Технические факторы
Основной технической характеристикой отбора керна служит вынос керна Вк, то есть количественный показатель качества отбора в (%).
Bk=Hk/Hp •100%
где Нк – длина отобранного керна;
Нр – длина пройденного ствола скважины за рейс.
Вынос керна в значительной степени зависит от конструкции керноотборных снарядов, бурильных головок и коронок.
Для обеспечения высокого выноса керна керноотборное устройство должно соответствовать следующим техническим требованиям
Выбуривать керн достаточной прочности за счет увеличения диаметра;
• Обеспечение защиты керна от размыва струей бурового рас-
твора во время бурения;
• Сохранение керна в керноприемной трубе от воздействия её вращения, скручивания, вибрации, ударов и тд;
• Исключение всех видов колебаний корпуса инструмента и кер-
ноприемника;
• Обеспечение надежности захвата керна, его отрыва от забоя по окончанию рейса и удержанию в керноприемной трубе при подъеме из скважины.
Технический уровень керноотборного устройства определяется та- кими параметрами, как коэффициенты керноотбора и керноприема. Коэф- фициент керноотбора (кернообразования) К0 равен отношению диаметра выбуриваемого керна dk к диаметру скважины Dc
K 0 = d k
Dc
> 0,40.
Известно, что с увеличением диаметра керна – увеличивается его по- перечное сечение, а следовательно и прочность. По данным Брентли Д. Е. прочность керна из твердых пород пропорционально кубу его диаметра. Следует добавить, что K0 является главной технической характеристикой керноотборного устройства.
Коэффициент керноприема kп характеризует соотношение диаметра керна dk и расстояние от керноприема до забоя скважины h.
k n = d k
h
> 0,70.
В керноотборных устройствах с использованием шарошечных бу-
рильных головок Kn обычно равен 0,5-3,8.
Технологические факторы
Технология отбора керна включает планирование, контроль элемен- тов технологии геологической службой, выполнение технологических па- раметров и соблюдение их выполнения буровой вахтой.
К технологическим факторам следует отнести:
• Режим бурения;
• Качество подготовки забоя и ствола скважины;
• Выбор компоновки низа бурильной колонны (КНБК).
К фактору «режим бурения» отнесены не только параметры режима бурения, такие как осевая нагрузка, частота вращения, количество и каче- ство промывочной жидкости, но и показатели бурения, включающие про- ходку за рейс и механическую скорость бурения.
Повлиять на технические и технологические факторы возможно, поэтому рассмотрим их более подробно. Несмотря на то, что диаметр керна и расстояние от забоя до керноприемника оказывает существенное влияние на сохранность керна, самыми главными все же остаются осевая нагрузка, частота вращения, количество подаваемой промывочной жидкости, углубка за рейс Рассмотрим каждый из этих параметров более подробно.
Осевая нагрузка. При недостаточной осевой нагрузке происходит плохое внедрение резцов в породу, вследствие чего происходит падение механической скорости бурения и происходит увеличение времени рейса, т.е. увеличение времени воздействия на керн негативных факторов. При высокой осевой нагрузке возникает другая ситуация, когда резец чрезмерно внедряется в породу и образует трещины, которые в последствии приводят к разрушению керна. Так же в некоторых случаях при чрезмерной осевой нагрузке возникают продольные и поперечные колебания, и происходит потеря устойчивости бурового инструмента. Исходя из этого, осевая нагрузка должна подбираться таким образом, чтобы обеспечивать оптимальное усилие для внедрения резца.
Частота вращения. При недостаточной частоте вращения падает механическая скорость бурения, а время воздействия на керн увеличивается. Увеличение частоты вращения приводит к сокращению времени контакта зуба с породой, снижению механической скорости и возрастанию вибраций, как следствие, сохранность керна ухудшается. Выбор частоты бурения необходимо осуществлять, исходя из условий минимизации вибрации, но с сохранением приемлемой механической скорости.
Расход промывочной жидкости. Рассматривая влияние количества промывочной жидкости на сохранность керна, необходимо помнить, что это количество должно быть достаточным для нормальной очистки забоя от разрушенной породы и охлаждения инструмента. При несоблюдении такого условия время бурения увеличивается, и керн подвергается действию промывочной жидкости более длительное время. Увеличение расхода приводит к размыву керна и, как следствие, к его потере. Таким образом, расход промывочной жидкости должен быть минимален, но его должно хватать для выполнения основных задач, возлагаемых на очистной агент в процессе бурения.
Проходки за рейс. Как видно из графика уменьшение выхода керна практически прямо пропорционально проходке за рейс. Это связано, прежде всего, с длительностью воздействия на керн негативных факторов вибрации и потока промывочной жидкости, а так же собственного веса керна. С увеличением длины проходки за рейс увеличивается вероятность заклинивания и истирания керна. Для минимизации этих факторов необходимо, как минимум, использовать двойные колонковые снаряды. Практически свести к минимуму эти факторы позволит использование снарядов со съемными и эластичными керноприемниками.