Выбор видов и разновидностей для интервалов проектируемой скважины.

Поскольку скважины бурятся для решения самых разных задач – для специальностей в нашем ВУЗе главные направления:

- для разведки твердых полезных ископаемых,

- разведки и освоения нефтегазовых месторождений,

- выполнения гидрогеологических исследований, разведки и добычи водных ресурсов,

- для проведения инженерно-геологических исследований,

В соответствии с назначением скважин и геологическим разрезом, в котором бурится скважина, с учетом буримости и состояния пород, для всей скважины и для ее отдельных интервалов, выбираются виды и разновидности бурения.

Для всех разведочных скважин в первую очередь определяется возможность применения бурения бескернового, исходя из того, что бескерновое бурение быстрее и дешевле чем колонковое (кроме пород XII категории по буримости). Снаряд для бескернового бурения на рис. 13 а. Однако, бескерновое бурение в разведочных скважинах возможно там, где геологу (гидрогеологу) не нужен керн. При этом учитывается, что и при колонковом бурении геолог получает наиболее полную и достоверную геологическую информацию, но и при бескерновом бурении частичная геологическая информация в виде сбора выносимой потоком очистного агента разрушенной породы (шлама), геофизических исследования скважин и возможности отбора боковых проб со стенок скважины.

На первых этапах разведочных работ (предварительная разведка, бурение структурных и параметрических скважин, первый этап инженерно-геологических работ) может проектироваться колонковое бурение по всей длине скважины. При последующих этапах, не представляющие геологического интереса обычно верхние пласты разреза, разрешается бурить бескерновым способом, а дальше назначается колонковое бурение.

На интервалах колонкового бурения в первую очередь решается вопрос о применении простых и буровых снарядов и специальных буровых снарядов с подъемом керна без подъема бурильных труб. Сущность простых снарядов колонкового бурения в том, что они состоят из колонкового набора и колонны бурильных труб. Простой снаряд колонкового бурения на рис. 13 б.

При их использовании, при бурении, керн заходит в колонковую трубу и после заполнении колонковой трубы керном весь буровой снаряд поднимается на поверхность для извлечения керна, на что уходит значительное непроизводительное время, тем больше, чем больше глубина скважины.

К специальным снарядам относятся снаряды со съемными керноприемниками – ССК и снаряды (комплекты) с гидравлическим транспортом керна – КГК и аналогичные с пневмотранспортом керна или шлама – КПК, КШК.

А б в г

Рис. 13.

Снаряды ССК отличаются от простых тем, что они состоят из колонны специальных бурильных труб, имеющих такое же внутреннее сечение, как и у колонковой трубы. В колонковой трубе размещается тонкостенная керноприемная труба, в которую при бурении заходит столбик керна (рис. 13 в) После заполнения керноприемника керном с поверхности на тонком тросе в колонну бурильных труб спускается специальный ловитель, который захватывает головку керноприемной трубы и быстроходной лебедкой керноприемник с керном внутри бурильных труб поднимается на поверхность. Таким образом, вместо нескольких часов для спуско-подъемных операций при бурении глубоких скважин на излечения из скважины керна, потребуется несколько десятков минут. С учетом того, что снаряды ССК значительно дороже, чем простые снаряды, для бурения неглубоких скважин (примерно до 200 – 300 метров) выгоднее использовать простые снаряды, а для более глубоких выгоднее применять снаряды ССК.

При бурении снарядами с гидро или пневмо транспортом керна используется двойная колонна бурильных труб. Поток очистного агента подается к забою по зазору между наружными и внутренними трубами. На забое поток поворачивается и по внутренней колонне поднимается вверх, вынося на поверхность кусочки керна или керновой материал при бурении по обломочным породам. На поверхность выносится все 100% керна (или кернового материала) одновременно с процессом углубки скважины. При этом способе бурения вообще не тратится дополнительного времени на подъем керна, что позволяет резко увеличить производительность. Однако, высокая производительность возможна лишь при бурении в мягких и слабых породах, где порода легко разрушается и механически удаляется с забоя во внутреннюю трубу. Второе ограничение применения КГК, КПК сравнительно небольшая глубина скважин. Обычно принимается глубина скважин до 500 метров. Большая глубина может быть достигнута при использовании продувки в сочетании с кольцевыми пневмоударниками и компрессоров высокого давления (до 2,5 МПа).

Третий вариант выбора разновидностей бурения в зависимости от геологических условий связан с применением буровых снарядов (простых или специальных) с дополнительным забойным механизмом или специальным колонковым набором.

В специальных случаях могут применяться:

- механизмы, создающие ударные импульсы на породоразрушающий инструмент (ПРИ): а)) при бурении с промывкой – гидроударники, б) при бурении с продувкой или бурении с пеной – пневмоударники;

- забойный винтовой гидравлический двигатель;

- специальные колонковые наборы для получения кондиционного керна в сложных геологических условиях.

Ударные импульсы на забой при вращательном бурении используются для решения ряда задач:

- возможность бурить вертикальные строго прямолинейные скважины за счет того, что при этом не нужна осевая нагрузка на ПРИ, буровой снаряд весит в скважине как отвес и не искривляется, как при вращательном бурении с осевой нагрузкой;

- увеличить скорость бурения за счет дополнительного ударного разрушения породы, особенно при пневмоударном бурении, где скорость может увеличиться в 2 – 3 раза, (при бурении с гидроударном бурении скорость повышается незначительно);

- при высокочастотным гидроударном бурении значительно уменьшается трение резцов о породу и керна в колонковой трубе. Это позволяет бороться с заполированием алмазных коронок и самозаклиниванием керна в колонковой трубе.

Забойный винтовой гидравлический двигатель малого диаметра может применяться при бурении и геологоразведочных, и разведочных нефтегазовых скважин.

Особенность применения забойных двигателей в том, что колонна бурильных труб в процессе бурения не вращается, а вращается только породоразрушающий инструмент – долото или колонковая труба с коронкой. При бурении нефтегазовых скважин забойные двигатели применяются очень широко. При бурении геологоразведочных скважин малого диаметра мощность забойного двигателя недостаточна для эффективного бурения. Однако, возможность бурить без вращении колонны труб с забойным двигателем успешно используется для направленного бурения, когда трассу скважины нужно отклонить в нужную стороны на нужный угол. Забойный двигатель, включенный в снаряд на «кривом переходнике» позволяет качественно управлять направлением трассы скважины.

- Специальные колонковые наборы для получения кондиционного керна в неблагоприятных геологических условиях (размываемые, рассыпающиеся, слоистые, трещиноватые, разрушенные, раздробленные, перемежающиеся и.т.п. породы). За счет специальных конструкций или за счет специальной технологии (обратная циркуляция промывочной жидкости) такие колонковые наборы защищают керн от разрушения за счет размывания, вращения колонковой трубы, разрушения резцами коронки. Поскольку для геологов получение полноценного керна имеет первостепенное значение, этот вопрос будет детально рассмотрен на практических занятиях.