Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Твердосплавными коронками проходят до 40 % ежегодного объема геологоразведочных скважин. Ими можно успешно бу­рить почти все осадочные, а также многие изверженные и ме — таморфизованные породы от I до VII категории по буримости включительно. Самозатачивающиеся твердосплавные коронки эффективны в не содержащих кварц твердых породах (ба­зальты, габбро и др.) VIII—IX категорий по буримости.

Забурииание скважины производится после полного завер­шения монтажных работ, опробования работоспособности всех агрегатов и приемки буровой по акту, который составляется с участием руководства ГРП, инженера по технике безопасно­сти и представителя профсоюзной организации.

Перед забуриванием особое внимание уделяется правильно­сти и надежности установки бурового станка и угла наклона вращателя. В случае забуривапия вертикальной скважины пра­вильность установки вращателя проверяется с помощью отвеса, пропущенного с ролнка кронблока через шпиндель вращателя.

Технологические параметры режима твердосплавного буре­ния, как и любой другой его разновидности,— это те факторы процесса бурения, которые могут быть в любой момент произ­вольно изменены для получения оптимального их сочетания, обеспечивающего максимальную производительность. При меха­ническом вращательном бурении с промывкой (или продувкой) к ним относятся — осевая нагрузка па нородоразрушающнй ин­струмент, частота вращения снаряда и объемный расход очи­стного агента в единицу времени. Иногда к параметрам буре­ния относят также качество промывочной жидкости или очист­ного агента (надо учитывать, что этот фактор не может быть изменен сразу).

Главная задача буровика-техполога — добиваться оптималь­ного сочетания параметров (оптимального режима бурения), обеспечивающего возможно более высокие в данных конкрет­ных геолого-технических условиях технико-экономические пока­затели при высоком качестве проведения скважин.

Наиболее эффективным при бурении разрушением горных пород является объемное, поэтому нагрузка иа резец должна быть не меньше сопротивления породы на вдавливание:

С О

где С0 — усилие вдавливания резца, Н; рш — твердость породы, Па; s — площадь контакта резца с опорой или площадь давле­ния, см2.

Следовательно, осевая нагрузка должна быть в общем тем больше, чем тверже горная порода. Величину С0 выбирают с учетом прочности твердосплавных резцов. Рекомендуемые на­грузки на один основной (объемный) резец приведены в табл.

6.13, которую можно использовать также при выборе типа твер­досплавной коронки, соответствующего определенной категории пород по буримости.

Осевая нагрузка на коронку определяется расчетом по фор­муле

Р -=С0ш,

где m — число основных резцов в коронке определенного типа и диаметра.

Рекомендуемые нагрузки на 1 резец (штабик) для твердосплавных коронок различных типов в зависимости от категории пород по буримости в II Тип и марка коронки Категория пород по буримости І—II III — IV V VI VII VIII—IX Ребристые М1 300—50 — — — __ _ М2 — 400—600 __ __ __ __ М5 — 400—600 — ■— — — Резцовые СМ-3 400—500 500—700 700—800 __ СМ-4 — 500—600 600—800 — _ . СМ-5 — 400—500 500—600 — —. СМ-6 — — 500—600 600—700 СТ-2 400 —С00 600- 800 800- 900 — Самозатачи­ вающиеся СА-1 300 — 500 400—800 500—1000 600—1200 СА-2 — 400—600 500—700 600—800 СА-3 — 400—600 500—700 600—800 СА-4 — 400—600 500—700 600—800

Нужно иметь в виду, что слишком большая нагрузка на ко­ронку ведет к искриилепию скважины, изгибу колонковой трубы, разрушению керна п даже к поломкам бурильных труб.

Частота вращения бурового снаряда определяется обычно, исходя из рекомендуемой окружной скорости резца, по формуле

п_’60Вокр_> об/мш[

яССр

где у0кр — окружная скорость движения резца, м/с; /)ср—г сред­ний диаметр коронки в м, определяемый, в свою очередь, из со­отношения

где й 1^2 — соответственно внутренний и наружный (по рез­цам) диаметры коронки.

Расход промывочной жидкости принято находить из реко­мендуемого удельного расхода в л/мин на 1 см диаметра ко­ронки по формуле

V ~ УурРъ, л/мин,

где Ууд — удельный объемный расход па 1 см диаметра, л/мин; 02 — наружный диаметр коронки, см.

Можно также определить потребный расход очистного агента, исходя из рекомендуемой скорости восходящего потока, умножив эту величину на площадь кольцевого канала между стенками скважины и бурильными трубами. Именно так опре­деляют, например, потребный расход воздуха при бурении с — продувкой.

Влияние режимных параметров на механическую скорость проходки неодинаково при бурении различных пород. Так, при бурении мягких пород преобладающее значение имеет про­мывка. При подаче большого количества промывочной жидко­сти она не только быстро удаляет шлам с забоя, но и вслед­ствие гидромониторного эффекта способствует разрушению гор­ных пород. Однако слишком большой расход жидкости может привести к размыву ствола, образованию каверн н искривлению скважины. Осевая нагрузка н частота вращения в условиях бурения мягких пород имеют подчиненное значение. Так как породы первых четырех категорий по бурпмости слабоустойчи­вые, для крепления стенок скважин используют глинистые, без — глинистые, полимерные и другие растворы.

Для бурения мягких пород применяют ребристые коронки. Для них рекомендуются следующие режимные параметры:

Нагрузка на один основной резец, Н. . 500—800

Окружная скорость, м/с…………………………… 0,8—1,5

Количество промывочной жидкости на 1 см диаметра коронки, л/мин…. 10-15

Скорость восходящего потока, м/с. . , 0,6—0,8

При бурении в абразивных породах берется нижний предел окружной скорости, что соответствует первой скорости сущест­вующих буровых станков.

В группу пород IV—VIII категорий по буримости входят очень разнообразные породы, что необходимо учитывать при выборе типа твердосплавной коронки и режимных параметров. Комплекс этих, пород бурится со значительно меньшей скоро­стью, чем мягкие породы, поэтому роль промьПвки в данных условиях снижается н главнейшее значение приобретают осевая нагрузка и частота вращения снаряда. Нужно учитывать, что бурение в абразивных породах при высоких частотах вращения приводит к быстрому износу резцов коронки. Это значит, что проходка на коронку (рейсовая проходка) снижается, а сле­довательно, снижается время чистого бурения и увеличиваются затраты времени на спуско-подъемпые операции для смены от­работанных коронок. Поэтому в абразивных породах умень­шают частоту вращения снаряда, а осевую нагрузку увеличи­вают вплоть до максимальных рекомендуемых значений.

В зависимости от категории по бур нм лети и других свойств этих порол окружную" скорость принимают в пределах 0,(5—

2,5 м/с, имен в виду, что меньшие значения принимаются в аб­разивных, трещиноватых н перемежающихся по твердости, не­однородных по составу породах, а большие — в неабразивных, монолитных и однородных по составу и строению.

Расход промывочной жидкости в породах средней твердости н. твердых принимают в пределах 10 12 л/мин на 1 см диа­

метра коронки.

При переходе на бурение твердосплавными коронками ма: лых диаметров (36, 46, 59 мм) ведут буренне на высоких ча­стотах вращения. Это позволило с большим успехом проходпть породы до IX категории по буримости.

По данным практики, механическая скорость при исполь­зовании корогюк малого диаметра по сравнению с коронками диаметром 93 п 112 мм увеличивается в 2,8—3,4 раза, а стои­мость 1 м снижается на 10—30%. Опыт ПГО Севзапгеология показал, что в породах средней твердости механическая ско­рость твердосплавного бурения оказывается выше алмазного в 1,6 раза. При этом нужно учитывать, что стоимость твердо­сплавной коронки во много раз меньше алмазной.

Для коронок с заточенными резцами в начале бурения осе­вая нагрузка берется пониженной, а затем, по мере затупления резцов, ее увеличивают до максимальной. Для самозатачиваю­щихся коронок малых диаметров (76 мм и меньше) рекомен­дуются те же значения частот вращения, что и при алмазном бурении.

Установленному сочетанию осевой нагрузки и окружной скорости должна отвечать соответствующая подача промывоч­ной жидкости. При интенсивном скорости проходки увеличива­ются количество и крупность шлама, поэтому необходимо уве­личивать и расход промывочной жидкости.

При бурении в устойчивых породах V—VIII (IX) категорий по буримости всегда, если это возможно, следует применять для промывки воду, а в условиях затрудненного водоснабже­ния — продувку воздухом, что дает существенный прирост тех — нико-экономическнх показателен. Применение глинистого рас­твора целесообразно только при чередовании твердых пород с мягкими, неустойчивыми.

В процессе бурения необходимо тщательно следить за ис­правной работой поверхностного оборудования, в особенности насоса.

Успех бурения, предупреждение осложнений и аварий во многом определяются отработанными практикой технологиче­скими приемами.

Постановка снаряда на забой после смены коронки и спуска до призабойной. юны производится без усилия подачи (за счет веса спаряча), а при большой глубине — с разгрузкой, с вра — щепием па малых оборотах и обильной промывкой для расши­рения суженной призабойной зоны,-ее очистки от скопившегося шлама и приработки-коронки. Лишь после достижения корон­кой забоя устанавливаются номинальные значения параметров режима бурения.

Переход с большего диаметра на меньший во избежание ис­кривления скважины производится с помощью компоновки из колонковой трубы с коронкой меньшего диаметра и колонковой предыдущего большего диаметра, соединенных специальным двойным переходником. Уступ ■ прорабатывается коническим фрезером.

Заклинивание керна в мягких породах I—IV категорий по буримостн делают обычно «затиркой всухую», т. е. бурением 2—3 см без промывки. Перед подъемом снаряда в бурильную колонну сбрасывают шаровой клапан, перекрывающий отвер­стие переходника и предупреждающий выдавливание керна столбом жидкости в трубах в процессе подъема.

Для срыва п удержания керна в породах средней твердости и твердых можно, как н при алмазном бурении, применять рва — тсльпое устройство, по чаше используют заклиночный материал в виде дробленого кварца, фаянса, стекла, обрезной алюми­ниевой проволоки и пр. После прекращения углубления снаряд в течение нескольких минут вращают без подачи с промывкой для полной очистки забоя и подработки керна. Заклиночный материал в количестве —50 г (сначала мелкие фракции, затем крупные) засыпают через пробку в сальнике, после чего пробку закрывают и включают насос. Резкое повышение давления, на­блюдаемое по манометру, указывает на заполнение конической расточки коронки заклнночпым материалом. Срывают керн вращением снаряда за счет кратковременного включения глав­ного фрикциона с одновременным подъемом гидравликой станка. Если после подъема на 0,5—1 м вновь отпущенный сна­ряд без усилия свободно опускается на забой — керн сорван и надежно удерживается в колонковой трубе.

При’ подъеме колонкового набора с керном нужно следить за равномерностью намотки троса на барабан лебедки, не до­пуская наматывания витка на виток и последующих соскоков, влекущих выпадение керна.

При бурении в трещиноватых или хрупких породах следует избегать расхаживания снаряда для предупреждения самоза — клннивания и последующего истирания керна.

Оптимизация процесса бурения, включающая выбор рацио­нального типа коронок, эффективных очистных агентов, наивы — годнейшего сочетания режимных параметров и целесообразных технологических приемов, обеспечивающих высокую произво­дительность, экономичность и качество буровых работ в кон­кретных условиях, достигается только с течением времени, по мере накопления опыта. Для ускорения этого процесса необ — холимо оснащать буровые установки контрольно-измеритель­ной аппаратурой, систематически проводить хронометрические наблюдения, развивать рационализацию, осваивать передовой опыт.

Выбор породоразрушающего инструмента с учетом экономического эффекта

При бурении глубоких разведочных скважин, пересекаю­щих породы V, VI н VIII категорий но буримости, бурение твер­досплавными коронками при низких частотах вращения, харак­терных для этого способа, может привести к уменьшению тех­нической скорости бурения за счет сокращения углубления за рейс и, следовательно, увеличения затрат времени на проведе­ние СПО. В этом случае более выгодным может оказаться при­менение алмазных коронок. Выбор более экономичного породо- разрушающего инструмента для рассматриваемого условия можно производить по снижению частичной стоимости бурения одного метра горных пород. Полную стоимость бурения опре­деляют но следующей формуле:

В

I

где С — стоимость 1 ст.-смены без стоимости истирающих мате­риалов, руб.; ум — механическая скорость бурения, м/ч; /р — уг­лубление за рейс; Г, — время снуско-подъемных и других опе­раций, кратных одному рейсу, ч; Т2 — время вспомогательных операций, кратных одному метру бурения, ч/м; Т(.м — время, затрачиваемое в течение смены па буровые работы, ч; В — стои­мость одного породоразрушающего инструмента, руб.; Ь —■ стойкость одного породоразрушающего инструмента, м.

Определив Лх для одного типа породоразрушающего инстру­мента и Л2 для другого, находят эффект от замены одного по­родоразрушающего инструмента другим. Его характеризуют ве­личиной и знаком разности

Аъ—Аі~ ±3.

Комментарии запрещены.