Гидравлические забойные двигатели и керноотборные устройства (стр. 14 )

Продолжение таблицы 6.28.

*УКР-240/100 "Недра"	169,9 и 295,3	240	100	16290	14835	2
СКУ2-172/100 «Кембрий 2-172»		172	100	16130	14315	2
СКУ1-138/67 «Недра»		138	67	15943	13775	2
СКУ1-122/52 «Недра»	139,7	122	52	18190	16200	2
УКР-146/80 "Силур"	187,34 и 212,7	146	80	8937	6664	1
УКР-185/100 «Тенгиз»	212,7	185	100	15727	14200	2

6.9.2. Керноотборные устройства

Выпуск керноотборных устройств также начат в г. Тюмень на НПП "СибБурМаш" (таблица 6.29), где КИМ - базовый керноотборный снаряд, КИМ2 - двухсекционный керноотборный снаряд, КИК - керноотборный снаряд с кальматирующим переводником.

Таблица 6.29. Характеристики керноотборных устройств НПП "СибБурМаш"

Обозначение	КИМ 127/52	КИМ 172/80	КИМ2 172/80	КИМ 195/100	КИМ2 195/100	КИК 172/80	КИК 195/100
Диаметр бурголовки, мм	139.7	187.3	187.3	212.7	212.7	187.3	212.7
Диаметр керна, мм	52	80	80	100	100	80	100
Длина снаряда, м	6	8	15	8	15	8	8
Масса, кг	300	800	1500	1000	1800	800	1000

В последнее время в керноприемных снарядах в обратном клапане вместо шара Æ 50,8 мм могут быть клапаны-эжекторы, которые служат для создания местной обратной циркуляции промывочной жидкости во внутренней полости керноприемника. Клапан-эжектор особенно эффективен при отборе керна в слабосцементированных и трещиноватых породах. Во «ВНИИГИС» и НПП «АЗИМУТ» разработаны сверлящие керноотборники, предназначенные для отбора керна из стенок необсаженных нефтегазовых скважин.

Таблица 6.30. Характеристики сверлящих керноотборников

Техническая характеристика	СКАТ	СКТ-3М	КС140-130
Диаметр исследуемых скважин, мм	190-240	190-240	190-240
Максимальное число образцов, отбираемое за спуск, шт	12	12	10
Размер образцов: длина, мм диаметр, мм	до 50 22	до 50 22-24	90-120 16-22
Максимальна температура среды, град	до 180	до 150
Максимальное давление в скважине, МПа	до 100	до 100
Диаметр керноотборника, мм	145	145	140
Длина керноотборника, мм	2200	2200	2600

6.9.3. Факторы, определяющие вынос керна

Причины, приводящие к разрушению керна в процессе бурения и подъема инструмента, можно разделить на природные, технологические и технические.

1. К природным факторам относятся механические свойства пород, геолого - петро - графическая характеристика, химический состав породообразующих минералов и условия залегания пород. С ростом прочностных свойств горных пород вынос керна, как правило, повышается. Отрицательно влияет на вынос керна высокая проницаемость пород, так как это способствует проникновению бурового раствора и его фильтрата в породы, каналы и микротрещины породы, что оказывает расклинивающее действие и ослабляет породу.

Трещиноватые и слоистые породы разрушаются от вибраций, самозаклиниваются в керноприемной трубе, ухудшая условия кернообразования и работу бурильной головки. Частое чередование пород различной прочности ухудшает условия кернообразования. Происходит преимущественное разрушение менее прочных пропластков, обычно представляющих наибольший интерес с точки зрения продуктивности. Отрицательно влияет на вынос керна и повышение абразивности пород, так как при этом увеличивается износ колонкового инструмента. Особенно неблагоприятно сказывается на кернообразовании быстрый износ кернообразующих элементов бурильной головки, при котором происходит увеличение диаметра керна, что затрудняет проход его в керноприемную трубу.

Существенной с точки зрения выноса керна является глубина залегания пород, что связано с усложнением технологии бурения с ростом затрат времени на механическое бурение.

Температура является основным фактором, определяющим вынос керна при бурении в многолетнемерзлых породах, содержащих включения льда. В этих условиях получение полноценного керна возможно лишь при промывке жидкостью или продувке газом, имеющими отрицательную температуру.

В породах, содержащих растворимые в воде соли, определяющее значение для выхода керна имеет растворимость этих солей в буровых растворах.

2. К технологическим факторам относятся режим бурения, равномерность подачи инструмента и проходка за рейс, компоновка низа бурильной колонны, подготовка скважины к отбору керна.

С увеличением нагрузки на долото процент выноса керна как при роторном, так и при турбинном способе бурения долотами различных диаметров вначале возрастает, а затем имеет тенденцию к снижению. Уменьшение процента выноса керна при превышении предельной нагрузки объясняется продольным изгибом колонкового снаряда и работой забойного двигателя на режиме, характеризую-щимися вибрациями.

Максимальный вынос керна, составляющий для серийных колонковых снарядов 80 - 90 % , достигается в зависимости от диаметра бурильных головок при нагрузках 5 - 10 тонн и оборотах вала 100 - 200 об/мин.

Значительное влияние на вынос керна, особенно в слабосцементированных породах, оказывает количество и качество бурового раствора. Увеличение подачи бурового раствора Q выше определенных значений вызывает резкое снижение выноса керна как при роторном, так и при турбинном способах бурения. Для обеспечения максимального выноса керна, расход бурового раствора плотностью 1.1-1.3 г/см3 должен быть в пределах 15 - 26 л/сек, плотностью более 1.3 г/см3 - от 10 до 20 л/сек

Повышение вязкости и уменьшение водоотдачи способствуют повышению выноса керна. По данным УфHИИ, повышение вязкости бурового раствора с 35 сек до 90 сек по СВП - 5 позволяет увеличить вынос керна из песчаников на 10 - 20 %. В твердых водоустойчивых породах водоотдача бурового раствора не оказывает влияния на вынос керна.

Для остальных пород увеличение водоотдачи снижает вынос керна. Поэтому для обеспечения максимального выноса керна необходимо применять буровые растворы средней вязкости с низкой водоотдачей.

3. К техническим факторам в первую очередь следует отнести конструкцию колонкового снаряда в целом, конструкцию бурильной головки, кернорвателей и качество их изготовления. Существенным недостатком применяемых колонковых снарядов и бурильных головок является выбуривание керна малого диаметра. Установлено, что прочность керна примерно пропорциональна кубу его диаметра. Диаметр керна должен быть увязан с диаметром скважины.

С увеличением диаметра скважины D1 необходимо увеличивать и диаметр керна d1.

По данным УфHИИ коэффициент кернообразования Y, являющийся главной харак-теристикой колонкового снаряда, должен быть не менее 0.40

где d1-диаметр керна

D1-диаметр скважины

Hе менее важной характеристикой является коэффициент керноприема U. Этот коэффициент должен быть не менее 0.7.

где d1-диаметр керна

h1-расстояние от забоя до места входа керна в корпус рвателей или в грунтоноску.

Очень важно предохранить керн от механических воздействий в керноприемной трубе. При отборе керна в породах с низким его выносом необходимо устранить вертикальные и горизонтальные колебания бурового инструмента. Это достигается большой жесткостью колонкового снаряда, хорошим центрированием его за счет применения толстостенных труб и центраторов.

Наилучшим кернообразованием, особенно в слабоцементированных породах, обладают головки режуще-истирающего типа, армированные алмазами или твердыми сплавами. Предпочтение следует отдать головкам, рабочая часть которых имеет форму полукупола, полукупола с опережающим кольцом, и ступенчатым головкам, которые в процессе работы самоцентрируются и тем самым уменьшают вибрации в радиальном направлении. Для большей гарантии выноса керна в неизвестном разрезе в колонковом инструменте желательно иметь двойной ряд рвателей, для твердых и мягких пород, и специальный керно-держатель, чтобы гарантировать не только отрыв, но и удержание керна в керноприемной трубе. Таким образом, к колонковым снарядам предъявляются следующие требования:

- обеспечение достаточной прочности керна за счет максимально возможного увеличения его диаметра;

- предохранение керна от размывающего действия потока бурового раствора как в месте кернообразования, так и в колонковой трубе;

- устранение вращения колонковой трубы и продольного ее изгиба;

- устранение продольных и поперечных колебаний в процессе отбора керна;

- обеспечение надежности отрыва и удержание керна в колонковой трубе при подъеме инструмента;