3.3. Преимущества использования эжекторных снарядов для отбора качественных керновых проб.

При обратной схеме циркуляции восходящий поток очистного агента действует положительно, взвешивая куски керна, в связи, с чем уменьшается величина сил трения между ними и разрушение кернового материала. При этом также уменьшается вероятность заклинивания кусков керна.  Несмотря на большое количество конструктивных разновидностей ДЭС, все они работают по одному принципу и служат для создания нагнетательно-всасывающей обратной промывки.

Преимущества использования эжекторного снаряда:

• Повышение давления эжектируемого потока без затрат механической энергии.

• Устранение отрицательного действия потока промывочной жидкости

• Уменьшение вероятности заклинивания кусков керна

• Взвешивает куски керна, в связи, с чем уменьшается величина сил трения между ними и разрушение кернового материала.

Учитывая рекомендации ВИТРа, предлагаю для проведения качественного отбора проб применить двойной эжекторный снаряд конструкции ЦНИГРИ. [7]

 Областью применения ДЭС является колонковое бурение скважин при разведке полезных ископаемых в интенсивно трещиноватых, сильно разрушенных, переслаивающихся и перемятых породах, в которых применение обычных технических средств не обеспечивает кондиционного выхода керна.

Рис. 3.1. Двойной эжекторный снаряд ДЭС-89. 1-верхний переходник, 2-внутренний переходник, 3-насадка, 4-диффузор, 5-распределитель, 6-конусный отражатель, 7-внутренняя шламовая труба, 8-внутренняя керноприемная труба, 9-наружная труба, 10- коронка.

В табл. 3.5. представлены технические характеристики выбранного эжекторного снаряда.

Таблица 3.5.

Техническая характеристика двойного эжекторного снаряда ДЭС-89

Диаметр породоразрушающего инструмента, мм: наружный/внутренний	93 / 59
Наружный диаметр колонковой трубы, мм	89
Диаметр керноприемной трубы, мм: наружный/внутренний	73 / 65,5
Длина керноприемной трубы, м	1,5
Длина снаряда, м	3,8
Масса снаряда, кг	80
Диаметр отверстия эжекторной насадки, мм	7

При работе с двойным эжекторным снарядом в призабойной зоне скважины создается обратная циркуляция промывочной жидкости. Прямой поток промывочной жидкости поступает в снаряд по колонне бурильных труб. При его движении с большой скоростью через струйный насос давление в приемной камере снижается по сравнению с давлением в скважине. Принцип работы насоса основан на законе Бернулли (чем выше скорость течения жидкости в трубе, тем меньше давление этой жидкости). В результате перепада давлений возникает обратная циркуляция промывочной жидкости в колонковой трубе, которая обеспечивает очистку забоя и препятствует возникновению самозаклинки и истиранию керна. Струйным насосом жидкость подсасывается из колонковой трубы через шламовую в приемную камеру и камеру смешения, в которой обратный поток, смешиваясь с потоком, вытекающим из насадки, поступает в диффузор. Затем через отверстие распределителя смешанный поток вытекает из струйного насоса в кольцевое пространство между наружной и внутренней трубами.

Рис. 3.2. Схема гидравлического контура эжекторного снаряда

Тип и параметры промывочной жидкости играют немаловажную роль. Скорость циркуляции жидкости должна быть ограниченной, а водоотдача малоглинистого раствора минимальной. Раствор должен образовывать тонкую плотную корку. Для удовлетворения этих условий применим малоглинистый буровой раствор из качественной натриевой бентонитовой глины плотностью 1020-1030 г/м³ (использование натриевой глины способствует образованию тонкой и плотной глинистой корки, что позволит лучше защитить керн от разрушения). Добавление 0,8% КМЦ обеспечит пониженную водоотдачу раствора. Добавка реагента EZY-BORE концентрацией 1,5 кг/м³ обеспечивает стабильность пониженную вязкость, необходимую выносную способность и очистку скважины. Стабилизирует ствол скважины за счет сцепления частиц породы полимером и образованию полимерной пленки на границе раствора и породы. Введение в раствор NaCl 0,3 % способствует повышению структурно-механических свойств буровых растворов с небольшим содержанием твердой фазы и обладает ингибирующими свойствами.

Недостатком эжекторного снаряда является обратная зависимость скорости потока обратной циркуляции от массы перемещаемого при этом шлама, поэтому эффективность работы эжекторного насоса падает по мере насыщения потока очистного агента шламом. Существует некоторый критический предел зашламования, определяемый опытным путем, при котором эжекторный насос перестает работать, а вся промывочная жидкость поступает на поверхность по затрубному пространству. Таким образом, при бурении в мягких рыхлых породах особенно важно обеспечить качественный вынос шлама с призабойной зоны. Для обеспечения нормальной работы эжектора необходимо рассчитать достаточный расход рабочего и эжектируемого потоков. Зная геометрические параметры снаряда, можно определить значение коэффициента эжекции.

Рис. 3.3. Расчетная схема водоструйного насоса

В соответствии с конструкцией снаряда: диаметр сопла d₁ составляет 7 мм, диаметр диффузора d₃ равен 11 мм. Задаем рабочий расход жидкости Q_P, который принимается немного меньше (необходимо учитывать гидравлические потери) подачи насоса. Далее по соотношению диаметра сопла и диаметра диффузора по нижеприведенной табл. 3.6. находим коэффициент эжекции. Методом интерполяции определяем значение коэффициента К_э равное 0,45.

Таблица 3.6.

Зависимость величины коэффициента эжекции от геометрических параметров снаряда

d3/d1	1,53	1,62	1,71	1,80
Кэ	0,4	0,5	0,6	0,7

Эжектируемый поток находится по формуле:

, (3.1.)

где - расход эжектируемого потока, л/мин; - расход рабочего потока от насоса, л/мин; - коэффициент эжекции.