Содержание к диссертации
Введение
2. Анализ существующего положения по отбору кернового материала при бурении скважин роторным способом.Постановка задач исследований 9
3. Промысловые исследования влияния основных факторов на вынос и качество керна 25
3.1. Исследование влияния геологических факторов 25
3.2. Исследование влияния технических факторов 39
3.3. Исследование влияния технологических факторов 61
3.4. Исследование влияния качества промывочной жидкости на вынос керна 65
3.5. Исследование влияния количества отрывов от забоя и квалификации исполнителей работ 67
4. Разработка некоторых вопросов методики по выбору колонковых систем 75
4.1. Оценка геологических условий бурения 77
4.2. Методика выбора рациональных конструкций колонковых устройств и их элементов 78
4.3. Определение рационального вооружения и оптимальной осевой нагрузки на бурголовку режуще-истирающего типа 84
4.4. Выбор оптимальных параметров режима бурения и проходки на бурголовку 88
4.5. Определение оптимального диаметра керна при отборе его режущим типом бурголовок 91
4.6. Определение оптимальных мест установки центраторов в компоновке для бурения с отбором керна 95
5. Разработка технических средств для отбора керна по соьершенст-ьо-ьанию бурения с отбором керна 103
5.1. Разработка рациональных конструкций элементов колонковых систем 103
5.2. Разработка новых колонковых систем для различных пород 112
5.3. Разработка способа и устройства для поиска коллектора и отбора из них керна в процессе долбления 117
5.4. Разработка технических средств для отбора проб флюидов из пласта при бурении с отбором керна 121
6. Промышленная проверка разработанных мероприятий и экономическая эффективность их внедрения 126
6.1. Повышение эффективности серийных колонковых систем 126
6.2. Внедрение рациональных конструкций элементов колонковых систем 128
6.3. Промышленная проверка новых колонковых систем 132
6.4. Промышленная проверка эффективности гозоотборника, а также способа и колонкового устройства для поиска коллектора и отбора из него керна в процессе долбления. 136
6.5. Экономическая эффективность внедрения разработанных рекомендаций 139
Основные выводы и рекомендации 141
Литература 146
Приложения
- Исследование влияния технических факторов
- Методика выбора рациональных конструкций колонковых устройств и их элементов
- Разработка новых колонковых систем для различных пород
- Внедрение рациональных конструкций элементов колонковых систем
Введение к работе
Основным направлением одиннадцатой пятилетки перед нефтяной промышленностью является доведение добычи нефти до объема 620-645 млн.тонн, а газа до 640 миллиардов кубометров. Планируемая задача может быть выполнена только путем коренного технического перевооружения отрасли, значительного увеличения объема бурения, открытия новых крупных месторождений нефти и газа и ускоренного ввода их в эксплуатацию. Для успешного открытия новых нефтяных и газовых месторождений намечается повышение результативности разведочных работ и сокращение сроков строительства разведочных и поисковых скважин.
Повышение результативности разведочных работ и значительное сокращение сроков строительства разведочных и поисковых скважин может быть достигнуто за счет повышения выноса керна, улучшения его качественного состояния, а также оптимальной отработки колонковых снарядов и бурголовок. Известно, что основной комплекс информации, характеризующий продуктивные горизонты геологического разреза, дает керновый материал. Поэтому объем бурения с отбором керна до настоящего времени значителен, а затраты времени и средств в несколько раз превышают затраты на бурение ствола скважины сплошным забоем.
Актуальность проблемы. В последние годы в области техники и технологии бурения с отбором керна проделана большая работа, в результате которой были созданы эффективные колонковые снаряды типа НДІШ-І64 ("Недра"), позволившие в устойчивых породах значительно повысить процент выноса керна. Однако, в мягких неустойчивых и трещиноватых породах существующие технические средства и технологические приемы недостаточно эффективны, о чем свидетельствуют результаты бурения с отбором керна в нефтедобывающих об"единениях Северного Кавказа за период 1970-1982годов (табл.2.1). Из приведенных данных,характеризующих общее состояние проблемы на текущий период видно,что вынос керна остается на довольно низком уровне.Если же рассматривать результаты отбора керна из различных по крепости и устойчивости пород,то общая картина будет более разительной. Так, если из устойчивых пород средний вынос керна существующими колонковыми снарядами достигает 70-100%,то из неустойчивых сла-босцементированных и трещиноватых пород,основных продуктивных отложений Северного Кавказа,он не превышает 10-30%.Прй этом происходит потеря наиболее интересной,с точки зрения продуктивности,части пласта, что искажает результаты разведочных работ.
Следовательно,дальнейшее совершенствование техники и технологии бурения с отбором керна позволит: повысить его вынос,улучшить качественное состояние,сократить количество долблений и,как следствие,будет способствовать получению качественной информации по проходимому разрезу,сокращению сроков строительства скважин,открытию новых месторождений и ускоренного ввода их в эксплуатацию.
Цель работы. Повышение эффективности колонкового бурения в слабо-сцементированных и трещиноватых породах за счет совершенствования технических средств,режимов бурения и технологии их обработки.
Основные задачи исследований
Анализ существующего положения по отбору керна при бурении скважин роторным способом.
Промысловые исследования по оценке влияния основных факторов геологических,технических,технологических и организационных на вынос и качество керна.
Разработка методики по выбору колонковых систем в зависимости от геологических условий бурения,конструкции колонковых устройств, их элементов,оптимальных параметров режима бурения и проходки за долбление, определение оптимального диаметра керна и эффективного КНБК.
Совершенствование известных колонковых снарядов и разработка новых, способных в сложных геологических условиях осуществлять поиск коллектора, отбора представительного кернового материала хорошего качественного состояния. При этом колонковые устройства должны обеспечить максимально возможную отработку бур-головки за одно долбление.
Создание техники и технологии получения дополнительной информации при бурении с отбором керна.
Промысловое опробование разработанных методик, технических средств и технологических приемов и определения их экономической эффективности.
Общая методика исследований. Решение поставленных задач проверено аналитическими методами. Проверка надёжности теоретических исследований проводилась в лабораториях и непосредственно в процессе бурения глубоких скважин.
Научная новизна. Выполнено научное обоснование исследований по проблеме отбора керна и промысловых данных и решены вопросы, имеющие важное народно-хозяйственное значение, состоящее в выявлении путей повышения выноса керна и эффективности бурения керна на основе количественной оценки влияния основных природных и технологических факторов, аналитического решения задач, связанных с работой основных элементов колонкового инструментав забойных условиях, а также совершенствование и создание конструкции керноотборного инструмента применительно с сильно трещиноватыми и слабосцементированными породами.
Основные защищаемые положения.
I. На основе анализа промыслового материала сделана количественная Оценка ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПРИРОДНЫХ И ТЄХНИКО-ТЄУНП.ІТПГИ ческих факторов на вынос керна.
2. Аналитически решено ряд задач, связанных с взаимодействием элементов колонковых систем и керна в скважиннх условиях (схема расстановки вооружения в бурильной головке, расстановка центраторов в КНБК, применительно к условиям отбора керна, выведена империческая зависимость влияния параметров режима бурения на вынос керна).
3. Разработаны эффективные технические средства для отбора керна в трещиноватых и слабосцементированных породах.
Практическая ценность и реализация работы в промышленности.
В соответствии с разработанными требованиями и методики выбора колонковых систем и их элементов определена область рационального применения существующих колонковых снарядов. Разработаны регламенты на бурение с отбором керна колонковым снарядом КДІІМ--164 ("Недра"), которые прошли промысловые испытания и дали экономию средств только по П.О. "Ставропольнефтегаз" за I98I-I982 годы 142 тыс.руб.
Разработан размерный ряд колонковых наборов типа НК в раз —3 -5 мерах от 140 10 ум до 320 10 м. Только в П.О. "Отавропольнефтегаз" с применением НК в мягких неустойчивых породах пробурено более 500 м, при этом вынос керна увеличился с 3-8% до 35-95% и значительно улучшено его качественное состояние. Зкономический эффект от применения снарядов НК в П.О. "Отавропольнефтегаз" составил 273 тыс.руб. Колонковые системы НК нашли практическое применение также на Мангышлаке, Сахалине, Украине.
Созданы и опробованы новые - "Способ бурения с отбором керна" и "Колонковый снаряд", позволяющие проводить в процессе одного долбления бурение сплошным забоем и с отбором керна. Зто позволяет осуществлять практически полную отработку бурголовок, проводить поиск коллектора и отбирать из него кернз, приводит к повышению выноса керна, улучшения его представительности и качественного состояния отбираемого керна. Только при испытании этих разработок был получен экономический эффект более 6 тыс.руб., а в перспективе будет получен значительный технико-экономический эффект. Ряд наших разработок демонстрировался на ВДНХ в 1981 и 1982 годах. Общий экономический эффект от внедрения наших разработок в П.О. "Ставропольнефтегаз" составил 500 тыс.руб.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Всесоюзном семинаре "Опыт применения комплекса колонкового инструмента для глубокого бурения нефтегазовых скважин с отбором керна" (г.Москва, 1980 гЗДИИБТ) при ВДНХ СССР, на заседании секции бурения, испытания скважин учёного совета "СевКав-НИПИнефть" (г.Грозный, 1975 г.), на научно-техническом совете Пятигорского филиала "СевКавНИПИнефть" (г.Пятигорск, 1983 г.), на научно-техническом совете Пятигорского управления разведочного бурения (г.Пятигорск, 1983 г.), на научно-техническом совете геолого-поисковой экспедиции (г.Пятигорск, 1980, 1981, 1982 г.г.), на научно-техническом совете производственного объединения "Сев-Кавгазпром" (г.Ставрополь, 1983 г.), на научно-техническом совете производственного объединения "Ставропольнефтегаз" (г.Ставрополь, 1983 г.).
Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в 18 работах (16 статей в периодической печати и 2 изобретения).
Объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и пяти приложений.
Работа изложена на В2 страницах машинописного текста, включает 50 таблиц, 16 рисунков и список использованной литературы из 145 наименований.
Исследование влияния технических факторов
Первоначально, на основе статистического анализа большого количества промысловых данных (в анализ было включено более 12 тысяч долблений колонковыми снарядами различных типов), были выявлены факторы, оказывающие набольшее влияние на рассматриваемый процесс. Ими оказались: конструктивные особенности колонковых снарядов (колонковые головки, кернорватели, колонковые трубы) и компоновки нижней части бурильной колонны.
В табл.3.5 приведены данные по отбору керна наиболее распространенными колонковыми снарядами в различных стратиграфических горизонтах на площадях Ставрополья за период 1967-1982 г.г. Приведенные данные свидетельствуют, ч то применение колонковых снарядов ІВ-ДК, 2В-ДК, НДІІ-Ш и ДКНУ-2, каждый из которых обладает специфическими конструктивными особенностями, приводят по всем стратиграфическим горизонтам к различным результатам. Наибольший \ процент выноса керна отмечается у снарядов ЕДІІ-І64 и ДКНУ-2, обладающих наибольшим диаметром керноприема. Вместе с тем, установлено и некоторое отличие выноса керна этими снарядами в зависимости от механических характеристик проходимых пород. Было отмечено и отличие качественного состояния кернового материала у различных колонковых снарядов. В связи с этим, а также с целью дальнейшего изучения степени влияния конструктивных особенностей колонковых снарядов были проведены специальные исследования, описание которых приводится ниже.
Для шарошечных бурголовок в процессе перекатывания шарошекпо забою вектор сил, возникающих при взаимодействии внутреннихзубцов шарошек с целиком керна в период его формирования, направ лен в сторону забоя на набегающем отрезке и от забоя на противоположном отрезке /8,14,31,54/. Установлено, что силы, направленные к забою скважины, практически не оказывают отрицательного действия на формируемый целик керна, а силы, направленные в противоположную сторону способствуют разрушению последнего. Если суммарная величина этих сил меньше сил сцепления между частицами керна, то последний формируется без разрушения, в противоположном случае керн разрушается и струей промывочной жидкости удаляется с забоя. Способность шарошечных бурголовок к горизонтальному перемещению по забою /134/, усиливает это явление, что приводит к полному разрушению мягких и средних по крепости трещиноватых пород.
При формировании керна алмазными и фрезерными бурголовками траектория движения режущих и фрезерующих элементов близка по форме спирали с шагом, равным величине углубления за один оборот инструмента, а вектор возникающих при этом сил направлен по касательной к радиусу целика керна. Разрушающее действие этих сил значительно меньше, чем у шарошечных бурголовок, что способствует улучшению условий сохранения керна /19,20,21,31,32,43,46,75,НО, 123,127,129,144,145/.
Проверка выводов промысловых экспериментов непосредственно на бурящихся скважинах полностью подтвердила их. В табл.3.6 приведены результаты промысловых испытаний колонкового снаряда ІЩІІ-І64 с бурголовками К 187,3/80 СЗ, БКФ-І90/80С и МКИ I88/80C3 (БКФ - бурголовка фрезерного типа, подобная ТКУ-І90) при отборе керна в маастрихтском ярусе верхнемеловых отложений /143/.
Для устранения влияния геологических условий на результаты эксперимента, бурение сравниваемыми бурголовками проводилось в одних и тех же скважинах поочередно по два-три долбления.Из приведенных данных видно, что фрезерный тип бурголовки в мягких неустойчивых породах позволяет повысить вынос керна в три раза, а алмазный - более чем в четыре раза по сравнению с шарошечным типом. і? тот вывод подтверждает ранее проведенные исследования /8,31,144,145/.
Влияние конструкции керноприёма на качественное состояние и процент выноса керна отмечалось рядом исследователей /4 31/. Однако, основное внимание они уделяли расстоянию керноприёма fttcrj.w и не исследовали влияние других конструктивных особенностей керноприёма различных типов бурголовок. Детальное изучение конструкции керноприёма у исследуемых бурголовок позволило составить табл.3.7, где приведены основные геометрические их параметры:
Анализируя приведенные данные можно отметить, что у исследуемых бурголовок основная разница только в площади формируемого керна незащищенного от воздействия отраженной от забоя струи промывочной жидкости. Стендовая проверка бурголовки К 187,3/8003 показала, что более 30$ жидкости, отраженной от загёоя, попадает на эту поверхность керна. В зависимости от скорости струи, механических свойств общего состояния породы, взаимодействие их различно. Крепкие, устойчивые горные породы выдерживают разрушающее воздействие отраженной струи, в то время как в мягких неустойчивых и особенно в трещиноватых породах она в сочетании с другими факторами приводит к разрушению формируемого целика керна и удалению разрушенной породы с забоя скважины. Ьтот вывод подтверждается результатами, приведенными в таблице З.б.
При изучении влияния зазора между керном и керноприёмом оказалось, что у всех типов выпускаемых бурголовок предусмотренный зазор не превышает (1,5 2,0) І0""3. Вместе с тем, опыт показывает, что принятый в практике зазор обеспечивает нормальный вход керна в колонковую трубу только в устойчивых породах. В мягких пластичных, а такає в породах, склонных к набуханию, такого зазора явно недостаточно. Об этом свидетельствуют результаты проведенных экспериментов, которые приведены в таблице 3.8. Из приведенных данных видно, что увеличение зазора между керном и керноприемом бурголовки приводит к сокращению количества случаев запрессовок керна и повышению его выноса.
Методика выбора рациональных конструкций колонковых устройств и их элементов
Изучение накопившегося отечественного и зарубежного опыта, а также результатов ранее проведенных нами экспериментов позволили выявить рациональность различных элементов колонковых систем в зависимости от услойий бурения. В табл. 4.2 представлены рекомендуемые элементы колонковых снарядов применительно к различным горным породам.
При составлении табл.4.2 были проанализированы промысловые данные по более чем 12000 долблений с отбором керна с применением серийно выпускаемых элементов колонковых систем. В результате этого анализа были выявлены наиболее рациональные конструкции1 элементов и составленных из них колонковых устройств для всехпород, встречающихся в разрезах площадей Ставрополья. В основу выбора элементов и систем приняты максимальный вынос кернового материала и сохранение его качественного состояния.
При практическом выборе элементов колонковых систем необходимо руководствоваться следующей последовательностью:- производится оценка геологических ус ловий проходимого интервала;- для каждого параметра горной породы по табл.4.1 определяется наиболее рациональный тип элемента;- из выбранных элементов собирается колонковая система.
В процессе проведения этих работ могут возникнуть два случая:а) параметры исследуемой горной породы соответствуют одному типуэлементов, которые и выбираются для колонковой системы;б) параметры исследуемой горной породы соответствуют двум илинескольким типам элементов. В данром случае рекомендуется осуществлять их выбор, если на них приходится 2/3 показаний.
В случае равного распределения показаний рекомендуется применять комбинированные типы элементов. Например, при бурении чередующихся мягких и средних по крепости, слабо абразивных и пластичных пород с высокой и повышенной трещиноватостью по данным табл.4.1 и 4.2 выходит почти равное распределение показаний на пружинные и рычажковые типы кернорвателя и колонковой трубы с зазором от З ІО""3 до І2»І0 3 м. В связи с этим целесообразно применить комбинированный пружиняо-рычажковый кернорватель в сочетании с колонковой трубой, с коническим продольным сечением внутренней полости.
По данной методике были выбраны колонковые системы, нашедшие широкое применение в нашей стране и наиболее полно отвечающие условиям бурения различных стратиграфических горизонтов разреза площадей Ставрополья (табл.4.2). Приведенные данные показы » вают, что для большинства исследованных интервалов подходят колонковые снаряды ЩЦІ-І64 ("Недра"), которые позволяют довести вынос керна до 60 и более процентов при сохранении удовлетворительного качественного его состояния. %шсте с тем, следует отметить, что для мелоподобных известняков, мягких песчаников икрепких трещиноватых известняков существующие колонковые системыт и их элементы не эффективны, ак, совершенно не выпускаются промышленностью комбинированные типы кернорвателей, колонковые трубы с дифференциальным изменением внутреннего сечения, рациональные крнструкции бурголовок режущего типа и т.д. Все это, а также выводы второй главы свидетельсьвуют о необходимости совершенствования существующих конструкций и разработки новых, более совершенных элементов колонковых систем приминительно к различным геологическим условиям бурения.4.3. Определение рационального вооружения и оптимальной осевой нагрузки на бурголовку режуще-истирающего типа.
Ранее было показано, что у существующих бурголовок режуще-истирающего типа отмечается неравномерная сработка торцевого вооружения, приводящая к неоправданному увеличению расхода дефицитного твердосплавного материала и к снижению показателей бурения с отбором керна. Для устранения этого предлагается следующая методика определения оптимального вооружения торцевой поверхности бур головок, предназначенных для отбора керна в мягких и средних по крепости породах. В основу методики заложена равномерная сработка всех твердосплавных резцов бурголовки, что достигается за счет разрушения равного объема породы забоя скважины каждым резцомДіі7. Для принятия отмеченных условий были рассмотрены следующие положения. У бурголовок с многорядным вооружением периферийные резцы будут иметь более высокие окружные скорости, чем расположенные ближе к центру, и поэтому они должны изнашиваться более ин ттенсивно. Однако, этого не происходит, так как из-за меньшего количества резцов внутренних рядов вооружения бурголовки они должны больше углубляться в породу и по данным работы /31/ их износ должен увеличиваться. Помимо отмеченных факторов большое влияние на выравнивание износа вооружения бурголовки оказывает и ступенчатая форма разрушаемого забоя скважины /32/. Всё это свидетельствует, что при ступенчатой форме забоя и одинаковом объеме разрушения породы каждым резцом, будет происходить равномерная сработка вооружения бурголовки и, поэтому, принятое условие является приемлемым.
Так как количество рядов резцов зависит от их ширины (диаметра) и степени перекрытия забоя, то рациональное их количество определяется из выражения:где: /у - количество рядов резцов, шт.;/С - коэффициент перекрытия (по опытным данным для мягких пород/ = 1,1, а для средних по крепсоти породні,2);Ній - наружный диаметр бурголовки, м; )Іч - внутренний диаметр бурголовки, м; Of - ширина (диаметр) резца, м.
Для определения рационального количества резцов в каждом ряду обозначаем, что -5,--- J y : : площади кольца, разрушаемого резцами каждого ряда; /71(, Л-Щг оптимальное число резцов в ряду; rj проходка за долбление.Тогда объем разрушенной породы каждым резцом выразится завигде: J - площадь забоя скважины, приходящаяся на один резец.Таким образом, задаваясь значением So можно определить оп тимальное количество резцов в каждом ряду:
Разработка новых колонковых систем для различных пород
На основе предложенной методики разработаны новые колонковые системы для различных геологических условий бурения.
Так, для слабосцементированных неустойчивых пород были разработаны наборы колонковые (НК) в размерах от 140-Ю""3 до 320-10-3 и
Схема НК представлена на рис.5.5, которая состоит из следующих деталей: верхнего переводника I, колонковой трубы 2, корпуса 3, упорной гайки 4, шарового клапана б, центрирующих элементов 7 и 8, бурголовки режуще-истирающего типа 9 и рычажково-го кернорвателя 10. В переводнике і имеется промывочное отверстие 5.
В отличии от известных конструкций двойных колонковых.снарядов основным несущим осевые и крутящие силы звеном является не корпус, а колонковая труба. Корпус снаряда выполняет роль кожуха, предотвращающего изгиб колонковой трубы и образующего 4промывочнйй канал для направления промывочной жидкости к забою сквааины. Такое решение позволило увеличить диаметр керна в бурголовках 190.Ю""3 и 215,9»Ю 3 и до ІОО-ІСГ3 и 125.10 3м, а для бурголовок (243-295).10-3 м до 160-Ю-3 и 210-Ю"3 м.
За счет нагружения колонковой трубы, применения жесткого отцем.лррированного корпуса и режуще-истирающего типа бурголовки уменьшено влияние на процесс формирования керна вибрационных нагрузок. Отрицательное действие отраженной от забоя струи промывочной жидкости устранено применением бурголовки с направляющим выступом.
Опытные образцы НК восьми модификаций были изготовлены на опытном заводе СевКавНИПИнефть и ЦБПО объединения "Ставрополь-нефтегаз", которые прошли промысловые испытания при бурении более 800 м ствола скважины с отбором керна. Результаты испытаний НІС будут приведены ниже.3 табл.5.3 приведены основные технические данные размерного ряда. НК8.направленность» открытых трещин, разработан размерный ряд- 115 объемных колонковых систем, о ти системы создавались на базеколонкового снаряда 1(511-164. В табл.5.4 приведены основныетехнические данные предлагаемого снаряда.образом. В колонковом снаряде КДІІ-І64 в керноприем шаро щечной бурголовки вставляется дополнительная коронка режуще-истирающего типа, которая на (2-3) І0 м опережает шарошки и v доводит диаметр керна до (40-45).10 3м. В НК-8 применяется бур-голевка с диаметром керноприема в два раза меньше, чем внутренний диаметр колонковой трубы.
Такое новшество позволяет устранить отрицательное действие отраженной от забоя струи промывочной жидкости, снижает динамичность системы и способствует накоплению кусочков трещиноватой породы в колонковой в несколько ряд,ов и,тем самым, создает условия для лучшего сохранения кернОБОго материала.
К отрицательной стороне таких колонковых систем следует отнести смещение кернового материала, что затрудняет определение порядка их залегания. Однако эти системы могут с успехом использоваться при изучении геологического строения разреза площадей бурения.
Опытные экземпляры объемных колонковых снарядов были изготовлены в БПО управлений буровых работ объединения "Ставро-польнефтегаз", которые прошли промысловые испытания и показали положительные результаты.Для пород, склонных к набуханию разработан размерный ряд колонковых систем на базе известного снаряда ВДІІ-І64 и разработанного НК-8
В табл.5.5 приведены основные технические данные этих систем на базе снаряда НК-8. К сожалению, отсутствие стандартных трубных заготовок предлагаемых фигурных форм не позволили выявить.; -..наиболее оптимальную из них, а также определить эффективную область применения. Однако, опытное долбление колонковым снарядом НК8Н-2І5/ІЮ с колонковой трубой конструкции рис.5.2"а" в маастрихтском ярусе верхнемеловых отложений при бурении скважины J 42 Лесной площади показали положительные результаты.
При проходке 4,7 и на бурголовку было поднято 4,1 м(87%) керна, причем извлечение его из колонковой прошло с широкой стороны под действием собственного веса кврна. С применением обычных колонковых НК-8 в аналогичных условиях дает 43-56 керна, а извлечение его представляет определенную трудность.
Из приведенных предварительных данных следует, что применение керновых труб с дифференцированным профилем сечения является резервом повышения процента тгвнноса керна и, поэтому, требуется выявить наиболее рациональную форму их, наладить серийное изготовление и централизованное снабжение ими буровых предприятий.
Внедрение рациональных конструкций элементов колонковых систем
В предыдущих главах были обоснованы конструктивные особенности, геометрические параметры, вооружение отдельных элементов колонковых систем. На основе результатов испытаний показаны преимущества их по сравнению с серийно выпускаемыми нашедшими широкое практическое применение в буровых предприятиях Ставрополья. Значительные работы проведены по испытанию в промысловых условиях бурголовок режуще-истирающего типа с оптимальной схемой вооружения. Установлено, что для мягких, неустойчивых пород применение разработанных конструкций бурголовок способствует сохранению представительности формируемого при бурении керна. В табл. 6.2 приведены данные по применению в сравнимых геолого-технических условиях предлагаемых бурголовок в сравнении с серийными. Из приведенных данных видно, что при сравнительно равной проходке на бурголовку и механической скорости бурения процент выноса керна разработанными бурголовками в 2-3 раза выше, чем серийными.
По данным расчета экономия на одной бурголовке составляет 28,50 руб. Незначительный объем внедрения бурголовок режуще-истирающего типа с оптимальной схемой вооружения объясняется отсутствием необходимого количества и типоразмеров твердосплавных элементов.Другим направлением, давшим существенную экономию средств, явилось внедрение разработанных нами конструкций кернорвателей.
Применение в чередующихся по крепости интервалах пород совмещенного рычажково-цангового кернорвателя (рис.5.3) в сочетании с серийными колонковыми снарядами КДІІ-І64 позволило резко снизить случаи заклинки керна в кернорвателе и слома последнего. В табл. 6.3 приведены результаты применения разработанного кернорвателя в сравнении с серийно выпускаемыми рычажкозыми или цанговыми кер-норвателями.
Приведенные данные свидетельствуют о целесообразности применения в.рассматриваемых условиях совмещенного рычажково-цанго-вого кернорвателя.Данное мероприятие позволяет экономить 131,77 руб на одном долблении, а общая экономия за период 1979-198I г.г. составила 72101 руб.(см.приложение 3)
Ранее (см.главу ІУ), на основе предложенной методики, разработан размерный ряд колонковых систем для различных геологических условий бурения, где. серийные колонковые снаряды недостаточно эффективны.Так, для слзбосцементированных неустойчивых поршд, разработаны колонковые наборы НІС в размерах от 140-Ю"-3 до 320«Ю- 3 м.
Для трещиноватых и набухающих пород на базе колонкового снаряда КД11-164 созданы объемные и с дифференцированным сечением колонковые ; устройства.
С целью поиска коллектора в процессе долбления и отбора керна из него, создано специальное поисковое устройствр на базах снарядов ІСД1І-164 и ПК. Отмеченные колонковые системы прошли широкое промысловоеиспытание.
Колонковый набор НГС (рис.5.5) за период 1978-1981 г.г. прошел совершенствования от модификации НК-2 до НК-8. Внесенные конструктивные изменения способствовали эффективности набора. За отмеченный период снарядами НК было пробурено в мягких -неустойчивых породах 351 м со средним виносом керна равным 43,14$ против 4,8$, полученного при применении колонкового снаряда ШІМ-І64.
Динамика развития показателей выноса керна колонковыми снарядами НК в сравнении с КДІІМ-І64 приведена в табл.б.4-часть рыхлых, трещиноватых известняков, в основном, нефтеносных , теряется в процессе бурения, что снижает качество информации по вскрываемому разрезу.
Для устранения этих недостатков были применены НК разме-ром 295«10 и 320 Ю м. Опытные долбления показали на их результативность. Вынос керна диаметром соответственно 200.10 3 и 230 10 3 м достиг 81 и 89$ при хорошей сохранности. Таким образом, практически усшановлено направление повышения выноса керна и улучшения его качественного состояния. Колонковый снаряд НКярошел промышленные испытания на площадях Ставрополья и демонстрировался на ВДНХ СССР fl J.
Промышленная проверка колонкового снаряда с объемной колонковой трубой проводилась при отборе керна из эффузивных пермских отложений, обладающих повышенной трещин ОБатостью. Отбор керна колонковым снарядом КДІІМ-І64 с бурголовками 6B-K-I90/80C8, 2IBK-I90/80C3 и К 187,3/80СЗ сопровождался за-клинкой керна в колонковой, в результате чего общий вынос его не превышал 15-20$. Качественное состояние поднятого керна было н еуд овлетвор и тельным.
Колонковый снаряд с объемной колонковой трубой имел следующие технические характеристики, отличающиеся от характеристики колонкового снаряда КДІШ-І64. Во внутрь указанных выше бурголовок вставлялась дополнительная коронка фрезерного типа с внутренним диаметром керноприема 42#Ю 3 м, которая выступала на (8-10) 10 м ниже разрушающих элементов бурголовки. сто позволило : устранить отрицательное действие на формируемый керн отраженной от забоя струи промывочной жидкости и довести его диаметр до (40-42) 10" 3 м. Формируемый таким образом керн, попадая в колонковую трубуС внутренний диаметр которой 88»10 3м), может располагаться в ней в два ряда, что снижает вероятность его заклинки и позволяет проходить интервал больше, чем длина
