7.1. Безнасосное бурение

Безнасосное бурение применяется в самых " тяжелых " условиях, когда вы­ход керна практически равен 0.

Применяется в мягких породах, когда в результате расхаживания бурового снаряда создается призабойная обратная циркуляция жидкости, позволяющая до­биться 90 ÷ 100 % выхода керна.

Безнасосное бурение применяется только при наличии в скважине столба жидкости, высотой несколько превышающей длину колонкового снаряда. Если в скважине нет грунтовых вод, то необходимо периодически подливать туда воду или глинистый раствор в зависимости от устойчивости пород в стенках скважины. На рис.14 показана схема работы снаряда при безнасосном бурении.

Режим бурения безнасосным способом.

Частота расхаживания снаряда (подъема - опускания над забоем) зависит от характера породы. Чем выше буримость породы, тем чаще нужно расхаживать снаряд. Рекомендуемое число двойных ходов снаряда в минуту (частота расхажи­вания) составляет от 10 ÷ 15 в песчаниках до 40 ÷ 60 в песках.

Высота подъема снаряда над забоем не превышает 10 см.

Осевая нагрузка на коронку в мягких породах составляет 150 ÷ 250 дан и 200 ÷ 400 дан в породах типа известняков, песчаников.

Число оборотов бурового снаряда устанавливается из расчета средней окружной скорости коронки 0,6 ÷ 0,8 м/с.

Углубка за рейс в мягких породах 1 ÷ 1,5 м, а при хорошем выходе керна – 2,5 ÷ 3 м.

Заклинивание керна производится: в мягких породах – затиркой всухую на 10 ÷ 20 см при прекращении расхаживания и повышенном давлении на забой, в твердых породах – шламом, скапливающимся над керном при остановке вращения и расхаживания снаряда.

Рис. 14. Схема работы снаряда при безнасосном бурении:

1 – коронка; 2 – колонковая труба; 3 – переходник; 4 – ниппель; 5 – шаровой клапан;

6 – шламопроводящая трубка; 7 – отверстия; 8 – ограничительная шпилька;

9 – бурильная труба

7.2. Двойные колонковые трубы «Донбасс нил»

Предназначены для бурения угольных месторождений в породах II - VI ка­тегорий по буримости. Данные трубы имеют на наружной колонковой трубе ко­ронку, а на внутренней керноприемной трубе штамп. При бурении по мягким углям или слоям II - IV категории штамп за счет тарельчатых пружин опережает наружную коронку на 2 - 3 мм и " штампует" керн. При переходе в твердые угли или породы под действием реакции со стороны забоя тарельчатые пружины сжи­маются и керн обрабатывается коронкой.

Заклинка керна в трубах Донбасс НИЛ осуществляется за счет увеличения осевой нагрузки на невращающийся снаряд перед его подъемом. При этом керн в нижней части деформируется и расклинивается на выступе штампа (рис. 15).

Трубы Донбасс НИЛ-I применяются для бурения пластов простого строе­ния, сложенных углем любого петрографического состава.

Трубы Донбасс НИЛ-II используются для бурения угольных пластов слож­ного строения при повышенном метаморфизме угля и вмещающих пород.

Рис. 15. Двойные колонковые снаряды «Донбасс НИЛ»:

а - «Донбасс НИЛ-I» б - «Донбасс НИЛ-II» в - «Донбасс НИЛ-III»:

1 - переходник; 2 колонковая труба; 3 - упорный подшипник; 4 - тарельча­тые пружины; 5 - клапан; 6 - керноприемная труба; 7 - штамп; 8 - наруж­ная коронка; 9 -фрикцион; 10 - верхняя обойма вибратора; 11 - нижняя невращающаяся обойма вибратора

Трубы Донбасс HИЛ-III предназначены для бурения угольных пластов сложного строения при низкой степени метаморфизма.

Режимы бурения трубами «Донбасс НИЛ» диаметром 76 мм следующие:

Осевая нагрузка, в КН:

при бурении по углю 4÷6;

при пересечении твердых пропластков 7÷10.

Расход промывочной жидкости, м³/с (8,3- 11,7)* 10⁴.

Частота вращения, с^-1:

при работе с «Донбасс НИЛ-III» 1,7÷2,5;

на вибрационном режиме до 4,5.

Длина керноприемной трубы, м 0,8÷1,5.

7. 3. Бурение с гидротранспортом керна

При бурении поисково-съемочных скважин глубиной до 100 м в породах II - IV категории буримости с пропластками пород VI - VII применяется комплекс технических средств КГК -100. На рис. 16 приведена схема бурения с гидротранспортом керна.

Комплекс обеспечивает непрерывную транспортировку керна на поверх­ность обратным потоком промывочной жидкости, которая закачивается к забою по межтрубному кольцевому сечению специальной двойной бурильной колонны и возвращается на поверхность по центральному каналу вместе с керном. Выбу­ренная порода и керн улавливаются ложками керноприемного устройства, смон­тированного над передвижной емкостью, которая позволяет создать замкнутую систему циркуляции промывочной жидкости. В качестве промывочной жидкости используется вода. Бурение скважины выполняется без обсадки, так как стенки скважины не подвергаются эрозионному воздействию потока жидкости.

В состав комплекса КГК-100(300) входит самоходная гидрофицированная установка УРБ-2А-2ГК с подвижным вращателем и насосом НБ4-320/63.

Применение непрерывного транспортирования керна позволяет бурить скважину без извлечения из нее снаряда до полного износа коронок, что сокра­щает время проведения спуско-подъемных операций. В результате значительно повышается производительность по сравнению с другими способами бурения с отбором керна в подобных условиях. Выход керна составляет, как правило, 100%.

Применение комплекса КГК-100 предусмотрено с твердосплавными корон­ками диаметром 76; 84 и 93 мм.

Коронки диаметром 76 мм применяются для бурения однородных пород, диаметром 84 - вспучивающихся, неустойчивых пород, диаметром 93 мм - мощ­- ных толщ сыпучих отложений и плывунов.

Рис. 16. Общая схема бурения гидротранспорта керна: