відбір керна

Розрахунки при кернового випробуванні в процесі буріння свердловин

Запроектовані параметри режиму буріння геологорозвідувальних свердловин повинні забезпечувати не тільки високі технічні показники роботи породоразрушающего інструменту, але і високий вихід керна. Тому отримання керна в достатній кількості і гарної якості - важливе завдання бурових робіт.

Найбільш сприятливі умови для отримання представницького керна забезпечуються при колонкового буріння твердосплавними і алмазними коронками. При цьому в стійких і міцних породах діаметр керна близький до внутрішнього діаметра коронки. Діаметр керна значно відрізняється від внутрішнього діаметра коронки при бурінні м'яких, перемятих і роздроблених порід і корисних копалин (якщо не вжито відповідних заходів щодо збереження керна).

При доброму стані керна досить точні дані про відсоток його виходу можна отримати за формулою (лінійний вихід керна)

де lk - довжина піднятого керна, м; lі - довжина пройденого інтервалу, м. При ваговому способі вихід керна визначається за формулою

де mк - фактична маса піднятого керна; d к - діаметр керна; hр - проходка за рейс; # 961; - щільність породи.

Найбільш достовірні результати забезпечує об'ємний спосіб визначення виходу керна:

де Q і q - обсяг відповідно мірної посудини і води, що доливається, дм3.

Мінімально допустимий вихід керна для конкретного родовища можна обчислити за формулою

де Кр - коефіцієнт рівномірності зруденіння (відношення середнього змісту компонента в руді до максимального); І - ступінь вибірковості стирання (частка перетертого керна, що приходить на рудний матеріал); mк доп - допустима технічна похибка випробування, отн.ед.

Для більшості корисних копалин вихід керна встановлюється не нижче 70-80%, а для копалин солей - 85%.

На якість і кількість одержуваного керна впливають багато геолого-технічні фактори. Інститутом Витри розроблена і застосовується еталонна схема классифицирования гірських порід за складністю відбору керна.

Отримати якісний керн при звичайному колонкового буріння з промиванням в м'яких і пухких породах дуже важко і вимагає обмеження довжини рейсу і застосування промивання глинистого розчину.

Різноманіття пристроїв для буріння з відбором керна вимагає уважного ставлення до їх вибору, так як будь-який спеціальний пристрій може виконати свою роль тільки в тих умовах, для яких він призначений.

У монолітних і однорідних за складом і твердості породах діаметр коронки слід вибирати мінімальним, так як вихід керна майже не залежить від прийнятого діаметра свердловини, а продуктивність при цьому різко зростає. При бурінні свердловин коронками малих діаметрів в різнорідних за складом і твердості шаруватих і тендітних породах необхідно застосовувати подвійні колонкові труби і снаряди.

Для відбору керна в сільнотрещіноватих, що перемежовуються породах останнім часом найбільш поширені ежекторні колонкові снаряди (ЕКС), при бурінні з якими створюється місцева зворотна циркуляція очисного агента, що запобігає самозаклинювання і стирання керна.

При колонкового буріння в разі відбору керна низької якості (виборчого стирання його) в невеликій кількості (менше 60%) для отримання достовірності відібраних проб збирається шлам. Збір його - єдиний засіб отримання фактичного матеріалу при бескерновим бурінні.

Глибина свердловини z1. з якої відібрано шлам

де z - глибина свердловини в момент відбору шламу, м; Vм - середня швидкість буріння, м / ч; kш = 0,80 ÷ 0,85 - досвідчений поправочний коефіцієнт до швидкості підйому частинок шламу розміром 0,4-0,5 мм при нормальному глинистому розчині; vв - швидкість висхідного потоку промивної рідини, м / ч.

Кількість шламу, що утворюється при бескерновим бурінні, в першому наближенні можна визначити за рівнянням

де q - швидкість надходження шламу в промивну рідину, кг / год; Vм - механічна швидкість буріння, м / ч; Dc - діаметр свердловини, см.

При бурінні розвідувальних та експлуатаційних свердловин на нафту і газ також доводиться відбирати (періодично) зразки порід у вигляді кернів.

При розробці технології буріння для забезпечення високого та якісного виносу керна колонковими турбодолотамі рекомендуються такі параметри циркулюючого потоку рідини і режиму буріння:

# 961; Б.Р = 1200-1500 кг / м3; T500 = 35-80c; В30 ≤10 см3; П≤2%;
Рд = 140 кН; 0 = 22-28 л / с (КТД 4);
Рд = 180 кН; Q = 35-40 л / с (КТД 3).

При роторному бурінні з метою підвищення виходу керна рекомендується передбачати:

• можливо низьку продуктивність бурових насосів в пухких породах:
• механічну подачу долота замість ручної (особливо важлива рівномірна подача без ривків);
• мінімальна кількість відривів долота від забою, але гарантує від прихвата інструменту;
• осьову навантаження Рд = 80-100кН; частоту обертання n = 70 хв-1; подачу насоса Q = 15-20 дм3 / с (в пухких породах 10-15 дм3 / с);
• застосування бурильних головок з більш високими значеннями коефіцієнтів кернопріема і керноотбора.

Коефіцієнт кернопріема визначається відношенням діаметра керна (d к) до віддалі від забою до груноноскі (h к):

Коефіцієнт керноотбора, визначається відношенням діаметра керна до діаметру бурильної головки (Dб.г)