Способ бурения с отбором керна

 

Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения с отбором керна. Целью изобретения является повышение производительности бурения. Для осуществления способа применяют колонковый снаряд с керноприемной трубой и забойным гидравлическим вибратором (ЗГВ). ОСЕВАЯ НАГРУЗКА И ВРАЩЕНИЕ НА КОЛОНКОВЫЙ СНАРЯД ПЕРЕДАЮТСЯ БУРИЛЬНЫМИ ТРУБАМИ. УДАЛЕНИЕ ШЛАМА ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТЬЮ, НАГНЕТАЕМОЙ ПО БУРИЛЬНЫМ ТРУБАМ, ЗГВ под действием потока промывочной жидкости возбуждает в бурильных трубах поперечные колебания, частота и амплитуда которых зависят от наполнения керноприемной трубы. В процессе бурения колонковый снаряд периодически разгружают с одновременным измерением амплитуды и частоты поперечных колебаний бурильных труб. Измерение указанных параметров колебаний позволяет контролировать процесс кернообразования. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) F 21 В 25/00

" . . 0;.,", Ì, "-,",1Р ф.

3 г- ! :- $

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4601181/24-03 (22) 02.11.88 (46) 30. 11.90. Бюл. Р 44 (71) Сургутское отделение ЗападноСибирского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института технологии глубокого разведочного бурения (72) Г.К. Ешимов (53) 622.243.64 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 76782, кл . E 21 В 25/00, 1948.

Авторское свидетельство СССР

У 1293316, кл. Е 21 В 25/00, 1985. (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ С ОТБОРОМ КЕРНА (57) Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения с отбором керна. Цель . изобретения повышение производительности бурения.

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам бурения с отбором керна.

Цель изобретения — повышение производительности бурения.

На чертеже показана схема устройства для бурения с отбором керна данным способом.

Способ бурения с отбором керна включает разрушение горной породы посредством вращения с осевой нагрузкой

; колонкового снаряда, связанного с бурильными трубами 1, являющимися средством для передачи нагрузки и вращения от наземного привода, а также нагнетания промывочной жидкости для удаления шлама.

„„SU „„ A1

Для осуществления способа применяют колонковый снаряд с керноприемной трубой и забойным гидравлическим вибратором (ЗГВ). Осевая нагрузка и вращение на колонковый снаряд передаются бурильными трубами. Удаление шлама осуществляется жидкостью, нагнетаемой по бурильным трубам, ЗГВ под действием потока промывочной жидкости возбуждает в бурильных трубах поперечные колебания, частота и амплитуда которых зависят от наполнения керноприемной трубы. В процессе бурения колонковый снаряд периодически разгружают с одновременным измерением амплитуды и частоты поперечных с колебаний бурильных труб, Измерение

Cl указанных параметров колебаний позволяет контролировать процесс кернообразования. 1 ил. С::

Колонковый снаряд остоит из наруж ной 2 и керноприемной 3 труб q клапа- © ном 4, соединенных подшипниковым узлом 5. с©

В колонковом снаряде имеется saбойный гидравлический вибратор 6, ф; совершающий колебания с ударами о бурильные трубы под действием потока промывочной жидкости, соедствием чего имеет место возбуждение поперечных колебаний в бурильных трубах.

В бурильных трубах 1 размещен контейнер 7 с датчиками упругих колебаний, опущенный до колонкового снаряда на кабеле 8, присоединенном к опорной втулке 9 и к регистратору

10 колебаний и далее через фильтр

1609949

11, усилитель 12, преобразователь

13 — к измерительному прибору 14, дающему информацию о частоте и амплитуде колебанйй.

Втулка 9 снабжена подшипниковым узлом 15 для предотвращения скручивания кабеля.

В процессе бурения выбуриваемый столбик керна поступает в кернопри- 10 емную трубу 3 и посредством частиц шлама на его поверхности контактирует со стенками. При прокачивании промывочной жидкости через каналы вибратор 6 совершает колебания, нано- 15 ся удары по наружной трубе 2 колонкового снаряда. Упругие колебания бурильных труб 1 воспринимаются датчиками на контейнере 7. Электрические сигналы с этих датчиков по кабелю 8 20 поступают через втулку 9 .в регистратор 10 упругих колебаний, а затем через фильтр 11, усилитель 12 и преобразователь 13 — в измерительный прибор 14. 25

Сигнал в свободной керноприемной тр уб е и спыт ыва ет н е 3 начит ел ь ные и плавкие изменения своих характеристик, В частности амплитуда и энергия сигнала изменяются по экспоненциальному закону, без всплесков и срывов.

Основная частота спектра — также плавно, Это объясняется тем, что сигнал распространяется в однородном материале. Для уменьшения или предотвращения контакта колонкового

35 снаря .;а со стенками скважины бурильные трубы 1 периодически разгружают, натягивая, например, при помощи лебедки 16, не отрывая от забоя, и

40 в момент разгрузки измеряют амплитуду и частоту поперечных колебаний на приборе 14.

При постепенном заполнении керно- 45 приемной трубы керном на границе контакта верхнего торца керна с трубой резко изменяются условия прохождения сигнала, так как изменяется коэффициент его отражения и возрастает боковая отдача энергии, вследствие чего возрастает коэффициент поглощения упругих волн. Это приводит к изменению амплитудно-частотных характеристик сигнала в месте

55 контакта. Вследствие этого отраженные

r колебания меняют характеристики колебаний вибратора и колебания бурильных труб, При увеличении заполнения трубы 3 кер ном амплитуда кол еба ний и частота уменьшаются .

Теоретические расчеты и практические опыты показывают, что условия прохождения сигнала в свободной и заполненной керноприемных трубах разЛичны и резко изменяются в зависимости от величины заполнения трубы керном за счет существенных отличий коэффициентов отражения сигналов.

Так, например, в свободной части бурильных труб коэффициент отражения вибраций k составляет 0,92:

л ׻ — (1 Vz.

k» (» 1 р2 2 при плотности материала стальной бурильной трубы j3 = 7,8 г/см, плотности бурового раствора P = 1,2

1,3 г/cM, при скорости упругих волн в трубе Ч1 = 5,2 км/с и скорости упругих волн в растворе 1,4 км/с (V ), Коэффициент отражения в колонковом снаряде, керноприемная труба которого заполняется керном, снижается OT 0,92 до 0,64 при P = 7,8 г/см, V< — 5,2 км/с и при плотности горной породы 2,5 г/см и скорости упругих волн в ней 3,5 км/с.

Таким образом, коэффициент отражения вибраций снижается почти в

2 раза.

Снижение частотных характеристик колебаний вибратора происходит также вследствие изменения амплитудных колебаний керноприемной трубы, являю! щейся опорой вибратора. Измерения колебаний в производственных условиях показали, что при длине керноприемной трубы 15 м и

100%-ном заполнении ее керном амплиту-— да колебаний бурильной колонны снижается более чем в 5 раз, а частота снижается более, чем на 10 Гц. Особенно ярко это проявляется при использовании долот истирающе-режущего типа, ! собственные колебания которых незначительны и легко фильтруются ° Устране-! ние помех при бурении шарошечными долотами более трудоемко, но также осуществимо и позволяет повысить чувст-". вительность приемной аппаратуры.

Формула изобретения

Способ бурения с отбором керна, включающий разрушение горной породы посредством вращения с осевой нагрузкой колонкового снаряда с кернопри5 1609949 6 еМНоН трубой, связанной с бурильны- - о т л н ч а ю шийся тем, что, с ми трубами, удаление шлама нагнетае- целью повышения производительности мой по бурильным трубам промывоч- бурения, колонковый снаряд периодиной жидкостью и возбуждение попер еч- чески разгружают с одновременным изных колебаний в бурильных трубах за- 5 мерением амплитуды и частоты поперечбойным гидравлическим вибратором, ных колебаний бурильных труб. Составитель В. Акслер

Редактор М. Товтин Техред Jl. Олийнык Корректор Т. Иалец

Заказ 3713 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101