач позволило нормализовать процесс бурения залитой жидкостью скважины и без существен­ных осложнений практически при односменной работе достичь к окончанию зимовочных работ в 25-й САЭ глубины 1415 м, а в на­чале работы новой смены в 26-й САЭ довести ее до 1500 м.|

Анализ результатов экспериментального бурения скв. ЗГ (см. табл. 4.7) показывает, что эффективность процесса бурения плав­лением зависит в первую очередь от надежной работы кольцевых нагревательных устройств и системы удаления воды с забоя. Опти­мальная осевая нагрузка зависит от условий теплопередачи между кольцевым нагревателем и ледовым забоем скважины и необхо­димости обеспечивать минимальное отклонение скважины от вер­тикального направления. Первое условие требует увеличения осе­вой нагрузки, второе — ее снижения.

При незначительном отклонении ствола скважины от верти­кали (1—2°) допускается бурение с максимальной осевой нагруз­кой, равной весу снаряда в заполняющей скважину жидкости; при увеличении угла отклонения осевая нагрузка снижается до значе­ния, равного 2/3 веса снаряда и менее.

Разработанный технологический цикл бурения включал такук> же последовательность выполнения отдельных операций, как и при бурении «сухих» скважин термобуровыми снарядами типа ТЭЛГА-14М. Разница заключалась в специфических особенностях выполнения каждой операции и режимах работы как устройств и систем снаряда, так и спуско-подъемного оборудования. Так, под­готовительные операции предусматривали заполнение перед каж­дым спуском водосборного бака заливочной жидкостью. Снаряд, опускался в скважину с различными скоростями и режимами ра­боты его устройств и систем в «сухом», залитом и призабойном ин­тервалах ствола. Режим бурения изменялся в зависимости от из­менения температурных условий в призабойной зоне скважины. Режим подъема определялся как мощностью спуско-подъемного оборудования, так и состоянием ствола скважины (наличием ка­верн, искривления, интервалов сужения ствола из-за неполной ком­пенсации горного давления и пр.). Заключительные операции по­мимо извлечения керна, слива воды, прогрева снаряда и его про­филактического осмотра предусматривали периодическую по мере углубки скважины заливку жидкости до уровня, обеспечивающего поддержание необходимого гидростатического противодавления на ее стенки.

С увеличением глубины скважины контроль за процессом буре­ния усложнялся, в связи с этим были разработаны и испытаны устройство для автоматической подачи снаряда на забой с заданной осевой нагрузкой и система контроля за основными режим­ными параметрами бурения плавлением. Для повышения надеж­ности работы термобурового снаряда все его основные нагрева­тельные устройства имели резервные элементы, призабойная цир­куляция осуществлялась по одной из трех водоподъемных трубок, две другие находились в резерве и могли быть включены в работу без подъема снаряда на поверхность. Техническая характеристика новой доработанной конструкции термобурового снаряда для за­литых скважин ТБЗС-152-2М приведена в табл. 4.8.

■ Отработанный технологический режим бурения скв. ЗГ до глу­бины 1500 м не вызывал никаких существенных осложнений и ха­рактеризовался средней скоростью плавления забоя 2,0 м/ч при мощности кольцевого нагревателя 3,0 кВ-А, средней проходкой за рейс 2,0 м, количеством проплавленной воды с 1 м проходки 10 л. При этом диаметр скважины по данным кавернометрии из­менялся от 156 до 153 мм, составляя в среднем 154 мм; средний диаметр керна 110 мм, выход керна 99,9 %.^1Керн, как правило, из­влекался из керноприемной трубы цельййм куском. Оптимальная осевая нагрузка составляла около 2/3 веса снаряда (примерно 1 кН), средний угол отклонения скважины от вертикали в интер­вале 0—1500 м меньше 3°, максимальное отклонение на отдельных интервалах не превышало 6,5°. Основные показатели бурения скв. ЗГ снарядом ТБЗС-152М приведены в табл. 4.7.

Анализ баланса рабочего времени, затраченного на бурение скв. ЗГ до глубины 1500 м, показывает, что непроизводительные затраты времени по мере совершенствования технических средств и технологии бурения резко снижаются (с 45 % в начальный пе­риод до 7—8 % при глубине скважины 1000 м), однако с глуби­ной возрастает время на спускно-подъемные и вспомогательные операции, достигая в интервале 1400—1500 м 70 % всего произво­дительного времени. Это связано с относительно небольшими ско­ростями спуска и подъема снаряда в залитом жидкостью интер­вале скважины— 1200—1500 м/ч в основном стволе и 600— 800 м/ч в призабойной зоне. Подготовительные и заключительные операции занимают еще 20—30 мин.

Так как с увеличением глубины бурения возрастают электри­ческие потери в кабеле, ограничивающие подводимую к буровому снаряду полезную энергию, в ЛГИ разрабатывается термобуро­вой комплекс, предусматривающий питание снаряда по схеме «ис­точник питания — повышающий трансформатор — грузонесущий кабель — понижающий трансформатор — электрические потреби­тели снаряда». При разработке этого комплекса для уменьшения габаритных размеров понижающих трансформаторов, устанавли­ваемых в термобуровом снаряде, частота питающего напряжения, формирование которой предусматривается на поверхности специ­ально разработанным тиристорным преобразователем частоты, принята 2500—4000 Гц.

Высокочастотный термобуровой комплекс включает в себя: тер­мобуровой колонковый снаряд для залитых скважин ТБС-112ВЧ

Техническая характеристика разработанных в ЛГИ термобуровых колонковых снарядов иа грузоиесущем кабеле для залитых жидкостью скважин

Показатели

ТЕЗС-І52М

ТБЗС-І52-2М

ТБС-П2ВЧ

Глубина бурения, м

2000

4000

4000

Диаметр скважины, мм

154—156

154-156

116

Диаметр керна, мм

110-112

110-112

84—88

Кольцевой нагреватель:

наружный диаметр, мм внутренний диаметр, мм высота, мм

рабочее напряжение, В потребляемая мощность, кВт

152

112

50-60

100-220

2,5-3,0

152

112

40-50 100—220 3,2—3,9

112

93 100 20—40 4,5-6,0

Кернорвательное устройство

Рычажкового типа с тремя подпружиненными ножами

Колонковая труба: диаметр, мм длина, мм

127

2000

127

3200

108

2000

Водосборный бак: диаметр, мм длина, мм

рабочая вместимость, л

146

2000

24

146

3300

35

90

2200

16—20

Насос:

тип

марка

подача, л/мин давление, МПа

Элект

ЭЦН-91

30

0,1

)ический центр ЭЦН-91 Б 30 0,1

обежный ЭЦН-91 Б 30 0,1

Потребляемая мощность, В-А

200

200

200

Грузонесущий кабель: марка

номинальный диаметр, мм количество токоподводящих жил

сечение жил, мм2 разрывное усилие, кН масса 1 км. кг

КГ7-95-180

16,5

7

2,5

95

895

КГ 7-95-180 16,5 7

2,5

95

895

КГ2-59-120

11,5

2

4,0

59

395

Заливочная жидкость-

Топливо ТС-1 + утяжелитель

Хладои-11

плотность, кг/м3

вязкость г;> и температуре

-50 °С, 10“6м2/с

900—950

3,7

900-950

3,7

900—950

3,7

Общая длина снаряда, мм

5000

7500

6500

Масса снаряда, кг

150

180

120

с номинальным наружным диаметром кольцевого нагрева­теля 112 мм; тиристорный преобразователь частоты (ТПЧ) мощ­ностью 12 кВ-А; грузонесущий коаксиальный кабель КГ2-59-120 ((токопроводящая медная жила сечением 4,0 мм2, изолированная медная оплетка — экран сечением 4 мм2, изоляция из полиэтилена низкого давления). Диаметр кабеля 11,5 мм, номинальное раз­рывное усиление 59 кН, масса 395 кг/км, напряжение питания 1000 В, рабочая температура от —60 до +120°С.

Основными конструктивными отличиями термобурового сна­ряда ТБС-112ВЧ являются наличие понижающих трансформато­ров для питания кольцевого нагревателя и обогрева циркуляцион­ной системы удаления воды с забоя, низкоомных нагревательных устройств, а также сменного необогреваемого водосборного бака. Кольцевые нагреватели снаряда разрабатываются двух типов: с ленточными нагревательными элементами сопротивления и с ин­дукционным нагревом.

Электрическая схема высокочастотного комплекса ТБС-112ВЧ позволяет не только передавать снаряду энергию по коаксиаль­ному грузонесущему кабелю КГ2-59-90, но и контролировать и регулировать суммарный ток, мощность, напряжение, создаваемое в цепи снаряда, ток насоса, достижение снарядом забоя, уровень воды на забое. Для повышения надежности работы снаряда элек­тропитание кольцевого нагревателя и обогрева водоподъемного канала осуществляется от индивидуальных трансформаторов. Схе­мы контроля уровня воды на забое и электропитания насоса вы­полнены на постоянном токе.

Принципиальная схема снаряда ТБС-112ВЧ показана на рис. 4.17. Техническая характеристика снаряда приведена в табл. 4.8. Снаряд состоит из колонковой трубы 11, в верхней части которой установлены понижающие трансформаторы кольцевого нагревателя 12 и системы обогрева 10. Токосъемные шайбы 8 и крепежные винты 9 являются выводами вторичных обмоток транс­форматоров. Сменный водосборный бак имеет в верхней части уплотнение 14. Винты 13 ограничивают перемещение бака в верх’- нем положении, а стопорный винт 16 фиксирует его в рабочем положении. В верхней части снаряда находятся: насосный пере­ходник 7 с насосом 6; электроотсек 5, корпус кабельного замка с датчиком веса снаряда 4; грузонесущий кабель 2. На корпусе кабельного замка установлена небольшая шламовая труба 1. Ъ нижней части колонковой трубы находятся кернорвательное устройство 19 и кольцевой нагреватель 20. В трех окнах керно — рвательного устройства смонтированы кернорвательные ножи 18 с пружинами 17. На наружной поверхности колонковой трубы про — фрезерованы три продольные канавки глубиной 5 мм, в одной из которых уложен коаксиальный токовод 23 для питания нагрева­теля, во второй — обогреваемый водоподъемный трубопровод 22, а в третьей — аварийный нагреватель 24. Трубопровод 22 сообщен с водосливным окном 21.

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

Рис. 4.17. Схема высокочастотного термобурового снаряда ТБС-112ВЧ.

/ — шламовая труба; 2— грузонесущий кабель; 3— кабельный замок; 4—датчик веса снарядам 5—электроотсек; 6—насос; 7—насосный переходник; 8—токосъемные шайбы; 9—крепежные" вянты; 10—система обогрева; // — колонковая труба; 12 — понижающие трансформаторы; 13 — винты, ограничивающие перемещение бака; 14—уплотнение; 15—сменный водосборный бак; 16 — стопорный винт; 17—пружины; 18 — клинья кернорвателя; 19—кернорвательное устройство; 20—кольцевой нагреватель; 21—водосливное окно; 22 — обогреваемый водоподъемный трубо­провод; 23—коаксиальный токовод; 24—аварийный нагреватель.

Одним из принципиальных отличий снаряда ТБС-112ВЧ от снаряда ТБЗС-152М является работа системы удаления воды из — скважины. Образующаяся на забое вода поднимается потоком циркулирующей в призабойной зоне заливочной жидкости по

обогреваемому наружному трубопроводу и через сливное окно по­ступает в зону, находящуюся выше съемного водосборного бака. Здесь в результате резкого снижения скорости потока вода как бо­лее плотная составляющая смеси отделяется от заливочной жидко­сти и оседает в баке. Так как бак не обогревается, то вода, посте­пенно замерзая, заполняет бак в виде льда. После окончания рейса бурения и подъема снаряда на поверхность из колонковой трубы сначала извлекается керн, а затем съемный бак с замерз­шей водой. После осмотра и проверки снаряда производится установка запасного пустого бака, и цикл бурения повто­ряется.

После предварительных стендовых испытаний в лабораторных условиях и полевых испытаний на гляциологическом полигоне «Купол» (арх. Северная Земля) экспериментальные-‘образцы тер­мобурового снаряда ТБС-П2ВЧ испытывались а период работы 26—30-й САЭ на ст. Восток в Антарктиде.

В процессе испытаний этих снарядов было продолжено экспе­риментальное бурение скв. ЗГ с глубины 1500 м. Первый этап работ позволил в 26—27-й САЭ довести скв. ЗГ до глубины 2083 м. Однако крайне напряженная обстановка, сложившаяся на ст. Восток в начале работы 27-й САЭ, связанная с выходом из строя в результате пожара станционной ДЭС, заставила прервать экспериментальное бурение. Потеря ПБУ-2 в конце зимовки 27-й САЭ не позволила продолжить эти работы в 28-й САЭ. В 29-й САЭ экспериментальное бурение скв. снарядом ТБС-112ВЧ было продолжено после установки над ее устьем нового передвижного бурового комплекса ПБУ-3. В процессе проработки и частичного разбуривания призабойного интервала скважины с отметки

1968,5 м был зарезан новый ствол, который полностью отклонился от старого (был получен цельный столбик керна) на отметке 1977 м. Экспериментальное бурение нового ствола скв. ЗГ в 29-й САЭ было продолжено до глубины 2040 м, а затем в 30-й САЭ забой скв. ЗГ достиг рекордной отметки 2201,7 м.

По организационным причинам вновь приступить к экспери­ментальному бурению скв. ЗГ удалось только в конце февраля 1986 г. после прибытия на ст. Восток нового состава гляциобуро — вого отряда с необходимыми для продолжения работ оборудова­нием, материалами и инструментом. После более чем полугодового простоя в процессе спуска снаряда и проработки призабойного интервала удалось достичь отметки 1920 м. В интервале 1750— 1900 метров прорабатывались только отдельные 10—20-метровые участки ствола скважины. Это еще раз показало, что в условиях неполной компенсации горного давления гидростатическим (2— 5 МПа) ствол скважины в интервале 0—1900 м устойчив, умень­шение его диаметра не превышает 1—2 мм. Последнее обстоя­тельство подтверждается регулярными кавернометрическими из­мерениями, отмечавшими в период 1982—1985 гг. изменения диа­метра скважины в пределах погрешности измерений используемых каверномеров (±1 — г ±2 мм) [6].

Из-за целого ряда организационных, технических и технологи­ческих осложнений проработать и разбурить призабойный интер­вал скв. ЗГ в 31-й САЭ не удалось. Экспериментальный образец снаряда ТБС-112ВЧ был оставлен в скважине в интервале глубин 1935—1943 м, и дальнейшие буровые работы в скважине были прекращены.

Основные результаты экспериментального бурения скв. ЗГ вы­сокочастотным комплексом ТБС-112ВЧ приведены в табл. 4.9.

Экспериментальное бурение и испытания термобурового обору­дования и инструмента с использованием электрической энергии повышенной частоты для бурения плавлением глубоких залитых жидкостью скважин в ледовых толщах позволяют сделать следую­щие выводы: 1

— высокочастотный термобуровой комплекс ТБС-112ВЧ под­твердил свою работоспособность и возможность эффективного бу­рения глубоких скважин с отбором керна в низкотемпературных ледовых толщах;

— достигнута высокая скорость бурения (3—6 м/ч);

— снижены потери электрической энергии в кабеле за счет передачи ее к снаряду под высоким напряжением (около 1000 В) при сравнительно малых токах (10 А).

— использование повышенной частоты электрической энергии позволило упростить конструкцию снаряда;

— уменьшенный диаметр снаряда, отсутствие в нем выступаю­щих деталей и узлов повышают скорость его спуска в скважину и снижают затраты мощности на подъем;

— отсутствие надежной конструкции кольцевого нагреватель­ного устройства, низкая его работоспособность (в среднем 1—2 рейса до первого отказа), а также несовершенная и труднорегу­лируемая система удаления воды из скважины резко снижают эф­фективность бурения, особенно с увеличением глубины скважины;

— отсутствует надежная и эффективная система контроля и регулирования режимных параметров бурения.

После соответствующей доработки технических средств высо­кочастотного термобурового комплекса его дальнейшее использо­вание при глубоком бурении скважин в ледовых толщах будет несомненно эффективным и целесообразным.

В 27-й САЭ на ст. Восток было начато строительство нового стационарного бурового комплекса, с помощью которого предпо­лагалось пройти с отбором керна всю ледовую толщу, мощность которой в районе станции достигает 3700—4000 м, и внедриться в подстилающие ледник горные породы. Строительство и монтаж бурового и вспомогательного оборудования удалось завершить только в 28-й САЭ. После испытаний бурового комплекса 3 июля 1983 г. была забурена новая глубокая скв. 4Г.

Разработанный в ЛГИ новый буровой комплекс включает в себя два сборных утепленных домика, смонтированные на метал­лических санях и соединенные между собой утепленным тамбуром, утепленную буровую вышку, изготовленную на основе буровой

о

о

см

о

со"

со

со

00

8

I

о

о

ю

со

сю

Ю

о

в>

1,45

-4,5

ю

см"

1

ю

о

со

см

о

ио

ю

со

со

1

со

1

ю

о

со

о

со"

зХ

О

в

X

СГ

3

Л

н

о

ММ

О

Си

сЗ

о

к

о

а

а

СЦ

ЬЙ

те

03

Си

со

Н

О

си

о

3

эЖ

ей

а

сі­

«=£

те

»а

те

а

а

а

ф

си

о.

а*

и

и

5 к

О §

Й *

6 о-

о

о

о

•г си 13 си си а 2

к 5 а

а «и л си л Ч £

>»о 5 О с ®

си о £ о « Й

и

о

со

н

к

к

40

к

ч

о

т

к

а

си

Си

>,

о

к

те

а

п

с

X

Я

о

5

5 2 &3

и со

*0

о

с

и

о

ЬЙ

о

СҐ

к 2 а « <и «у

СЬД

и к

Си

>,

о

ш

га

т

ІҐ

СЗ

с

си

Си

►0

н

о

о

а;

ч

о

ь-

а

*

ч

о

о

ей

Си

ч

с

о

а

те

ІТ1

к

а

2

О

н

К д О & О в

и со

СЧ 100 со^

іо ОСО~’

со

Результаты экспериментального бурения скв, ЗГ на ст. Восток высокочастотными термобуровьши снарядами ТБС-П2ВЧ

о

Г—

сч

__ г

ся

о

1

2100

 

о

оо

о

ш"

со"

ся

о

ооюк

со

N

1

1

°1

^ ся *-

^ 1

1

о

1

со

со"

о" оГ —Г

о 1

*«3*"

со"

ь>

ю

тз»*’

со"

ю

оою

*4}*

сч

1

1

«5

^<N0

СО. 1

-4

ю

10

00

со"

о" см" *-Г

о *

со"

со"

 

Подпись: Результаты экспериментального бурения скв, ЗГ на ст. Восток высокочастотными термобуровьши снарядами ТБС-П2ВЧ

00

со"

 

ю

со

 

<

и

 

ю

5,0

00

со"

о

ю

1

іО

1

ю

ю

ь."

сю

со"

со

со

 

Ю со со о о* см" —о"

 

~ сч

со I — о

о

см

 

со"

 

ю

ю

ю

о

ь — со

о

—Г

іО

со

см

со

1

см"

ю

ю"

о" со" ~"

о"

Г’.

о

00

 

еч

 

о

о

о

сч

о

о

о

СЧ

I

1-^

N

а>

 

т*<

о

то

1

10

со"

 

Ю

со

 

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

Й5

<

о

 

со

 

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах
Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

СЯ іООЬ см

ю~ о" со" *—’ о"

 

<й и < о

 

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

ХО Ю О

о" —" —"

 

сч

 

о,

со"

 

00

 

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

мачты МРУГУ-18/20. В одном из домиков смонтирован геофизи­ческий подъемник «Каспий» для производства спуско-подъемных операций и подачи снаряда при бурении. Для привода подъем­ника использована электрическая система Д—Г—Д, позволяющая плавно регулировать скорость спуска и подъема снаряда в сква­жине, а также давление и подачу снаряда на забой в процессе бурения. В помещении комплекса установлено энергетическое и вспомогательное оборудование,_ главный распределительный щит, электрические пульты управления, стенды для испытания термо­буровых снарядов, смонтированы системы освещения, вентиляции, водяного и печного (резервного) отопления. Электропитание буро­вого комплекса предусмотрено от станционной ДЭС, в качестве ре­зервного установлен и подключен к главному распределительному

Таблица 4.10

Техническая характеристика бурового комплекса на ст. Восток

Показатели

Единица

измере­

ния

Количе­

ство

Характеристика

Буровое здание;

Габаритные размеры 9000 X

утепленный сборно-раз­борный домик СГІД сани металлические

ШТ.

2

шт.

2

Х4000 X 3400

Габаритные размеры 8000 X

транспортные соединительный тамбур

шт.

1

X 3000 X 500

Буровая вышка:

14 500

высота

мм

Утепленная мачта

грузоподъемность

номинальная/макси­

н

60

60/140

МРУГУ-18/20

мальная Подъемник «Каспий»:

диаметр барабана

мм

500

Канатоемкость барабана при диаметре грузонесущего ка­

днаметр реборд

мм

1100

беля 20 мм—2400 м, 16,8 мм—

рабочая длина бараба­на

передаточное число ре­

мм

1200

3500 м, 11,8 мм — 5000 м

10

дуктора

2,48

передаточное число цеп­

ной передачи

6,4; 3,09; 1,09; 1,0

передаточные числа ко­робки передач

Электрический Д—Г—Д N = 18,2 кВт; п = 1460

Электропривод

Электрические машины по­

шт.

2

стоянного тока Электрический двигатель

шт.

1

об/мин; V = 115 В Асинхронный АК-71-4; N =

Трансформатор цепей питания

шт.

1

= 20 кВт; п = 1420 об/мин; V = 220/380 В; / = 71/41 А Трехфазный ТС-3-15/05; N =

Габаритные размеры комп­

мм

= 15 кВ-А; V = 220/400 В; 50 Гц; КПД = 0,96 20 000 X 4200 X 15 000

лекса

35

Общая масса

т

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

Рис. 4.18. Внешний вид стационарного бурового комплекса на ст. Восток (28-я САЭ).

щиту дизельгенератор 2-716А. Техническая характеристика буро­вого комплекса приведена в табл. 4.10, а внешний вид показан на рис. 4.18.

Бурение скв. 4Г в интервале снежно-фирновой толщи до глу­бины 120 м проводилось снарядом ТЭЛГА-14М. Устье скважины закреплено н теплоизолировано от помещения буровой обсадной трубой диаметром 219 мм и длиной 3,5 м. После достижения плот­ного непроницаемого льда на глубине 120 м в скважину была залита жидкость ТС-1 с хладоном-11 (рж = 864 кг/м3 при £ = 0°С и рж — 920 кг/м;1 при t = —50 °С) и бурение продолжено термобу­ровым снарядом ТБЗС-152-2М.

Технические трудности и технологические осложнения долго не позволяли добиться эффективной проходки глубокой скважины. ‘Два раза (в 30-й САЭ и 31-й САЭ) приходилось в интервале 100— 200 м зарезать новые стволы скважины — соответственно 4Г-1 и

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах

Рис. 4.19. Образцы ледяного^керна из»скв. 4Г на ст. Восток.

Разработка теплового способа бурения плавлением глубоких скважин в низкотемпературных ледовых толщах4Г-2. Интенсивное искривление ствола скв. 4Г-2 в интервале 300— 800 м потребовало разработки специальной технологии выпрям­ления ствола скважины при бурении снарядами на гру — зонесущем кабеле. Только после доработки систем кон­троля и управления процес­сом бурения удалось успеш­но достигнуть в период 34-й САЭ рекордной глуби­ны 2546 м без существен­ных осложнений и отказов.

При-этом был получен прак­тически 100 %-ный выход керна высокого качества (рис. 4.19).

Основные результаты бу­рения скв. 4Г приведены в табл. 4.11. На рис. 4.20 по­казан пульт оператора бу­рового комплекса.

Как видно из результа­тов экспериментального бу­рения скв. ЗГ и 4Г на ст. Во­сток, проблема глубокого

Рис. 4.20. Пульт оператора ста­ционарного бурового комплекса.

Результаты экспериментального бурения скв. 4Г на

Скв. 4Г

Скв. 4Г-1

Показатели

28-я САЭ

30-я САЭ

31-я САЭ

Объем бурения, м

159

525

60

578*

Интервал глубин, м

120—279

167—692

692-752

201—779

Температура льда, °С

-56-;—55

—56-:—51

—51

-56-Ч—51

Средняя скорость, м/ч

1,9

1,3

1,3

1,2

Средняя проходка за рейс, м

2,18

1,80

2,3

2,05

Среднее количество воды, л/м Мощность коронки, кВт

10,2

8,7

9,5

10,0

3,7

2,9

3,5

3,2

Мощность системы обогрева,

3,0

3,6

2,6

2,0

кВт

Общие затраты времени иа

2,30

2,40

3,7

2,8

1 рейс, ч В том числе:

чистое время бурения, ч

1,15

1,35

1,75

1,70

СПО, ч

0,35

0,80

1,65

0,90

подготовительные и за­

0,80

0,55

0,30

0,20

ключительные операции,

Средняя рейсовая скорость

0,95

0,75

0,62

0,73

бурения, м/ч

Средний диаметр керна, мм

111

112-113

111—112

111-112

* Подклинка керна в кернорвательном устройстве снаряда.

** Бурение укороченным снарядом с целью выпрямления искривленного ствола скважины.

бурения через всю ледниковую толщу в центральных районах Ан­тарктиды и получение высококачественного керна для последую­щего его комплексного исследования может быть успешно решена разрабатываемым в ЛГИ комплексом технических средств и тех* нологических приемов. Однако для преодоления переходной зоны и внедрения в подстилающие ледник горные породы необходимо использование механического бурения, и прежде всего наиболее" перспективного в данных условиях колонкового электромеханиче­ского снаряда на грузонесущем кабеле.

Повышение эффективности теплового способа бурения в ледо­вых толщах может быть достигнуто за счет существенного увели­чения рейсовой скорости, которая с повышением глубины сква­жины определяется рейсовой проходкой и скоростью спуско-подъ — емных операций и практически не зависит от увеличения скорости плавления забоя.

В связи с этими первоочередными задачами дальнейших иссле­дований должны стать: разработка термобуровых снарядов с дли­ной керноприемной трубы 4,5—6,0 м; применение ступенчатой кон­струкции скважины (не менее трех смежных диаметров) для

ст. Восток термобуровыми снарядами ТБЗС-152-2М

Скв. 4Г-2

32-я САЭ

в том числе

в интервале

ЗЗ-я САЭ

в том числе

в интервале

779 — 936 м

936-1502 м

и 34-я САЭ

1502-2000 м

2000-2430 м

794 779-1502 —51-=—43

2.5 2,25 10,2 3,8

3.5

157** 779—936 —51-=—49 1,80 1,60 10,6 3,6 3,5

566 936-1502 49 ‘ 43

930 1502—2430 43 ‘ 29

448 1502—2000 43 ‘ 37

432 2000—2430 —37-:—29 2,30 2,90 11,0 3,2 3,5

2,10

2,80

10,0

3,9

3,5

2,20

2.5 10,9

3,55

3.5

2,10

3,00

10,8

3,9

3,5

4,6

3,9

5,0

8,5

8,0

9,25

1,22

2,91

0,47

0,9

2,5

0,5

1,35

3,2

0,45

1,40

5,6

1,5

1,50

5,0

1,5

1,25

6.5

1.5

0,48

0,41

0,57

0,35

0,375

0,315

111,3

112

111

110,7

111

110,4

повышения скорости спуска снаряда и уменьшения мощности на его подъем; повышение надежности и безотказности буровых сна­рядов, систем управления; оптимизация и автоматизация техноло­гического процесса бурения скважин плавлением.

Одной из первоочередных задач глубокого бурения в Антарк­тиде остается разработка экологически безопасной технологии. Это в первую очередь связано с необходимостью разработки но­вых рецептур низкотемпературных заливочных жидкостей, в со­став которых не будут входить экологически опасные компоненты.

Комментарии запрещены.