Способ бурения с отбором керна

 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к бурению глубоких скважин с отбором керна без подъема бурильных труб 6 (БТ). Изобретение позволяет повысить эффективность бурения за счет предотвращения прихватов колонны БТ. Если БТ 4 устанавливаются над забойным двигателем, компановку вставного инструмента (ВИ) дополняют устройством 5 для его закрепления. После наращивания ВИ производят спуск его на забой, бурение с отбором керна опережающего ствола (ОС) и дальше проводят повторение операций: подъем, извлечение керна, смену бурильной головки, наращивание. Общее углубление ОС с отбором керна проводят на длину, большую, чем кратное число проходок на долото при расширении. После бурения ОС проводят разбурку ОС. Для этого через БТ 4 на забой спускают вставной расширитель с забойным двигателем 3. Устанавливают его в башмаке 7 БТ 6 и бурят. По мере углубления основного ствола скважины наращивают БТ 6. После отработки расширителя его поднимают на поверхность с помощью обратной циркуляции бурового раствора или канатом. Производят замену расширителя и повторяют операции по расширению. Разбурку ОС проводят не на всю глубину, а оставляют нерасширенной часть ствола, глубиной в пять диаметров. Продолжают отбор керна с периодической разбуркой. После последней разбурки бурят сплошным забоем. Т.о., периодические движения БТ 6 предотвращают их прихват на период времени бурения с отбором керна. 3 ил.

Изобретение относится к области горного дела, к средствам для бурения глубоких скважин с отбором керна без подъема бурильных труб. Целью изобретения является повышение эффективности бурения за счет предотвращения прихватов колонны труб. На фиг. 1 изображена компоновка бурового инструмента для отбора керна; на фиг. 2 и 3 изображены два варианта наращивания вставного инструмента для бурения опережающего ствола с отбором керна. Компоновка бурового инструмента содержит съемный вставной инструмент в виде последовательно соединенных бурильной головки 1, керноотборного снаряда 2, забойного двигателя 3 и устанавливаемых по мере наращивания утяжеленных бурильных труб 4. Как вариант вставной инструмент может содержать помимо указанных элементов еще и забойный двигатель 3, соединенный через утяжеленные бурильные трубы 4 с устройством 5 для закрепления вставного инструмента в колонне труб 6. Нижний конец колонны труб 6 снабжен башмаком 7, служащим для соединения со вставным инструментом или с породоразрушающим инструментом для разбуривания опережающего ствола. Способ осуществляется следующим образом. На глубину, с которой требуется начинать бурение с отбором керна, спускают колонну труб с башмаком 7, приспособленным для работы с вставным инструментом (см. фиг. 1). Нижний торец башмака устанавливают на расстоянии l от забоя, большем, чем длина l₁ керноотборного снаряда 2 с головкой 1 с учетом удлинения колонны при прокачивании бурового раствора. Затем в трубы 6 сбрасывается и транспортируется к забою с помощью потока бурового раствора вставной инструмент для бурения с отбором керна, включающий бурильную головку 1, керноотборный снаряд 2 и забойный двигатель 3 (см. фиг. 1). Осуществляется рейс бурения с отбором керна на длину l₂ свободного хода башмака 7, которая по большей мере равна длине керноприемника снаряда 2, при этом колонна труб 6 опускается вместе с вставным инструментом одновременно с бурением. По окончании бурения вставной инструмент поднимается на поверхность с помощью обратной циркуляции бурового раствора или канатом (в последнем случае в трубы предварительно спускают овершот). После подъема вставного инструмента колонну труб 6 поднимают над забоем и устанавливают ее башмак 7 снова на расстояние l₂ от забоя. После извлечения керна подготавливают инструмент к последующему спуску, заменяют (при необходимости) бурильную головку 1 и наращивают вставной инструмент на длину l₂, равную проходке в предыдущем рейсе путем установки между снарядом 2 и забойным двигателем 3 бурильных труб 4. Возможен другой вариант места установки труб 4 при операции наращивания вставного инструмента. Трубы 4 могут устанавливаться над забойным двигателем 3 (см. фиг. 3). При этом компоновку вставного инструмента дополняют устройством 5 для закрепления вставного инструмента. Может быть использовано устройство любого известного типа, например нагрузочное устройство ДВО-142.010, применяющееся с той же целью во вставном объемном двигателе ДВО-142. После наращивания вставного инструмента производят спуск его на забой, бурение с отбором керна опережающего ствола и дальше проводят повторение указанных выше операций: подъем, извлечение керна, смену бурильной головки, наращивание. Общее углубление опережающего ствола с отбором керна проводят на длину, по меньшей мере большую, чем кратное число проходок на долото при расширении. После бурения опережающего ствола проводят разбурку опережающего ствола. Для этого через трубы 4 на забой спускают породоразрушающий инструмент (вставной расширитель) с тем же забойным двигателем 3, устанавливают его в башмаке 7 колонны труб 6 и проводят бурение. По мере углубления основного ствола скважины наращивают колонну трубы 6. После отработки расширителя его поднимают на поверхность с помощью обратной циркуляции бурового раствора или канатом. Производят замену расширителя и повторяют операции по расширению. Разбурку опережающего ствола проводят не на всю его глубину, а оставляют нерасширенной часть ствола глубиной, по меньшей мере равной пяти диаметрам. Затем продолжают дальнейший отбор керна с периодической разбуркой, как описано выше. Если дальнейший отбор керна не планируется, то после последней разбурки продолжают бурение сплошным забоем. Периодически движения колонны труб 6 предотвращают ее прихваты на период времени бурения с отбором керна. Для реализации способа могут быть использованы различные компоновки. Предпочтение следует отдать бурению с использованием вставных забойных двигателей, обладающих достаточной мощностью как для вращения компоновки большой длины при бурении с отбором керна, так и для привода вставного долота при расширении скважины. Например, бурильная головка 24-К 132/52 ТКЗ, керноприемный снаряд СКВ-122-132/52, вставной объемный двигатель ДВО-142 - для бурения с отбором керна; вставное долото ЗДР-217К с тем же двигателем - для расширения скважины. Бурение ведется на гладкопроходных трубах ЛБТНК-172 для наращивания вставного инструмента при бурении с отбором керна используются УБТ-108. Режим бурения с отбором керна устанавливается в зависимости от свойств горных пород и характеристик забойного двигателя. В случае, если необходимый для очистки забоя диаметром 132 мм расход бурового раствора (8-12 л/с) существенно меньше, чем расход, необходимый для получения требуемой мощности на забойном двигателе (18-24 л/с), над керноприемным снарядом (или над УБТ-108) устанавливается переводник со штуцером, с помощью которого часть бурового раствора после выхода из вала двигателя направляется в затрубное пространство. Осевая нагрузка на бурильную головку в начале первого рейса ограничивается величиной 5-15 кН, а при глубине опережающего ствола свыше 0,67 может быть увеличена до рационального значения: 40-60 кН.

Формула изобретения

СПОСОБ БУРЕНИЯ С ОТБОРОМ КЕРНА, заключающийся в бурении рейсами опережающего ствола скважин спускаемым через колонну труб вставным инструментом с извлечением его на поверхность вместе с керном и наращиванием для последующего бурения, а также в периодическом разбуривании опережающего ствола породоразрушающим инструментом, установленным на нижнем конце колонны труб, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения за счет предотвращения прихватов колонны труб, колонну труб поднимают перед спуском вставного инструмента на величину наращивания вставного инструмента и опускают одновременно с бурением опережающего ствола скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3