7.2.2. Технологический инструмент сск и ксск

Б у р и л ь н ы е т р у б ы С С К (табл. ) отличаются наружной и внутренней гладкоствольностью, что необходимо для свободного перемещения керноприемника внутри труб и для максимального приближения наружного диаметра колонны труб к диаметру скважины с целью уменьшения их изгиба от осевой нагрузки при бурении. Трубы изготавливаются без высадки концов, имеют наружную и внутреннюю слабоконическую трапецеидальную резьбу. Наличие двух упоров резьбы в соединении обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по виткам и большую герметичность (рис. , табл. ). Трубы ССК изготавливаются из легированной стали 38ХНМ со следующими механическими свойствами: предел текучести – 540 МПа; относительное удлинение – 12 %.

Для обеспечения безаварийной работы бурильной колонны ССК необходимо выполнять ряд технологических ограничений:

• осевая нагрузка на коронку не должна превышать для ССК-46 - 1400 даН, для ССК-59 - 1700 даН м для ССК-76 - 2000 даН;

• не допускается бурение в скважинах, склонных к образованию больших каверн и пустот;

• при переходе с обычного бурения на ССК диаметр верхнего интервала скважины не должен превышать для ССК-46 - 65 мм, для ССК-59 - 80 мм и для ССК-76 - 90 мм, что обеспечивается при необходимости обсадкой этого интервала; забуривание скважин в наносах трубами ССК не допускается;

• при постановке отклоняющих клиньев искривление ствола скважины не должно превышать для колонн ССК-46 -17 на 1 м, для ССК-59 - 15' на 1 м и для ССК-76 - 11 на 1 м.

Транспортировку труб на буровые следует выполнять только в пакетах ПУТ. Бурильные свечи ССК рекомендуется собирать длиной не более 13,5 м, при увеличении до 18 м необходимо в вышке или мачте обеспечить дополнительную опору на высоте, равной половине длины свечи. На каждой последующей скважине порядок спуска труб в скважину должен меняться на противоположный.

Б у р и л ь н ы е т р у б ы К С С К - 7 6 имеют конструктивное отличие от труб ССК-76. Соединение труб в свечи выполняется муфтами, а свечи между собой - муфтово-замковым соединением (рис. ). Трубы имеют внутреннюю высадку с обоих концов. Наружная поверхность муфт и замков упрочнена термообработкой ТВЧ. Муфта замка навинчивается на верхний конец свечи, имеет прорези для подкладной вилки механизма РТ-1200М и кольцевую проточку под кольцевой элеватор ЭК-20. Ниппель нижнего конца трубы имеет прорези под вилку труборазворота.

Характеристика резьбы трубы и замкового соединения КССК-76

Тип ……………………………………………………….. трапецеидальная

Диаметр, мм …………………………………………………… 64,5

Конусность …………………………………………………….. 1:16

Шаг, мм ………………………………………………………. 6

Высота профиля, мм ………………………………………….. 1,2

Угол профиля, градус ……………………………………….. 10

Бурильные трубы КССК-76М имеют приварные детали замка. Общая длина трубы увеличена с 4,5 до 6,2 м, что позволило сократить число резьб в комплекте. Наружная поверхность приварных концов замка упрочнена износостойким покрытием, обеспечивающим почти одинаковый ресурс с трубой. Исключены муфты для соединения труб. Подъем свечей выполняется с полуавтоматическим элеватором ЭН-2-20 за наголовники. Колонковый набор (рис. ) состоит из съемного керноприемника, извлекаемого за канат через бурильные трубы после наполнения его керном, и наружного колонкового набора (табл. ). В состав наружного колонкового набора входят алмазная коронка 10, расширитель 8, колонковая труба 5 и два верхних переходника. Этот снаряд поднимается из скважины вместе с бурильными трубами при смене алмазной коронки.

Съемный керноприемник имеет следующие узлы: кернорватель 9, керноприемная труба 6, подшипниковый узел 4, сигнализатор самозаклинивания керна 3, запорный узел 1 с головкой в виде грибка, за который извлекается керноприемник. Кернорватель пружинного типа 9 включает в себя кольцо, корпус с конусной проточкой и упорное кольцо.

Керноприемник вводят в открытую бурильную колонну, зажатую на устье трубодержателем. Он спускается в жидкости под действием силы тяжести. Для ускорения доставки керноприемника к забою, практикуют досылку его напором промывочной жидкости. Скорость погружения керноприемника составляет 100 м за 2-3 мин в вертикальной скважине. Момент постановки керноприемника в рабочее положение на забое отмечается характерным звуком от удара об упорное кольцо и

кратковременным ростом давления жидкости на манометре насоса. Если скважина с поглощением жидкости и, в связи с этим, сухая, то спуск керноприемника производится на овершоте лебедкой Л-5. Отсоединение овершота на забое выполняется втулкой, которая фиксирует защелки в открытом положении.

Для извлечения керна нужно отвинтить корпус кернорвателя от керноприемной трубы. При смене кернорвательного кольца следует из корпуса предварительно извлечь упорное пружинное кольцо. Керноприемная труба в колонковом наборе подвешена на штоке подшипникового узла, благодаря чему она остается неподвижной при бурении. При срыве керна наружная колонковая труба перемещается вверх относительно керноприемной трубы и сжимает пружину штока. При этом торец корпуса кернорвателя упирается в коронку и основное усилие срыва керна воспринимается не тонкостенной керноприемной трубой, а наружным снарядом.

Для предотвращения истирания керна при его подклинивании в наборе предусмотрен сигнализатор 3, содержащий резиновые манжеты, которые, сжимаясь от осевого усилия при самозаклинивании, увеличиваются в размере и перекрывают кольцевой зазор, тем самым прекращают поступление промывочной жидкости к забою. Повышение давления отмечается манометром бурового насоса.

Фиксацию съемного керноприемника от перемещения вверх при бурении выполняет запорный узел, состоящий из двух стопоров I, разжимаемых пружиной. При подъеме керноприемника овершотом на стопоры надвигается возвратная втулка и они углубляются в корпус.

В рабочем положении один из стопоров своей верхней боковой гранью упирается в выступ на торце переходника на бурильные трубы. За счет этого вращение бурового снаряда передается только верхней части подшипникового узла и исключается проворачивание керноприемника в опорном кольце 2. Опорное кольцо 2 ограничивает своим верхним торцом ход керноприемника вниз и центрирует его в верхней части. В нижней части снаряда в корпусе расширителя установлен стабилизатор 7.

Схема прохождения промывочной жидкости через колонковые наборы ССК и КССК - прямая, т.е. промывка из бурильных труб проходит к забою по зазору между наружной и керноприемной трубами, контактируя с керном только ниже кернорвателя. От забоя вся жидкость возвращается по затрубному зазору.

При эксплуатации набора необходимо периодически проверять работу его отдельных узлов.

1. Наличие зазора ( = 2...4 мм) между торцом корпуса кернорватедя 2 и уступом алмазной коронки 1 (рис. ). Это требуется для свободного прохода промывочной жидкости из межтрубного зазора под торец коронки. Зазор устанавливается путем ввинчивания штока на необходимую величину в корпус подшипникового узла керноприемника. При его проверке керноприемник должен упираться своим посадочным буртом в опорное кольцо. Если зазор выдержен, то извлекают керноприемник и затягивают контр гайку на штоке.

2. Наличие обязательного люфта между стопорами и торцом рэлитового переходника (см.рис. ). Этот зазор (2-3 мм) необходим для свободного выведения стопоров из рабочего положения при извлечении съемного керноприемника. Зазор проверяется путем перемещения керноприемника, находящегося в рабочем поло­жении в колонковой трубе, со стороны кернорвателя до упора стопоров в торец переходника. Наличие зазора гарантируется при изготовлении деталей по размерам, указанным в чертежах. При отсутствии зазора необходимо сменить рэлитовый переходник или опорное кольцо.

3. Надежность работы кернорвателя зависит от степени износа корпуса кернорвателя, кольца и внутреннего диаметра алмазной коронки. Например, керн при сильно изношенной коронке по внутреннему диаметру может не пройти через новое кольцо. Для проверки работы узла необходимо, перед спуском керноприемника, убедиться что кусок керна (20-25 см), поднятого в последнем цикле от руки проталкивается через кольцо, но при обратном движении он заклинивается кольцом. Кроме того, при перемещении кольца без керна в нижнее положение до сжатия паза оно не должно выходить из корпуса более 4 мм.

4. Четкость работы подшипникового узла. При нормальном состоянии подшипников, наличии в них смазки и отсутствии перетяжки пружины подвески керноприемная труба должна свободно от руки вращаться в вертикальном положении. Резиновые манжеты сигнализатора самозаклинивания не должны иметь рваных краев и остаточной деформации формы.

Н а б о р С С К – 5 9 Э В используется в составе комплекса ССК-59 в сложных геолого-технических условиях, где обычный съемный керноприемник ССК, не обеспечивает нужных требований по отбору керна (рис. ).

Для лучшего сохранения керна в наборе применена частичная обратная циркуляция жидкости путем ее эжектирования с забоя в керноприемную трубу. Жидкость из бурильных труб поступает на забой по межтрубному зазору до опорного кольца 5 и резинового уплотнения 3 далее по центральному каналу последовательно к вибратору и эжектору. С забоя часть промывочной жидкости вместе с мелкими частицами шлама и керна подсасывается в керноприемную трубу, а остальная часть поднимается по за трубному зазору.

Техническая характеристика набора ССК-59ЭВ

Наружные диаметры, мм:

- алмазной коронки …………………………………………………… 59,0

- колонковой трубы…………………………………………………….. 56,0

- керноприемной трубы ………………………………………………. 42,0

Внутренние диаметры, мм:

- алмазной коронки ……………………………………………………. 35,4

- колонковой трубы ………………………………………………….. 45,0

- керноприемной трубы ………………………………………………. 37,0

Длина, мм :

- съемного кернопрмемника ………………………………………… 3932

- кернопрмемной части ……………………………………………… 2660

Коэффициент эжекции:

- при расходе жидкости 40 д/мин и диаметре сопла 5 мм …….. 0,4

- при расходе жидкости 19 л/мин и диаметре сопла 3,5 мм …… 0,6

Частота колебаний бойка вибратора, уд/сек:

- при расходе жидкости 40 л/мин …………………………………… 50

- при расходе жидкости 19 л/мин …………………………………… 30

Масса, кг:

- съемного кериоприемника ………………………………………… 16,9

- колонкового набора в сборе ………………………………………. 44,3

- бойка……………………………………………………………………. 0,6

Набор в своем составе, в зависимости от геолого-технических условий, может содержать только эжекторный узел, узел вибратора или же оба узла вместе. Сигнализация самозаклинивания керна выполняется за счет перекрытия центрального отверстия во втулке 4 подпружиненным штоком 2 при перемещении его вместе с наружной колонковой трубой вниз относительно заклиненной керноприемной трубы. Усилие для перемещения штока регулируется за счет предварительного поджатая пружины гайкой 1 и рекомендуется изменять от 200 даН (для слабосцементированных пород) до 400 даН (для трещиноватых пород). При посадке керноприемника в рабочее положение на опорное кольцо 5 (после его спуска) шток 2 за счет инерционных сил и давления промывочной жидкости перемещается вниз к отверстию во втулке, при этом давление на манометре указывает о дохождении керноприемника до забоя.

Перед спуском набора необходимо проверить соответствие размера эжектора расходу промывочной жидкости:

- при расходе 6,710^-4 м³/с (40 л/мин) устанавливается сопло с отверстием 5 мм и смеситель с каналом 9 мм;

- при расходе 2 10^-4 м³/с (19 л/мин) - сопло 3,5 мм и смеситель - 7 мм.

Зазор между соплом и торцевой поверхностью смесителя должен быть в пределах 5...7 мм. Груз вибратора закреплен на пружине и благодаря этому может перемещаться при засорении кольцевого зазора напором промывочной жидкости в нижнее положение - в зону увеличенного кольцевого зазора.

К о л о н к о в ы й н а б о р С С К – 5 9 Н Б предназначен для использования при бурении направленных скважин. Сохранение заданной трассы обеспечивается введением в колонковый набор ССК-59 дополнительно двух центраторов с диаметром 59,2 мм, расположенных равномерно по длине набора.

К о м п л е к т С С К – 5 9 3 Н используется для забуривания наклонных скважин под углом до 60°. Бурение таких скважин обычным снарядом ССК-59 затруднено ввиду увеличения времени на доставку керноприемника и овершота к забою из-за дополнительного трения их о лежачий бок скважины. С целью увеличения скорости их доставки предусмотрены утяжелитель с массой 11,5 кг для съемного керноприемника, специальный овершот с центрирующими дисками и утяжелителем, устьевой центратор троса с роликами и патрубком для отвода жидкости, центратор для труб при их извле­чении, устанавливаемый на трубодержатель ТР2-12,5.

К о м п л е к с ы С С К - 4 6 Г и С С К – 5 9 Г предназначены для алмазного бурения разведочных горизонтальных скважин протяженностью (глубиной) 300 м в монолитных и трещиноватых горных породах УП-1Х и частично Х категорий по буримости с промывкой скважины технической водой, безглинистыми и эмульсионными растворами (табл. ).

Благодаря стабильно высокому выходу керна бурение разведочных скважин в подземных условиях с использованием ССК-Г позволяет сократить объемы проходки горных выработок. Вследствие уменьшения числа спуско-подъемных операций увеличивается производительность бурения и повышается безопасность труда буровой бригады. Лучше сохраняется устойчивость стенок скважины и повышается дос­товерность ее опробования.

В составе комплексов ССК-46(59)Г используются лебедка Л-5, бурильные трубы, коронки, кернорвательные кольца, ключи и аварийный инструмент комплексов ССК-46(59). Особую конструкцию, отвечающую условиям бурения горизонтальных скважин со съемными керноприемником, имеют колонковый набор и овершот; в комплексе имеется также герметизатор троса, устанавливаемый на конце трубы при гидродосылке овершота к забою скважины, рама для крепления направляющего ролика и герметизатора, пробка-ниппель для присоединения элеватора.

Транспортировка съемного керноприемника к забою и досылка овершота к керноприемнику после наполнения его керном производят давлением промывочной жидкости от насоса. Извлечение овершота с керноприемником выполняется тросом лебедки Л-5. Конструкции съемного керкоприемника и овершота отличаются наличием резинового поршня. Съемный керноприемник имеет сигнализатор самозаклинивания керна золотникового типа, перепускное устройство, для направления жидкости к забою после постановки керноприемника в рабочее положение. Как сменный узел в керноприемник может вводиться эжекторная приставка. Овершот также имеет перепускное устройство для снятия давления потока жидкости при дохождении его до керноприемника и для перепуска жидкости под поршнем при извлечении овершота.

Досылка и извлечение бурильных труб осуществляют с помощью лебедки станка кольцевым элеватором за пробку-ниппель при соответствующей талевой оснастке.

К о л о н к о в ы е н а б о р ы Н К – 7 6 и С С Г - 7 6 являются дальнейшим совершенствованием съемного керноприемника общего назначения КССК-76. Набор НК-76 имеет гидравлический сигнализатор посадки керноприемника в рабочее положение. В конструкции сигнализатора самозаклинивания керна исключены малонадежные резиновые манжеты.

В верхнюю часть съемного керноприемника ССГ-76 встроен высокочастотный гидроударник, от которого ударные импульсы передаются через наружную колонковую трубу алмазной коронке. При самозаклинивании керна удары воспринимаются и керноприемной трубой, благодаря чему интенсифицируется процесс разрушения породы, увеличивается проходка на керноприемник.

Техническая характеристика ССГ-76

Глубина бурения, м …………………………………………………… 1000

Расход промывочной жидкости, дм/мин ………………………….. 70-90

Перепад давления, МПа …………………………………………….. 1,2-1,5

Энергия удара, Дж …………………………………………………… 8-12

Частота ударов, Гц ……………………………………………………. 33-45

Ресурс работы, ч ………………………………………………………. 600

Масса, кг ………………………………………………………………… 44

С ъ е м н ы й к е р н о г а з о н а б о р н и к К Г Н С предназначен для отбора керна хрупких углей и размываемых пород, а также отбора газа из угольных пластов путем задавливания опережающего алмазную коронку штампа (применяется в составе комплекса КССК-76). Проходка угольных пластов без подъема буриль­ной колонны снижает вероятность геологических осложнений и аварий.

Штамп связан с подшипниковым узлом пакетом тарельчатых пружин, который обеспечивает автоматическое регулирование величины опережения относительно торца коронки от +5 до -7 мм в зависимости от твердости породы. Максимальная осевая нагрузка на штамп составляет 450 даН.

Техническая характеристика КГНС

Диаметр наружный, мм ………………………………………………. 51

Диаметр керна, мм ……………………………………………………. 33

Длина керноприемной части, мм …………………………………… 1000

Объем газосборника, м³ . …………………………………………… 1,110^-3

Общая длина, мм …………………………………………………….. 6855

Масса, кг ………………………………………………………………. 38

С ъ е м н ы й к е р н о п р и е м н и к «Конус» используется для отбора керна в хрупких углях и в неустойчивых размываемых породах методом штампования (применяется в составе комплекса КССК-76 и КССК-76М). Регулирование величины опережения штампа относительно торца алмазной коронки (от +8 до -2) осуществляется автоматически тарельчатыми пружинами в зависимости от сопротивления породы.

Техническая характеристика керноприемника «Конус»

Диаметр наружный, мм ………………………………………………. 51

Диаметр керна, мм ……………………………………………………. 33

Тип наконечника ………………………………………………. штамп кольцевой

Длина керноприемной части, мм …………………………………… 1595

Общая длина, мм …………………………………………………….. 6860

Масса, кг ………………………………………………………………….43