Колонковое и керновое бурение - Технология алмазного бурения скважин

Технология алмазного бурения скважин

 

Буровой скважиной называется цилиндрическая горная выработка в земной коре, характеризующаяся относительно малым диаметром по сравнению с  её  длиной. Элементы буровой  скважины – устье, ствол скважины, обсадные трубы (по необходимости), ось скважины, кольцевой забой, керн, забой сплошной, стенки скважины.

По целевому назначению, в зависимости от характера решаемых задач, буровые скважины подразделяются на геологоразведочные (стратиграфические, картировочные, структурные, опорные, поисковые и разведочные), эксплуатационные и взрывные.

Горными породами называются различные сочетания минералов, возникающих совместно в определенных условиях. По происхождению горные породы разделяют на магматические, осадочные, метаморфические и др. Наличие в каждой группе примесей разного состава и происхождения влияет на физико-механические свойства (твердость, прочность, хрупкость и т.д.) горной породы. Буримость пород измеряется величиной углубки скважины в данной породе за единицу чистого бурения. Буримость – величина переменная и зависит от физико-механических свойств пород (механическая прочность, твердость и абразивность), стойкости породоразрушающего инструмента, состояния технологии бурения, организации труда, квалификации персонала.

Основным документом, которым руководствуется персонал при бурении разведочных скважин является геолого-технический наряд (ГТН). В наряде учитываются все геолого-технические параметры при бурении скважины и проведение геофизических (гидрогеологических исследований) в ней.

ГТН составляется на бурение каждой глубокой скважины или группы мелких скважин, имеющих сходные геолого-технические условия бурения. Забуривание и бурение скважины без ГТН запрещается.

Геолого-технический наряд состоит из трёх основных частей: геологической, технико-технологической и исследовательской. Геологическую и исследовательскую части ГТН составляет геолог участка, технико-технологическую часть -технический персонал (инженер-технолог, инженер по бурению и др.). В процессе бурения, особенно при бурении глубоких, искусственно направленных и других скважин, бурящихся в сложных условиях или на недостаточно изученных площадях, составители ГТН уточняют и заполняют фактический разрез, проставляют категорию пород по буримости и выход керна, вносят коррективы в технические и технологические параметры.

ГТН утверждается главным инженером  и выдаётся до начала бурения скважины для руководства и исполнения.

Высокооборотное алмазное колонковое бурение

Понятие «Алмазное высокооборотное бурение» включает в себя определенный диапазон применяемых в практике бурения частот вращения бурового снаряда.

 По этому признаку в настоящее время выделяют следующие виды бурения:

·  низкооборотное (до 300 мин-1);

·  на повышенных частотах вращения (до 700 мин-1);

·  высокооборотное (свыше 700 мин-1).

Анализ этих понятий показывает, что появление каждого из них связано с определенной стадией развития техники и технологии алмазного бурения. Если при использовании станков и бурильных колонн старых типов можно было бурить в основном с применением оборотов до 300 мин-1, то второй вид алмазного бурения появился при переходе на бурение коронками малых диаметров, что позволило повысить частоты вращения в сравнении с применяемыми ранее. Затем, с появлением станков типа СКБ  и АБ, позволяющих применять частоты вращения до 1500 мин-1, было введено понятие «высокооборотное бурение».

Исходя из этого, «алмазное высокооборотное бурение» есть процесс, проходящий на высоких частотах вращения бурового снаряда (более 700 мин-1), что и является основной особенностью проходки скважин этим способом.

Основы взаимодействия алмазной коронки и горной породы

При передаче на алмазную коронку нормальной осевой нагрузки и крутящего момента, вследствие волнистости и шероховатости каждого из элементов пары, соприкосновение их происходит на отдельных «пятнах», сосредоточенных на вершинах выступов.