Керноотборные снаряды для роторного способа бурения.

Керноотборочные инструменты, вспомогательные приспособления и устройства контроля отбора керна.

В различных районах нашей страны бурение разведочных скважин на нефть и газ ведут в существенно различных геологических условиях и разны­ми способами бурения. Керн отбирают ротором или забойными двигателями, для чего промышленность выпускает несколько типов керноотборных снарядов и турбодолот, бурильных головок и коронок. Кроме того, в ряде районов стра­ны изготовляют и применяют керноотборный инструмент своей (местной) конструкции.

С целью облегчения работы с керноотборными снарядами и турбодолотами используют специальные вспомогательные приспособления и устройства. Вспомогательный инструмент поступает с заводов вместе с керноотборным инструментом; иногда его изготавливают на буровых предприятиях.

Для контроля процесса отбора керна, помимо информации о параметрах режима бурения, целесообразно знать, как идет выбуривание и поступление керна в керноприемник. Такие устройства и приборы из практики бурения с отбором керна известны, но серийно они почти не выпускаются.

Рассмотрим кратко наиболее распространенные в отечественной и зару­бежной практике керноотборные инструменты, вспомогательные приспособле­ния и устройства для контроля отбора керна.

Керноотборные снаряды для роторного способа бурения.

Керноотборный снаряд "Недра" предназначен для отбора керна увеличенного диаметра при бурении роторным способом [21, 24, 35]. Во ВНИИБТ разработана серия таких снарядов следующих размеров: 203/100, 164/80, 138/67, 122/52 (числитель — наружный диаметр снаряда, знаменатель - диаметр керна). Серийно выпускаются снаряды "Недра" с шифром КД11-190/80 для отбора керна диаметром 80 мм в скважинах диаметром 190 и 214 мм.

Устройство керноотборного снаряда КД11-190/80 показано на рис. 17. Снаряд выпускается двухсекционным, но можно отбирать керн одной, двумя, тремя секциями и более. Наружный диаметр корпуса снаряда 164 мм с толщи­ной стенки 23 мм. Наружный диаметр керновой трубы 102 мм, внутренний - 89 мм. Длина керноотборного снаряда 16 200 мм, керновой трубы - 14500 мм.

Рис. 17. Керноотборный снаряд "Недра" КД11-190/80.

Корпуса секций соединены между собой переводником. На верхней секции имеется переводник на бурильные трубы, на нижней секции — переводник на бурильную головку. Эти переводники могут быть заменены центраторами диа­метром 186 или 210 мм, что позволяет центрировать снаряд в скважине.

Рис. 18. Шаровая подвеска.

1 – переводник верхний; 2 – подвеска; 3 – шар; 4 – седло клапана; 5 – труба кернорвателя; 6 – корпус; 7 – муфта; 8 – переводник нижний; 9 – переводник кернорвателя; 10 – кернорватель цанговый; 11 – башмак; 12 – кернорватель рычажковый.

1 – к винту; 2 – к керновой трубе; 3 – седло; 4 – подшипник; 5 – втулка; 6 – штифт.

Рис. 19. Бурипьная головка КУК (М).

1 – присоединительная муфта; 2 – корпус; 3 – промывочное отверстие; 4 – твердосплавный зуб.

Керноприемник снаряда состоит из керновых труб, имеющих с одной сто­роны ниппельную резьбу, с другой — муфтовую. Соединяются керновые трубы муфтами - центраторами, в которых есть вытачки для установки кернодержателей.

Верхней керновой трубой керноприемник снаряда привинчивается к регу­лируемой подвеске муфтой-центратором или к шаровой подвеске, изображен­ной на рис. 18. В муфте-центраторе или в шаровой подвеске размещается сед­ло под шаровой клапан или под клапан-эжектор.

Внизу керновая труба керноприемника соединена с компоновкой кернорвателей и башмаком. Компоновка кернорвателей имеет несколько модификаций кернорвателей (рычажковый, цанговый, цанговый эксцентричный) и может из­меняться в соответствии с отбираемыми горными породами. Внутри кернопри­емника размещен керноотметчик, показывающий при выемке керна, весь ли керн извлечен.

Для отбора керна керноотборным снарядом "Недра" разработана гамма бурильных головок, позволяющих получить керн из горных пород всех типов, за исключением самых слабоустойчивых и рыхлых.

В мягких породах керн отбирают лопастной бурильной головкой КУК, по­казанной на рис. 19. Бурильная головка КУК режущего действия состоит из корпуса и присоединительной муфты. Корпус имеет три ступенчатые лопасти, армированные твердосплавными зубьями. Лопасти к керноприемной полости направлены тангенциально. Промывка забоя осуществляется через девять от­верстий между лопастями.

Серийно выпускаются бурильные головки двух размеров: КУК-187, 3/80М и КУК-212, 7/80М.

Из малоабразивных мягких пород с пропластками пород средней твердо­сти керн отбирают восьмишарошечной бурильной головкой 17ВК режущего дей­ствия. Конструкция головки показана на рис. 20. Состоит бурильная головка 17ВК из корпуса и присоединительной муфты, сваренных между собой. В па­зах корпуса на четырех осях размещено по одной скважинообразующей и по одной кернообразующей шарошке. Оси записывают последовательно одна в дру­гую и последняя запирается болтом. Шарошки и оси сменные. Вооружение шарошек твердосплавное.

Эти бурильные головки серийно выпускаются двух размеров: 17В-К187, 3/80МС, 17В-К212, 7/80МС. Бурильные головки 17В-К для скважин меньшего диаметра сконструированы с четырьмя шарошками.

Из пород средней твердости керн отбирают трехшарошечными бурильными головками 6ВК режуще-дробящего действия с преобладанием резания. Как видно на рис. 21, бурильная головка 6ВК имеет три цапфы, направленные нару­жу. На цапфах на усиленных шаровых подшипниках установлены шарошки в форме сферы. Вооружение шарошек твердосплавное. Режущие кромки зубьев специально ориентированы.

Серийно выпускаются головки 6В-К187, 3/80C3, 6В-К212, 7/80СЗ. Опытными партиями выпускаются головки диаметром 158,7 м и меньше. Шарошки в таких головках имеют опоры из одного шарикового, двух радиальных и тор­цового подшипников скольжения.

Керн из абразивных пород средней твердости, перемежающихся с тверды­ми, отбирают алмазными бурильными головками КР. Конструкция бурильной головки КР показана на рис. 22, основные данные приведены в табл. 2.

Головки КР, как и все остальные головки, армированные естественными или синтетическими алмазами, микрорежущего действия. Рабочие органы го­ловки выполнены в виде торца, разбитого на секторы. На секторах имеется многорядная система концентрических выступов, однослойно армированных естественными алмазами. Для перекрытия забоя смежные секторы взаимно смещены. Промывка осуществляется через отверстия между выступами.

Для отбора керна из продуктивных, глубокозалегающих интервалов гор­ных пород средней абразивности применяют бурильные головки КИ. Они арми­рованы естественными алмазами, импригнированными в матрице толщиной 6,5 мм.

Рис. 22. Бурильная головка КР. Рис. 23. Бурильная головка ИСМ (23Н-К). 1 -корпус; 2 - матрица; 3 - промы- 1 - корпус; 2 - промывочное отверстие; вочное отверстие 3 - штабник

Керн из малоабразивных средних и мягких пород выбуривают бурильными головками КТСИ, которые однослойно армированы синтетическими алмазами.

Для отбора керна из пород средней твердости имеются бурильные головки ИСМ, армированные сверхтвердым материалом "Славутич", созданным Инсти­тутом сверхтвердых материалов. Головка ИСМ изображена на рис. 23. Голов­ка имеет на корпусе рабочую поверхность в виде тора, которая разделена на секторы. Промывка проходит через отверстия между секторами. Секторы армированы штабиками из материала "Славутич".

Бурильные головки из естественных и синтетических алмазов выпускают для скважин диаметром 188 и 212 мм.

Керн из горных пород средней твердости с пропластками твердых и твер­дых абразивных с вкраплениями крепких отбирают бурильными головками 21П-К с вооружением соответственно СТ (фрезерованный зуб) и ТКЗ (твердо­сплавный зуб). Головки дробяще-скалывающего действия. Конструкция пока­зана на рис. 24.

Бурильные головки 21В-К диаметром 187,3 мм и более шестишарошечные, а диаметром 158,7 мм и меньше — пятишарошечные. Головки состоят из кор­пуса и присоединительной муфты. Корпус имеет внутреннюю секцию с цапфа­ми под шарошки, выбуривающие керн, и три наружные секции с цапфами под шарошки, разбуривающие периферийную часть забоя. Опоры внутренних шарошек состоят из одной радиальной и одной осе­вой опор скольжения. Опоры наружных шарошек имеют одну радиальную и две осевые опоры скольжения. Поверхность цапф наплавлена твердым сплавом. Про­мывочная жидкость проходит по круглым отверстиям между шарошками.

Бурильные головки 21В-4 имеют низ­кий керноприем и высокую прочность» Конструкция опор наружных шарошек обес­печивает постоянство диаметра скважины, так как при износе опор происходит само­установка шарошек.

Серийно бурильные головки 21В-К вы­пускают двух размеров - 187,3 и 212,7 мм. Бурильные головки 21В-К остальных раз­меров выпускают опытными партиями.

Отрыв керна, выбуренного бурильны­ми головками одного из рассмотренных типов, в керноотборном снаряде "Недра" осуществляется компоновкой кернорвателей. Компоновка состоит из кернорвателей цангового типа и кернорвателей рычажкового типа. Конструкция цанговых и рычажковых кернорвателей показана на рис. 25 и 26. Одновременно с кернорвателями в компоновку можно включать резиновый кернодержатель. При необходимости отрыв керна можно осуще­ствлять любым кернорвателем одного типа.

Основные преимущества керноотборного снаряда "Недра": а) увеличен­ный диаметр керна; б) наличие гаммы бурильных головок с низким керноприемом и рациональными промывочными отверстиями; в) жесткая конструкция корпуса и центрирование в скважине; г) секционирование до необходимой длины; д) промывка керноприемника перед отбором керна; е) обратная при необходимости промывка в керноприемнике; ж) вращающийся и невращающиеся керноприемники; з) удержание керна кернодержателем в каждой керновой трубе керноприемника; и) комбинирование различных кернорвателей и кернодержателей.

Данные преимущества снаряда "Недра" позволяют получить высокий про­цент выноса керна. На базе керноотборного снаряда "Недра" созданы и вы­пускаются унифицированные снаряды СКУ, "Силур" и "Кембрий".

Снаряд "Силур" предназначен для отбора керна в осложненных усло­виях, для чего обладает уменьшенным диаметром корпуса. Его размеры: 146/80, 127/67, 114/52. Остальные части снаряда "Силур" и бурильные голов­ки аналогичны снаряду "Недра".

Рис. 27. Керноотборный снаряд СК-190/80. 1 — переводник верхний; 2 — контрвтулка; 3 — головка корпуса; 4 — кольцо упорное; 5 — шарикоподшипник; 6 — кольцо регулировочное; 7 — шпиндель; 8 » корпус; 9 — сед­ло клапана; 10 — труба керноприемника; 11 — переводник нижний; 12— башмак; 13 — кернорватель цанговый; 14 — шарик диаметром 31,75 мм

Снаряд "Кембрий" служит для получения керна из трудноотбираемых горных пород (сыпучих, рыхлых, трещиноватых)- Для этого выбуривается керн увеличенного диаметра* Размеры снаряда "Кембрий" следующие:

172/100, 138/80, 122/67» Снаряд имеет уменьшенную длину керноприемной части и применяется в односекционном исполнении. С ним используются спе­циальные бурильные головки.

Керноотборный снаряд СК-190/80 конструкции ВНИИБТ применя­ют для отбора керна диаметром 80 мм роторным способом в скважинах диа­метром 188 и 212 мм. Используют снаряд с алмазными бурильными головка­ми; возможно применение его с шарошечными бурильными головками, пред­назначенными для снаряда "Недра". Устройство СК-190/80 показано на рис. 27.

Выпускался снаряд СК-190/80 в одно-, двух- и трехсекционном исполне­нии. Диаметр корпуса 164 мм, длина секции 9350 мм. Верхний переводник сна­ряда является центратором. Подвеска керноприемника осуществлена на упорнорадиальном шарикоподшипнике и регулируется кольцами. В снаряде приме­няют цанговый кернорватель, размещенный в башмаке керноприемной трубы.

Керноотборный снаряд СК-190/80, имея несколько упрощенную конструк­цию, обладает основными преимуществами, имеющимися у снаряда "Недра". Вынос снарядом СК-190/80 достигает 80 % и более [41]-

Керноотборный снаряд - двойной колонковый набор "Уфимец" (ДКНУ) применяют для отбора керна ротором из продуктивных пород, представленных слабосцементированными песчаниками, алевролитами, аргиллитами и пористыми трещиноватыми известняками [35]- Разработан снаряд ДКНУ в УфНИИ и выпускается серийно в размерах, указанных в табл. 3

Таблица 3.

На рис. 28 показано устройство керноотборного снаряда ДКНУ2 190/72. Снаряд ДКНУ односекционный, но может быть двухсекционным и более. К толстостенному корпусу сверху привинчен переводник, в котором размеще­ны опора керноприемника и переводник для соединения с бурильными труба­ми. Корпус с бурильной головкой соединен переводником-центратором.

Керноприемная труба привинчена к подвеске, вращающейся на пакете резинометаллических подпятников от турбобура. В подвеске находится шаро­вой клапан, что позволяет промывать керноприемник до бурения. В средней части керноприемной трубы имеется центратор. Это исключает продольный изгиб керноприемника.

Снизу к керноприемной трубе привинчен корпус с кернорвателями и кернодержателями. Компоновка кернодержателей в бурильной головке центриру­ется фонарем, который одновременно защищает керн от размывания потоком промывочной жидкости.

В снаряде ДКНУ используют цанговые и рычажковые кернорватели, по­казанные на рис. 29, 30. Кроме кернорвателей в компоновку входит резинометаллический кернодержатель, что обеспечивает удержание керна из любых горных пород.

Для отбора керна керноотборным снарядом ДКНУ применяют бурильные головки режуще-истирающего типа трех видов.

Конструкция бурильных головок изображена на рис. 31, а-г, основные данные приведены в табл. 4.

Бурильные головки к ДКНУ имеют куполообразный торец, что способст­вует их центрации на забое. Расположение промывочных отверстий исключа­ет размыв керна, но позволяет эффективно очищать забой от шлама и нор­мально охлаждать рабочие элементы бурильной головки.

Алмазные бурильные головки АКУ предназначены для отбора керна снарядом ДКНУ в однородных абразивных средах и твердых породах, залегающих глуб­же 1500 м. Коронка АКУ состоит из стального корпуса с ниппельной присо­единительной резьбой и твердосплавной фигурной матрицы, армированной алмазами.

Бурильные головки ТКПУ и ТКУ применяют для отбора керна снарядом ДКНУ из мягких и средних по твердости горных пород в сравнительно неглу­боких скважинах.

Головка ТКПУ включает в себя стальной корпус с присоединительной резьбой и самозатачивающуюся фигурную матрицу, которая армирована зубья­ми твердого сплава. Матрицу готовят методом порошковой металлургии в электроводородной печи.

Таблица 4.

Бурильная головка ТКУ состоит из стального цельнокованого или сварен­ного из двух частей корпуса. Рабочие элементы головки армированы твердо­сплавными зубьями, закрепленными методом чеканки. Чеканка зубьев усили­вается пайкой медью или латунью.

Керноотборным инструментом ДКНУ с алмазными и твердосплавными бурильными головками отбирают керн увеличенного диаметра. Так, из сква­жин диаметром 190 и 214 мм извлекают керн диаметром соответственно 72 и 94 мм. Это позволяет иметь высокий процент выноса керна, но отсутствие для снаряда ДКНУ шарошечных бурильных головок ограничивает область его использования.

Керноотборный снаряд КАЭ2 разработан во ВНИИБТ для отбора керна роторным способом бурения со съемочным керноприемником. Применя­ли снаряд КАЭ2 с четырехшарошечными бурильными головками 7В-К. Выбури­вали керн диаметром 40 или 48 мм в скважинах диаметром 190 м и керн диа­метром 60 мм в скважинах 214 мм. Основные данные снарядов КАЭ2 приведе­ны в табл. 5, а конструкция КАЭ2-172-190/48С показана на рис. 32.

Керноотборный снаряд КАЭ2 состоит из толстостенного корпуса, к кото­рому привернуты верхний и нижний переводники для соединения с бурильными трубами и бурильной головкой. Съемный керноприемник нижним торцом опи­рается на выступ бурильной головки, а верхней частью фиксируется шарико­вым узлом неподвижно в верхнем переводнике снаряда.

Устройство шарикового узла керноприемника следующее. Между керновой трубой и головкой под шлипс имеется телескопическое соединение, состоя­щее из наружной втулки с шариками и внутренней втулки с наружной кониче­ской поверхностью. Керноприемник в верхнем переводнике размещен с зазо­ром 1 мм. Для предохранения шариков от размыва между головкой и втулкой предусмотрена резиновая манжета. Промывочная жидкость проходит внутри головки и телескопического узла.

При посадке керноприемника в керноотборный снаряд телескопическое соединение сдвигается и шарики заклинивают керноприемник в верхнем пере­воднике. При съеме керноприемника шлипсом шарики легко сходят по кониче­ской поверхности и освобождают керноприемник.

Для предохранения керна от разрушения кернорватель Р16 снаряда КАЭ2 плавающего типа размещен в резиновой обойме.

Керноотборный снаряд 1В-ДК предназначен для отбора керна четырех- шарошечными бурильными головками 1В-К роторным способом бурения [35]. Основные параметры керноотборных сна­рядов 1В-ДК приведены в табл. 6, а кон­струкция снаряда 1В-ДК295 изображена на рис. 34.

Как следует из табл. 6, керноотбор­ный снаряд 1В-ДК может выбуривать керн диаметром 22 - 47 мм в скважинах диаметром 118-346 мм. Конструктивно снаряды 1В-ДК однотипны. Корпусом сна­ряда является обычная бурильная труба со стандартными замковыми муфтами на концах. Снизу к трубе привинчена буриль­ная головка 1В-К. На бурильную головку опирается шарикоподшипниковым узлом несъемный керноприемник. На керновую трубу керноприемника сверху привинчен шаровой клапан, а снизу — кернорватель рычажкового типа.

Таблица 6.

Бурильные головки 1В-К предназна­чены для отбора керна из средних пород с пропластками твердых. Состоит бурильная головка из четырех секций с са­моочищающимися коническими шарошками. Вершины шарошек армированы твердосплавными стержнями. Промывочные отверстия расположены над ша­рошками.

Керноотборный снаряд 1В-ДК с бурильной головкой 1В-К имеет следую­щие недостатки: а) маленький диаметр выбуриваемого керна; б) высокий кер- ноприем; в) нежесткое закрепление керноотборника в корпусе.

Из-за маленького диаметра керн частично ломается и размывается до по­ступления в керноприемник. Нежесткое закрепление керноприемника в корпу­се вызывает поперечные, продольные и вращательные колебания, что способ­ствует разрушению керна в керноприемнике. Вынос керна этим керноотборным инструментом в большинстве случаев низкий.

Помимо рассмотренных серийных керноотборных снарядов в отдельных нефтяных районах изготавливают и применяют керноотборные снаряды, в ко­торых учтена специфика отбора керна в местных геолого-технических услови­ях. Так, например, в Грозненском нефтяном районе для отбора керна в ослож­ненных условиях на глубине свыше 3000 м из слабосцементированных пород используют керноотборный снаряд КДЗ-140/56.

Устройство снаряда КДЗ-140/56 показано на рис. 35. Данным снарядом в скважинах диаметром 140 мм отбирают керн диаметром 56 мм. Керноотбор­ный снаряд КДЗ-140/56 используют с бурильной головкой режуще-истирающе­го типа. Бурильная головка усиленно армирована твердым сплавом.

Керноотборный снаряд имеет следующие особенности: а) кернорватель работает автоматически; б) керноприемник закрывается герметично; в) про­мывочные каналы позволяют прокачивать в промывочной жидкости различные наполнители для ликвидации поглощений в скважине.

Указанные особенности керноотборного снаряда КДЗ-140/56 позволяют отбирать керн из верхнемеловых и юрских отложений Северного Кавказа, из которых другими снарядами отбирают 8 —25 % керна [37].

С керноотборным снарядом КДЗ можно эффективно использовать одно- шарошечные бурильные головки [35]. Конструкция одношарошечной бурильной головки В-К140/42С показана на рис. 36. Предназначена бурильная головка В-К140/42С для отбора керна роторным способом бурения из неабразивных пород средней твердости. Она состоит из корпуса с цапфой под углом 20° и сферической шарошки на двух рядах шариков. Вооружена шарошка твердо­сплавными зубками Г23.

Рис. 37. Схема снаряда для совмещения отбора керна с опробованием пласта. а — отбор керна; б — опробование пласта; в — подъем керна и про­бы; 1 — бурильная труба; 2 — пакер; 3 — корпус опробователя пластов; 4 — седло; 5 — пружина; S — корпус керноотборно­го снаряда; 7 — керноприемник; 8 — шар; 9 — бурильная головка; 10 — кернорватель; 11 — пробоотборник; 12 — клапан; 13— фильтр; 14— манометр; 15— керн; 16 — нефть, газ или вода

Усиленные вооружение и опора одношарошечной бурильной головки, а также особенность кинематики работы позволяют успешно отбирать керн с повышенной механической скоростью бурения в глубоких скважинах.

В Пермском филиале ВНИИБТ разработан и в разведочных скважинах объединения Пермнефть испытан метод совмещения отбора керна с опробо­ванием пробуренного интервала [23]. При этом преследовалась цель получе­ния расширенной информации о продуктивных породах.

Изготовлен укороченный керноотборный снаряд с использованием буриль­ных головок и кернорвателей от снаряда "Недра" КД11-190/80. Схема снаря­да для совмещения отбора керна с опробованием пласта показана на рис. 37. Отбор керна и проб выполняют следующим образом.

Укороченный керноотборный снаряд с соответствующим типом бурильной головки наворачивают под опробователь пластов (ОПБ) конструкции ВНИИБТ и ведут бурение роторным способом. Пройдя необходимый интервал, в буриль­ные трубы сбрасывают пустой пробоотборник. Вскрытый интервал изолируют от вышележащих пород пакером путем создания давления в бурильных трубах.

Дальнейшим увеличением давления в бурильных трубах открывают кла­пан пробоотборника и создают депрессию на пласт и керн. Газ, нефть или вода из пласта и керна поступают в пробоотборник.

Снятием давления в бурильных трубах осуществляют распакеровку и под­нимают ОПБ с пробоотборником и керноотборный снаряд с керном. При приме­нении метода совмещения отбора керна с опробованием пластов на разведоч­ных площадях Пермской области вынос керна диаметром 80 мм составил 80 — 100 %.

Для отбора керна роторным способом бурения из твердых и крепких пород геологоразведочных скважин малых диаметров (до 151 мм) специальным конструкторским бюро Министерства геологии СССР разработано несколь­ко типов керноотборных снарядов и шарошечных бурильных головок [35]. Например, керноотборный снаряд ЭКС-112 предназначен для отбора керна диаметром 44 мм в скважинах диаметром 112 мм. Применяют этот снаряд с четырехшарошечными бу­рильными головками 6ДК-112Т и 6ДК-112К. Керноотборным снарядом 5КС-132А с бурильной головкой 6ДК-132К отбирают керн из крепких пород диаметром 60 мм в скважинах диаметром 132 мм.

В структурно-поисковых скважи­нах керн отбирают одинарными и двойными керноотборными снаряда­ми. С этими снарядами используют коронки, вооруженные твердым спла­вом ВК-6 и ВК-8. Коронки на заво­дах изготавливают диаметром 76; 93; 112, 132 и 151 мм или в мастерских геологопоисковых контор — диамет­ром 71; 73; 89; 97; 118; 140 и 145 мм [15]. Длина керноотборных снарядов для структурно-поискового бурения в большинстве случаев составляет 4-6,5 м.

Конструкции коронок с вооружением твердым сплавом разнообразны. По форме образования кольцевого забоя они подразделяются на обычные и ступенчатые. Число резцов, а также их форма из твердого сплава зависят от свойств горных пород, в которых отбирают керн. Вылет резцов составляет 1,5 — 2 мм на торцовой части и 0,5— 1 мм на калибрующих поверхностях. За­крепляют твердосплавные резцы в коронках чеканкой, паянием или спеканием методом порошковой металлургии.

Основные недостатки твердосплавных коронок заключаются в следующем [15]: 1) в невозможности бурения в горных породах с твердостью по штампу выше 250 кгс/мм , 2) в низком проценте (не выше 20) использования твердо­сплавных резцов; 3) в несовершенстве изготовления, вызывающем образова­ние микротрещин и выкрашивание резцов; 4) в несовершенстве конструкций коронок и твердосплавных резцов. Несмотря на указанные недостатки, отбор керна в структурно-поисковых скважинах значительно выше, чем в глубоких разведочных.

За рубежом отбор керна в разведочных скважинах на нефть и газ ведут роторным способом бурения. С керноотборными снарядами в большинстве случаев применяют алмазные коронки. Изготовляют керноотборный инстру­мент различные фирмы, но конструкция керноотборных снарядов и алмазных коронок этих фирм сходна. Поэтому рассмотрим несколько кернообразных снарядов и коронок американской фирмы "Кристенсен", выпускающей наибо­лее широкий ассортимент керноотборного инструмента.

На рис. 38 показан общий вид керноотборного снаряда серии 250 П. Фир­ма "Кристенсен" выпускает керноотборные снаряды серии 250П пяти разме­ров. В табл. 7 приведены основные данные снарядов 250П, взятые из "Композит-каталога нефтяного оборудования США на 1977 —1978 гг." Для бурения с отбором керна на море фирма изготовляет специальные керноотборные сна­ряды диаметром 114,3 мм под керн диаметром 54 мм и снаряды диаметром 158,7 мм под керн диаметром 76,2 мм. Кроме этого, фирма "Кристенсен" для отбора керна из скважин" малого диаметра выпускает керноотборный инстру­мент диаметром 89 мм, длиной 9144 мм под керн диаметром 44,5 мм.

Керноотборные снаряды разных серий фирмы "Кристенсен" по конструк­тивному исполнению во многом аналогичны, но отдельные узлы их существен­но различаются.

В верхнем соединительном переводнике снаряда серии 250П размещен полый корпус узла подвески керноприемника. Между верхним соединительным переводником и корпусом снаряда навернут центратор. Такой же центратор размещен между корпусом и алмазной коронкой. Центраторы лопастные спи­ральные, армированы твердосплавными вставками.

Керноприемная труба соединена с корпусом подвески штоком. Верхним концом шток опирается на однорядный шариковый подшипник. В нижней час­ти штока размещен шариковый обратный клапан. Керноприемник навернут на штоке, а нижний конец соединен с башмаком, в котором находится цанговый кернорватель.

С керноотборными снарядами фирмы "Кристенсен" используют гамму алмазных коронок соответствующих размеров. На рис. 39 изображены алмаз­ные коронки для отбора керна в горных породах четырех типов — от мягких до очень твердых и абразивных.

Таблица 7.

Помимо обычных керноотборных снарядов фирма "Кристенсен" выпуска­ет снаряды со съемными керноприемниками, снаряды, дающие ориентирован­ный керн, и снаряды с эластичным рукавом. Последние позволяют сохранять керн из любых горных пород в первоначальном состоянии.

На рис. 40 показана схема устройства и работы керноотборного снаряда с эластичным рукавом фирмы "Кристенсен" [11]. Снаряд состоит из телеско­пического соединения, двойного корпуса, керноотборника, эластичного рука­ва и полой штанги. К корпусу навернута специальная алмазная коронка.

Телескопическое со­единение имеет перевод­ник-шток и переводник- корпус. Они перемещают­ся на 600 мм и фиксиру­ются уступом. Низ переводника-штока имеет пру­жинное захватное устрой­ство и цанговый держа­тель, низ переводника- корпуса - сменные ка­либрованные промывоч­ные насадки и цанговый держатель.

Керноприемная тру­ба размещена в двойном корпусе и подвешена на шариковом подшипнике к переводнику-корпусу те­лескопического соедине­ния. Между корпусом снаряда и керноприемной трубой в сложенном сос­тоянии находится эластич­ный рукав. Верхним кон­цом эластичный рукав со­единен через шариковые подшипники с полой штан­гой. Штанга проходит через телескопическое со­единение и удерживается от движения вверх пружин­ным захватным устрой­ством, а от движения вниз — двумя цанговыми держателями. На забое снаряд промывают от шлама, бросают пробку с конусом и сдвигают те­лескопическое соединение. Полый шток получает воз­можность перемещаться вверх.

Бурение ведут без по­дачи бурильной колонны. Вращение от ротора керноотборному снаряду передается через шпонки телескопического соединения. Перепадом давления в калиброванных насадках создают необходимую осевую нагрузку и подачу сна­ряда. Керн поступает в керноприемную трубу и на него натягивается эластичный рукав.

После проходки интервала в 600 мм бурение останавливают, телескопи­ческое соединение сдвигают и бурение продолжают. По окончании рейса керн отрывают от забоя цанговым рвателем. Поступление керна сразу с забоя в эластичный рукав позволяет получать и сохранять керн из самых неустойчи­вых пород.

Поиск по сайту: