3.1. Відбір і вивчення керна

В умовах ударного буріння, яке нині застосовують в Україні ли­ше в окремих випадках, відбір зразків розбурених порід здійснюють за до­помогою долота. Вийняте із свердловини долото ретельно оглядають і на­липлі до його щік шматочки породи збирають і вивчають.

Якщо долото не виносить шматочків породи (у разі буріння в крихких, а іноді й у твердих породах), застосовують однотрубний грунтоніс з про­бовідбірником чи спеціальну желонку. Ґрунтоносом рідко вдається взяти зразок породи завдовжки понад 10 см, що становить усього 5 % пройдено­го за довбання інтервалу розрізу.

В умовах роторного і турбінного буріння для відбору зразків порід за­стосовують обладнання з колонковими долотами. Колонкові долота дають можливість в процесі проходки свердловини відібрати зразки порід у тому стані і в тій послідовності, в якій вони залягають у надрах. Такі долота роз-бурюють вибій по периметру кола, залишаючи незруйнованою внутрішню частину породи, яку називають керном.

Принципова схема приладу показана на рис. 3.1.

Для буріння свердловин з відбором керна застосовують здебільшого чо-тиришарошкові долота, які розбурюють породу на вибої свердловини по ко­лу. Стовпчик породи, що залишається під час буріння, поступово входить у кернову трубку, яка у верхній частині обладнана зворотним клапаном. Цей клапан призначений для того, щоб не допустити руху промивальної рідини в кернову трубку, що дає змогу запобігти витисканню промивальною рідиною із неї керна. В міру того як керн входить у кернову трубку, зворотний кла­пан відкривається і з трубки виходить рідина. Загальна довжина приладу для відбору керна 6—9 м, діаметр залежить від діаметра свердловини, в якій відбирається керн. Фланець, на якому тримається кернова трубка, має отво­ри, завдяки яким промивальна рідина рухається у просторі між керновою трубкою і кожухом колонкового снаряда. У нижній частині кожуха є отвори, через які промивальна рідина виходить із колонкового снаряда, охолоджує долото і рухається вгору. Після того як буріння з відбором керна закінчено, розпочинають підіймати колонковий снаряд на поверхню поступовим роз­гвинчуванням бурильних труб. Під час руху колонкового снаряда догори керн заклинюється лопатками керновідривача, якими грунтоніс обладнаний у нижній частині. Принципова схема керновідривача показана на рис. 3.2. Заклинений керн відривається із суцільної породи на вибої свердловини і підіймається на поверхню разом з приладом.

У практиці буріння свердловин з відбором керна найчастіше викори­стовують у нафтогазоносних регіонах колишнього СРСР, нині СНД, ко-

лонкові прилади конструкцій об'єднання "Красно-дарнафта" і ГрозНДІ (рис. 3.3, 3.4).

Повнота винесення керна в умовах буріння колонковим долотом залежить від багатьох гео­логічних і технічних причин.

Геологічні причини:

1. зцементованість гірських порід, в яких про­ водять відбір керна. У слабозцементованих і не- зцементованих гірських породах (наприклад, у пі­ ску) відсоток винесення керна малий, із середньо- і надто добре зцементованих порід він значно збільшується. Якщо дотримуватися технологічних параметрів буріння з відбором керна, то винесення керна із пісковиків має бути повним, тобто сто­ відсотковим. У сильно міцних породах, таких, як магматичні породи, винесення керна переважно високе;

2. тектонічна перем'ятість гірських порід. Як­ що в гірських породах є багато площин ковзання і породи розшаровуються поверхнями цих площин, може бути часткове висипання уламків порід із кернової трубки під час підіймання бурового інст­ рументу;

3. у глинистих відкладах винесення керна мо­ же зменшуватися в результаті так званого самоза- місу глинистого розчину: внаслідок того що глини розчиняються промивальною рідиною, вона стає більш в'язкою, густина її також збільшується, а відсоток винесення керна зменшується.

Технічні причини:

1. застосування старого і неякісного облад­ нання; зношення окремих деталей приладу в про­ цесі відбора керна, наприклад зворотного куль­ кового клапана, керновідривача тощо;

2. неякісне (некваліфіковане) складання при­ ладу для відбору керна. Складання колонкового снаряда має здійснювати безпосередньо буровий майстер або майстер вахти (зміни). Слід проводити перевірку здатності роботи усіх рухомих вузлів ко­ лонкового снаряда;

Рис. 3.3. Прилад для підіймання керна конструкції об'єднання"Краснодарнафта":

1 — циліндр із зворотним кульковим клапаном; 2 — з'єдну­вальна муфта; 3 — керноприймальна трубка; 4 — штуцер кріплення колонкового долота; 5— керновідривач; 6— коронка колонкового долота

3) у процесі буріння свердловин з відбором керна потрібно ретельно дотримуватися технологічного режиму буріння (тиск на вибої бурового ін­струменту, швидкість проходки свердловини, швидкість і тиск циркулюю­чої промивальної рідини).

Відібраний керн підіймають на поверхню і детально вивчають. Якщо керн сильно запресований в керноприймальній трубці (Ґрунтоносі), то від­гвинчують верхній вузол приладу разом з дренажним клапаном і витиска­ють керн за допомогою гідравлічного преса. Якщо не вдалося вийняти керн із ґрунтоноса за допомогою гідравлічного преса, то вилучають керн із кернової трубки (ґрунтоноса) пропусканням через неї водяної пари. Якщо і таким способом не вдалося витиснути керн із ґрунтоноса, то останній розрізають газовим різаком по усій довжині і вилучають керн. Керн є наба­гато дорожчим і важливішим порівняно із вартістю ґрунтоноса. Під час відбору керна на буровій обов'язково повинен бути присутній представник геологічної служби.

Залежно від літологічного складу порід сучасними колонковими доло­тами можна відібрати керн в обсязі 40—90 % пройденого інтервалу.