Технологія алмазного буріння

ТЕХНОЛОГІЯ БУРІННЯ

Навчальні цілі: у результаті вивчення розділу студент повинен знати особливості технології при різних видах буріння; параметри режиму буріння;.

Технологія твердосплавного буріння

При розробці технології буріння для кожного інтервалу геологічного розрізу проектуються параметри режиму буріння:

осьове навантаження на породоруйнівний інструмент;

частота обертання бурового снаряда;

витрата очисного агента.

Найефективнішим руйнуванням гірських порід при бурінні є об’ємне, тому навантаження на різець повинно бути не менше опору породи на вдавлювання.

Отже, чим твердіша гірська порода, тим більше повинно бути осьове навантаження.

Вплив режимних параметрів на механічну швидкість проходки неоднаковий при бурінні різних порід. Так, при бурінні м’яких порід першорядне значення має промивання. При подачі великої кількості промивальної рідини вона не тільки швидко видаляє шлам з вибою, але і завдяки гідромоніторному ефекту сприяє руйнуванню гірських порід.

Осьове навантаження і частота обертання в умовах буріння м’яких порід мають підпорядковане значення. Тому що породи перших чотирьох категорій за буримістю слабостійкі, для кріплення стінок свердловин застосовують глинисті, безглинисті, полімерні й інші розчини.

У групу порід IV–VIII категорій за буримістю входять дуже різноманітні породи, що необхідно враховувати при виборі типу твердосплавної коронки і режимних параметрів. Комплекс цих порід буриться зі значно меншою швидкістю, ніж м’які породи, тому роль промивання в даних умовах знижується і найголовнішого значення набувають осьове навантаження і частота обертання снаряда. Залежно від категорії за буримістю та інших властивостей цих порід колову швидкість приймають у межах 0,6–2,5 м/с, при цьому менші значення приймаються в абразивних, тріщинуватих і переміжних за твердістю, неоднорідних за складом породах, а великі – у неабразивних, монолітних й однорідних за складом і будовою.

Для відриву й утримання керна в породах середньої твердості і твердих можна, як і при алмазному бурінні, застосовувати керновідривачі, а також матеріал для заклинювання у вигляді дробленого кварцу, фаянсу, скла, алюмінієвого дроту тощо.

Технологія алмазного буріння

Алмазне буріння – основний найбільш прогресивний різновид колонкового буріння геологорозвідувальних свердловин на тверді корисні копалини.

Алмазними коронками бурять породи VII–XII категорій за буримістю. Відносна міцність алмазних зерен зростає зі зменшенням їхнього розміру. Так, відносна міцність кристалів розміром 60–80 шт/карат у середньому на 70 % вище міцності кристалів розміром 20–30 шт/карат.

Параметри режиму буріння алмазними коронками вибираються з урахуванням фізико-механічних властивостей порід, типу коронки, глибини і напрямку свердловини, а також стану і можливостей застосовуваного устаткування.

При алмазному бурінні вплив окремих режимних параметрів на процес буріння не рівнозначний. Найбільш важливим параметром є частота обертання коронки. Тому при алмазному бурінні частоту обертання доводять до 2000 хв^-1 і більше. Зі збільшенням частоти обертання питома витрата алмазів практично не збільшується.

Вплив осьового навантаження на процес буріння носить інший характер. Ріст механічної швидкості зі збільшенням осьового навантаження спостерігається до досягнення певного максимального її значення, після чого швидкість буріння знижується.

Зі збільшенням тріщинуватості механічна швидкість буріння підвищується в 1,1–1,8 рази, витрата алмазів зростає в 1,5–2,5 рази. З ростом твердості порід вплив тріщинуватості підсилюється.

Антивібраційні змащення, які наносять на бурильні труби, знижують їхнє тертя об стінки свердловини і тому зменшують подовжні і крутильні коливання, амортизують енергію удару колони об стінки свердловини. Крім того, змащення тампонують тріщини в породах і усувають утрату промивання.

Найбільш розповсюджене змащення КАВЗ – каніфольне антивібраційне змащення, що складається із суміші каніфолі, нігролу (іноді), автолу і бітуму у визначеній пропорції.

Емульсійні антивібраційні промивальні рідини мають підвищені мастильні й антивібраційні властивості, крім того, полегшують руйнування гірських порід на вибої.