В предыдущей статье мы рассказывали об основных видах бурения скважин.
Сегодня мы с Вами обсудим более конкретно инструмент для колонкового бурения.
В состав инструмента для колонкового бурения входят: коронки, колонковые трубы, переходники, шламовые трубы, бурильные трубы, вспомогательный инструмент и принадлежности.
1. Бурильные трубы
Бурильные трубы служат для спуска бурового снаряда в скважину, обеспечения промывки или продувки её забоя, передачи вращения породоразрушающему инструменту с поверхности от вращателя станка, передачи осевой нагрузки на забой скважины, подъема бурового снаряда из скважины,
Бурильные трубы изготавливают бесшовными, из углеродистых или легированных сталей, в основном с высадкой концов. Диаметр бурильных труб 33,5-168 мм (бурильные трубы диаметром до 60 мм используют в основном для геологоразведочного колонкового бурения).
Бурильные трубы соединяются между собой с помощью бурильных замков; в колонковом бурении применяют также ниппельные соединения. Кроме стальных, используются также легкосплавные трубы.
Бурильные трубы выпускают двух конструкций: цельные из кованой заготовки с утолщёнными концами и термической и механической обработкой по всей длине; сборные из горячекатаной заготовки с переводниками, навинчиваемыми на концы трубы, аналогично бурильному замку.
2. Переходники
Переходники служат для соединения колонны бурильных труб с колонковыми и шламовыми трубами. В зависимости от типа элементов бурильных колонн переходники изготавливают нескольких типов:
- для замковых труб – П1;
- для ниппельных труб – ПО;
3. Трубы колонковые обсадные
Колонковые, шламовые и бурильные трубы являются технологическим буровым инструментом, кернорватели при помощи которого осуществляется непосредственно бурение скважины и взятие керна. Обсадные трубы – вспомогательный инструмент.
Трубы колонковые предназначены для приема керна, последующей транспортировки его на поверхность и поддержания нужного направления ствола скважины в процессе бурения.
Обсадные трубы служат для предотвращения обвалов стенок скважины в неустойчивых породах, перекрытия напорных и поглощающих горизонтов и для других целей.
Диаметры колонковых труб в зависимости от диаметра и типа коронок.
Диаметры колонковых труб:
| Наружный диаметр коронок | Алмазные коронки, твердосплавные коронки типа СМ, СТ, СА | Твердосплавные коронки типа М |
| 36 | 33,5 | – |
| 46 | 44 | – |
| 59 | 57 | – |
| 76 | 73 | – |
| 93 | 89 | 73 |
| 112 | 108 | 89 |
| 132 | 127 | 108 |
| 151 | 146 | 127 |
4. Коронки
В качестве породоразрушающего инструмента при колонковом бурении используются твердосплавные или алмазные коронки.
Различают 3 группы твердосплавных коронок:
- ребристые;
- резцовые;
- самозатачивающиеся;
Размеры стандартных коронок:
| Внутренний диаметр коронок, мм | |||
| Наружный диаметр коронок, мм | Твердосплавные коронки | Алмазные коронки | |
| типа М | типа СМ, СТ, СА | ||
| 46 | – | 31 | 31 |
| 59 | – | 44 | 42 |
| 76 | – | 59 | 59 |
| 93 | 57 | 75 | 73 |
| 112 | 73 | 94 | 92 |
| 132 | 92 | 114 | – |
| 151 | 112 | 133 | – |
Для бурения мягких пород I-IV категорий по буримости применяют ребристые твердосплавные коронки типа М, конструктивной особенностью которых является наличие ребер, приваренных к наружным боковым поверхностям короночного кольца. Коронки модификации М5 предназначены для бурения мягких однородных пород I-IV категорий по буримости; М6 – для бурения мягких неоднородных по строению пород, II-IV категорий по буримости, перемежающихся по твердости с включениями щебенчато-галечных отложений V-VI категорий.
Для бурения малоабразивных пород средней твердости IV-VII категорий по буримости применяются твердосплавные коронки типа СМ и КТ: СМ4 и СМ5 служат для бурения монолитных и перемежающихся горных пород V-VI категорий; СМ6 для бурения монолитных и трещиноватых горных пород VI-VII категорий по буримости; КТ2 для бурения малоабразивных трещиноватых и перемежающихся горных пород с твердыми включениями IV-VI категорий по буримости.
Для бурения абразивных пород средней твердости применяются твердосплавные коронки типа СА: СА4 для бурения монолитных и слаботрещиноватых горных пород VI-VIII и частично IX категорий по буримости; СА5 и СА6 для бурения монолитных и перемежающихся горных пород VI-VIII и частично IX категорий.
Алмазное бурение является одним из наиболее перспективных и высокопроизводительных способов проходки скважин в крепких и весьма крепких породах.
Различают 2 типа алмазных коронок:
- однослойные коронки;
- импрегнированные;
В однослойных коронках алмазы располагаются только на рабочей поверхности – по торцу и внешней и внутренней калибрующим поверхностям. Это такие коронки как 01А3 (01А4, 04А3, 07А3, 14А3, А4ДП), 15А3СВ, 16А3СВ. Крупность применяемых алмазов в однослойных коронках равна 20-30 зерен/карат. Данные коронки применяют при бурении в малоабразивных породах средней твердости VII-IX категорий по буримости.
В породах более твердых (X-XII категорий) применяются импрегнированные алмазные коронки. Их отличительная особенность состоит в том, что вся алмазосодержащая матрица насыщена очень мелкими алмазами крупностью 120-150 и 140-210 зерен/карат. Среди них различают коронки 02И3Г, 02И4Г, И4ДП, БС0207.
Характеристика алмазной коронки отражена в маркировке, например, 01А3, 02И4, 16А3.
01 (02 … и т.д.) – порядковый номер конструкции коронки, характеризует форму торца матрицы;
А (И) – тип коронки – однослойная (импрегнированная);
3 (4, 5) – твердость матрицы (3 – нормальная для бурения в плотных монолитных мало- и среднеабразивных породах; 4 – твердая для бурения в среднеабразивных и абразивных, плотных, монолитных, а также трещиноватых породах; 5 – очень твердая для бурения в очень твердых трещиноватых, весьма абразивных породах).
В практике геологоразведочного бурения наиболее широко применяются следующие типы алмазных коронок: однослойные – 01А3, 01А4, 04А3, 07А3, 14А3, 15А3, 16АЗ для бурения горных пород VII-XI категорий по буримости; импрегнированные – 02И3, 02И4, 03И5, которые используются для бурения соответственно малоабразивных, абразивных и сильно абразивных горных пород IX-XII категорий по буримости. Коронки 01А3СВ, 01А4СВ, 02И3СВ, 02И4СВ, 15А3СВ армируются синтетическими алмазами.
5. Дополнительный инструмент
Кернорватель — устройство, встраиваемое в колонковый снаряд, с помощью которого керн захватывается, отрывается от массива (забоя) и удерживается в колонковом снаряде во время его подъема на поверхность. При использовании обычных или одинарных колонковых снарядов (OKC) применяются кернорватели захватывающего, заклинивающего и подрезного действия.
Расширители предназначены для поддержания постоянства диаметра скважины и применяются при бурении с использованием в качестве породоразрушающего инструмента — алмазных коронок. Диаметры расширителей на 0,5 мм больше чем диаметры коронок. Чаще всего используется алмазный расширитель РС-46.