§ 3. Отработка коронок и технология бурения с удалением продуктов разрушения промывкой

Бурение вновь спущенной коронкой должно начинаться при пониженной подаче инструмента до полной приработки коронки в течение 6—8 мин. В период приработки коронки осевая нагрузка, частота вращения и промывка доводятся до рациональных для данных условий значений. По мере притупления резцов осевая нагрузка может быть увеличена до значений, допускаемых техническими условиями эксплуатации коронок.

Продолжительность рейса определяется либо по рейсовой ско

рости бурения, либо необходимостью сохранить керн, длиной колонковой трубы, наконец, стойкостью коронки.

По окончании углубки в каждом рейсе скважина должна быть тщательно промыта (очищена от шлама), а керн заклинен и сорван у забоя. Способ заклинивания зависит от характера проходимых пород и применяемых средств.

При бурении рыхлых и мягких пород заклинивание керна производят затиркой породы в коронке при медленном вращении снаряда с пониженной осевой нагрузкой и без промывки («всухую») в интервале углубки 10—20 см с отрывом (расхаживанием) бурового снаряда через каждые 3—5 см углубки. Перед затиркой керна рекомендуется через бурильные трубы забросить в буровой снаряд шарик, который перекроет промывочный канал в переходнике БС, что предохранит керн от выдавливания из колонковой трубы столбом промывочной жидкости при подъеме снаряда.

Керн более твердых, но трещиноватых или раздробленных пород, а также монолитных при отсутствии кернорвательного устройства заклинивают кусочками дробленного достаточно твердого материала (стекла, кварца) или сечкой из мягкой проволоки (алюминия, меди). Засыпка заклиночного материала делается через БТ двумя порциями по 100—150 см³. Сперва засыпают порцию более мелкого материала с размером частиц 1,5—2,5 мм, а затем — более крупного с размером частиц до 3—5 мм. После засыпки каждой порции рекомендуется включать промывку и прокачивать жидкость в течение 1—2 мин, а после засыпки последней порции — до тех пор, пока заклиночный материал не запрессуется в зазор между керном и коронкой, при этом давление на манометре насоса резко повысится. Срыв керна производится кратковременным включением вращения станка при небольшой нагрузке на коронку и непрек- ращающейся подаче промывочной жидкости. Срыв керна проверяется подъемом снаряда на высоту 20—30 см и плавным опусканием на забой. Если при этом давление на манометре упадет, то керн не заклинился и операцию заклинивания следует повторить.

В случае использования специального кернорвательного устройства, включаемого в компоновку БС, для заклинивания керна следует резко приподнять снаряд на высоту 5—10 см без вращения. При срыве керна на указателе веса снаряда должен быть скачок в показаниях. В противном случае керн оказывается не сорванным. Для его заклинивания необходимо при этом использовать заклиночный материал.

§ 4. Технология бескернового бурения

В породах мягких и средней твердости наиболее производительным является бескерновое бурение, осуществляемое долотами режущего (РД), режуще-скалывающего (РДС), а иногда и режуще- истирающего действия (РИД). Углубка за рейс в этом случае

ограничивается только стойкостьк) ПРИ, а отсутствие керна позволяет вести бурение на форсированном режиме.

Компоновка бурового снаряда. Буровой снаряд при бескерновом бурении состоит из долота, УБТ и БТ, присоединяемых к ведущей бурильной трубе (рис. 8.2). Выбор типа долота осуществляется в зависимости от геолого-технических условий бурения

Рис. 8.2. Компоновка бурового снаряда для бескерно- вого бурения:

1 — долото; 2 — УБТ, J, 5,6,7 — муф- то-замковые соединения; 4 — бурильная труба; Я —ведущая труба; 9 — сальник-вертлюг

скважин и, прежде всего, от свойств пород. При бурении в рыхлых несвязных и связных, но мягких пластичных породах от I до IV категории по буримости (пески, суглинки, глины) наиболее рационально применять долота РД типа М (двухлопастное) и пи ко* Суры, в особенности долота с гидромониторными насадками. При бурении в связных более твердых породах III—IV категорий по

буримости (сланцы, глинистые, песчаники с глинистым и известняковым цементом, мел, уголь, алевролиты, аргиллиты, известняки и др.), в многолетнемерзлых или в породах с перемежающейся твердостью применяют долота РСД типа МС, ступенчатого типа или «крупного скола» и комбинированные долота РСИД. Наконец, для бурения в еще более твердых породах VII—VIII категорий по буримости могут применяться долота РИД.

Осевая нагрузка на долото подбирается в соответствии с характером пород и величиной контактйой (опорной) поверхности вооружения долота по формуле

G₀*KSJ>_{B ш}, (8.5)

где G₀ — осевая нагрузка, даН; S_K — площадь контактной поверхности породоразрушающих элементов долота, см²; Р_вш — твердость породы, определяемая при вдавливании штампа, да11/см², К— коэффициент пропорциональности, зависящий от забойных условий работы долота и изменяющийся от 0,3 до 1,6.

Коэффициент К следует определять для каждого конкретного случая, что достаточно сложно. Поэтому рекомендуются ориентировочные значения удельной осевой нагрузки для определенных типов долот и пород (на 1 см длины Лезвия долота): для долот РД и РСД при бурении в несвязных и связных породах III—IV категорий по буримости 80—200 даН/см; при бурении в породах V—VI категорий по буримости — 150—250 даН/см; для долот РСИД и РИД осевая нагрузка подбирается из расчета 300—900 даН на 1 см диаметра долота в зависимости от твердости пород и прочности долота. Обычно при диаметрах долот от 76 до 151 мм величина осевой нагрузки колеблется от 15 до 50 кН на долото.

Частота вращения долота играет также существенную роль в технологии бурения — с ротором этого параметра механическая скорость бурения возрастает. Однако практически частота вращения ограничивается уровнем приводной мощности, прочностью бурового инструмента и возможностью возникновения осложнений. Поэтому реально при бурении долотами РД и РСД частоту вращения рассчитывают, исходя из окружной скорости в пределах 0,8—1,6 м/с по формуле (7.21).

Интенсивность удаления продуктов разрушения обычно вычисляют, исходя из скорости восходящего потока v_Bn в кольцевом пространстве между стенкой скважины и бурильными трубами, с площадью поперечного сечения 5_{К П} по формулам

3. или (8.4).

Для долот РД и РСД при бурении в рыхлых несвязных и связных мягких породах рекомендуется скорость восходящего потока в пределах от 0,4 до 1,2 м/с. Практически скорость движения промывочной жидкости должна быть достаточной для выноса довольно крупных частиц шлама (до 10 мм), но при бурении по

малоустойчивым породам восходящий поток жидкости не должен размывать стенок скважины.

Отработка долот должна осуществляться при рациональных значениях параметров режима бурения и соблюдении правил эксплуатации ПРИ. Отработку долот при бурении без отбора керна ведут до заметного снижения рейсовой скорости, если продолжительность рейса не ограничивается какими-либо другими факторами.

При бурении пород средней твердости после спуска долота необходимо промывать скважину и осторожно прорабатывать ее призабойную часть, обычно сужающуюся к концу предыдущего рейса, в течение 4—5 минут. За это время прирабатывается спущенное на забой новое долото.

При бурении сильно трещиноватых пород осевую нагрузку следует уменьшать на 25—30% против расчетной для монолитных пород. При бурении абразивных или трещиноватых пород частоту вращения долота целесообразно также снижать.

При бурении мягких рыхлых пород особенно эффективно работают долота с гидромониторными насадками (соплами). Образующиеся высоконапорные струи размывают породу в забое и обеспечивают эффективную очистку лопастей долота и забой от шлама.