Комплекс технических средств КГК-100 для бурения скважин с гидротранспортом керна

16.09.2020

СКБ ВПО «Союзгеотехника» разработан комплекс технических средств КГК-100 для бурения скважин с обратной промывкой и гидравлической транспортировкой керна при поисково-съемочных работах, геологическом картировании и разведке месторождений твердых полезных ископаемых в породах II—IV категорий по буримости с пропластками пород до VI— VII категорий. Комплекс обеспечивает бурение скважин на глубину до 100 м коронками диаметром 76 мм с использованием двойной концентрической колонны диаметром 73 мм для выноса керна диаметром 32—38 мм. В качестве промывочной жидкости используется техническая вода.

В процессе бурения промывочная жидкость подается через нагнетательную линию 2 промывочного сальника (рис. 77) в межтрубное пространство концентрической колонны и в 20 30 мм от забоя скважины поступает во внутреннюю колонну и, захватывая кери и шлам, поднимается по ней к промывочному сальнику, проходит через керноотводящую линию 5 и изливается вместе с керном и шламом в лотки керноприемника, установленного на передвижной емкости.

В состав комплекса КГК-100 входят: буровая установка УРБ-2Л-2ГК, бурильная колонна, твердосплавные коронки, промывочный сальник, грузоподъемные приспособления, система нагнетания и отвода промывочной жидкости, керноприемное устройство, передвижная емкость и стеллаж.

Буровая установка УРБ-2А-2ГК отличается от серийно выпускаемой Свердловским машиностроительным заводом им. Боровского установки УРБ-2А-2 в основном увеличенным диаметром отверстия подвижного вращателя и буровым насосом.

Увеличение параметра отверстия подвижного вращателя связано с увеличением диаметра отверстия шпинделя вращателя до 60 мм, который необходим для беспрепятственного выноса керна, а применение насоса НБ-320/63 исключило уменьшение подачи промывочной жидкости с увеличением давления в скважине и позволило нагнетать ее в строго дозированном количестве.

Бурильная колонна (рис. 78) состоит из наружных и внутренних труб. Наружные трубы бурильной колонны снабжены ниппелями и муфтами, соединяющимися посредством конических резьб. Внутренние трубы выполнены из легкого сплава; к их концам присоединены стальные наконечники с центрирующими ребрами вдоль образующей поверхности и торцовыми поверхностями выполненными в форме конуса и сферы. Внутренние трубы имеют возможность осевого перемещения относительно наружных. При сборке наружных труб в колонну внутренние трубы сопрягаются между собой по торцовым поверхностям втулок.

Для ликвидации зазоров между торцами внутренних труб, а также предотвращения их сжатия в результате неточности изготовления по длине, при сборке колонны применяются трубные винтовые компенсаторы, выполненные в виде разъемного корпуса, внутри которого по резьбе перемещается букса связанная шлицами со сменными трубками различной длины (рис. 79). Сжатие внутренних труб, расположенных ниже компенсатора, осуществляется путем вращения трубки. Компенсаторы включаются в состав колонны через 50—70 м. Герметичность соединений втулок достигается путем давления на них подпружиненной внутренней трубы промывочного сальника с усилием 70—140 кгс.
Комплекс технических средств КГК-100 для бурения скважин  с гидротранспортом керна

Твердосплавные коронки для бурения с гидротранспортом керна имеют три сектора, вооруженных восьмигранными резцами Г-53 из сплава ВК-8, и шламоотводящие наклонные каналы криволинейной формы, направление которых обеспечивает при вращении колонны перемещение шлама от наружного диаметра к его центру. Промывочная жидкость непосредственно на забой скважины не попадает, а поступает во внутреннюю колонну в 20—30 мм от торца коронки. Такая система «внутренней» промывки позволяет в значительной степени сокращать потери промывочной жидкости при бурении трещиноватых пород и осуществлять вынос керна даже в тех условиях, при которых применение обычного колонкового бурения с глинистым раствором сопровождается полной потерей циркуляции. Охлаждение резцов коронки достигается в основном промывочной жидкостью, поступающей под ее торец при периодическом расхаживании инструмента (бурильной колонны).

При бурении применяются коронки трех размеров: диаметром 76 мм без ребер и диаметром 85 и 92 мм с ребрами. Коронки диаметром 76 мм применяются для бурения устойчивых пород низких категорий, а также для перебуривания пропластков пород средних категорий. Ребристые коронки диаметром 85 мм используются для бурения пород II—IV категорий по буримости, склонных к обрушению и вспучиванию (песков, супесей, глин и т. д.). Ребристые коронки диаметром 92 мм применяются для забуривания скважин с разрезами особой сложности, представленными мощными толщами сыпучих отложений и плывунов, для последующего закрепления которых предусматриваются обсадные трубы диаметром 89 мм.

Элеватор совместно с подвижным вращателем, на шпинделе которого он смонтирован, предназначен для производства спуско-подъемных операций, наращивания бурильных труб и их свинчивания.

Элеватор обеспечивает безопасные условия работы путем отключения крутящего момента при отклонении корпуса от вертикали в процессе спуско-подъема и наращивания труб

Элеватор (рис. 80) состоит из корпуса 1, запорного кольца 2 проушины 3, траверсы 4 и шарниров 5. В центре траверсы установлено кольцо 6 с шестигранным отверстием, передающее крутящий момент, а в полые втулки шарниров 5 установлены стопорные пальцы 7 со штифтами 8. Полые втулки имеют сквозной косой паз 9, по которому может перемещаться конец штифта 8 в момент поворота корпуса с проушинами относительно траверсы.

Штифты 5, запрессованные в стопорные пальцы, позволяют им перемещаться только в продольном направлении. Повороту стопорного кольца препятствует шпонка 10. Таким образом повернутый корпус элеватора с проушинами относительно траверсы является отключенным от кольца 6 и не будет передавать крутящий момент при случайном включении вращения.

Элеватор позволяет поднять со стеллажа очередную бурильную трубу и произвести навинчивание (отвинчивание) на колонну. Затем шпиндель выводится из зацепления с элеваторов и навинчивается (отвинчивается) на верхний конец наращиваемой трубы.

Система нагнетания и отвода промывочной жидкости обеспечивает ее подачу в межтрубное пространство или центральный канал двойной колонны, а также регулирование интенсивности промывки. Система включает нагнетательный, керноотводящий и сливные рукава с вентилем. С целью ликвидации подклинивания керна в центральном канале применяют прямую промывку, изменение направления потока жидкости достигается поворотом рукоятки вентиля, установленного на платформе автомашины.

Керноприемное устройство предназначено для отбора кернового материала. Выбуренный материал поступает вместе с потоком жидкости из присоединенного к передней стенке рамы керноотводящего шланга в схемные перфорированные лотки, устанавливаемые на транспортере. Перемещение их после заполнения осуществляется поворотом штурвала. Устройство монтируется над передвижной емкостью.

Метод бурения скважин с гидротранспортом керна в настоящее время с наибольшим эффектом может применяться в породах, представленных суглинками, супесями и глинами с пропластками обводненных песков мощностью до 10 м и необводненных песков мощностью до 40 м с редкими включениями щебня и гальки и пропластков пород высоких категории. Сильная трещиноватость пород, подстилающих эти толщи и являющихся причиной поглощения промывочной жидкости при обычном способе бурения, не вызывает осложнений при данном методе.

Неблагоприятными для созданного комплекса являются геологические разрезы со значительной насыщенностью валунно-галечным материалом или пропластками пород VIII—IX категорий, а также с мощными (более 15 м) зонами обводненных песков.

Новый метод бурения скважин в соответствующих геологических условиях должен обеспечить замену колонкового бурения с призабойной циркуляцией промывочной жидкости и с промывкой глинистым раствором, а также частично шнековое и вибрационное — бурение скважин глубиной до 30—50 м.

При монтаже установки следует обеспечить горизонтальность ее положения и предотвращения сдвига в процессе бурения. Несоосность скважины и вращателя затрудняет свинчивание бурильных труб, вызывает повышенный износ резьбовых соединений, повышает крутящий момент при бурении. Из этих же соображений не рекомендуется вторично монтировать буровую установку над скважиной для ее забуривания.

В процессе наращивания бурильной колонны торец патрубка внутренней трубы должен находиться в пределах от +5 до -20 мм от торца муфты. При меньшем выходе внутренней трубы из наружной соединение может потерять герметичность из-за отсутствия стыковки концов патрубков. Если патрубок внутренней трубы выступает над торцом муфты более чем на 5 мм, то происходит смятие внутренней колонны из-за отсутствия свободного хода ее.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна