Технология бескернового бурения.

Сос.

1. — линия максимальной углубки,

2. — линия минимальной углубки,

3. ―зона неудовлетворительной очистки забоя (независимой от расхода),

4. — зона недостаточной очистки забоя (зависимая от расхода).

Рис 29.

Смысл зависимостей, показанных на графике, заключается в том, что для каждого конкретного случая бурения: — сочетание «коронка – порода», вид очистного агента ,его расход и частота вращения, - существует максимальная величина углубки за оборот (скорости бурения), прямо зависящая от величины осевой нагрузки — Сос.Линия - 1 максимальной углубки соответствует полной очистке забоя от разрушенной породы. Однако, в реальных условиях бурения из-за несовер­шенной конструкции резцов или слишком высокой скорости вращения коронки и некоторых других факторов часть разрушенной породы остается на забое независимо от расхода очистного агента, мешает эффективному бурению и результат получается в зоне неудовлетворительной очистки забоя (ниже линии максимальной углубки). В самых тяжелых условиях бурения ре­зультат оказывается на линии минимальной углубки - 2 (также не зависимо от расхода очистного агента). Когда величина расхода очистного агента недостаточна для своевременного удаления шлама с забоя, тогда результат оказывается ниже линии минимальной углубки в зоне недостаточной очистки забоя и теперь достаточно увеличить расход очистного агента, чтобы поднять скорость бурения до линии минимальной углубки. Следовательно, существует минимально необходимая величина расхода очистного агента, меньше которого шлам удаляется недостаточно и мешает бурению, Простое увеличение расхода повышает скорость бурения до линии минимальной углубки а дальнейшее повышение расхода ничего хорошего не дает. Это хорошо подтверждается экспериментами при алмазном бурении, для однослойных коронок - рис 30а и для импрегнированных - рис 30б. Для последних, даже желательно оставлять на забое некоторое количество шлама нужного для лучшего обнажения алмазов за счет опережающего износа матрицы. Большой расход выносит весь шлам, обнажение алмазиков ухудшается и скорость бурения чуть падает. Слишком большой расход может быть вреден во всех случаях, вызывая гидроподпор, снижающий осевую нагрузку, размывая керн или способствуя самозаклиниванию керна.

Vм. Vм.

а. Q б. Q

Рис 30.

Бескерновое бурение – это когда порода разрушается по всей площади забоя скважины, в отличие от колонкового (кернового) бурения, когда порода разрушается по кольцевой площади и в центре забоя остается неразрушенная порода, которая по мере углубки скважины образует столбик породы – керн. При бескерновом бурении керн не получается. Однако бескерновое бурение широко применяется при бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые, занимая до 30% от всего объема бурения таких скважин.

Геологоразведочные скважины проходятся для получения полной, достоверной, прямой информации о залежи полезного ископаемого, что может быть обеспечено только получением керна. Поэтому при геологоразведочном бурении (в отличие от бурения эксплуатационных скважин), бескерновым способом может проходиться лишь часть скважины, а наиболее ответственные, важные для геолога интервалы – подход к полезному ископаемому и, безусловно, по самому полезному ископаемому практически всегда ведется колонковым способом. В большинстве случаев геологоразведочные скважины бурятся комбинированно - там, где геологу не требуется получать керн (хорошо изученная часть разреза или заведомо известно, что там пустые породы и.т.п.) он задает или разрешает бескерновое бурение, где геологу нужна полная и точная информация обязательно задается колонковое бурение. Обычно верхние интервалы разведочных скважин, представленные хорошо изученными или заведомо пустыми породами, проходят бескерновым способом, а далее переходят на колонковое бурение.

Широкое применение бескернового бурения геологоразведочных скважин объясняется двумя причинами. Во-первых, за двумя исключениями, бескерновое бурение быстрее и дешевле чем колонковое, поскольку не требуется тратить время и средства на подъем керна, во-вторых,- и при бескерновом бурении получается, хотя и не такая полная и точная, но всеже достаточная для приблизительной оценки разреза, геологическая информация за счет сбора частиц разрушенной породы (шлама).

Первое исключение, когда колонковое бурение эффективнее, чем бескерновое – это бурение комплектами КГК в мягких и полускальных породах скважин глубиною до 500 метров. Второе исключение – бурение в наиболее твердых породах Х1 –Х11 категорий по буримости, где проходка на любой породоразрушающий инструмент (долото или коронку) не превышает нескольких метров и бурение коронками, когда площадь разрушаемой породы значительно меньше, эффективнее (быстрее и дешевле) бескернового.

Разновидности бескернового бурения.

Бескерновое бурение применяется практически в любых породах (исключения породы Х11 категории), но приемы разрушения мягких и скальных пород принципиально различаются. В мягких породах вращающийся инструмент легко внедряется и срезает слой породы, т.е. разрушение породы происходит ее резаньем. В скальных породах порода лучше разрушается при ударных нагрузках за счет скалывания и дробления. Иногда (в геологоразведочном бурении очень редко) в скальных породах, используя алмазные долота, породу разрушают комбинированно – резаньем, скалыванием, раздавливанием. Таким образом, в бескерновом бурении выделяется два варианта: бурение резаньем в мягких породах лопастными долотами или пикобурами и дробяще-скалывающее воздействие в скальных породах шарошечными долотами (имеются дисковые или фрезерные долота скалывающе-режущего действия, но они не получили широкого применения).

8.4.1. Бурение долотами режущего действия (лопастные долота, пикобуры).