Выбор и обоснование трассы скважины.

Для качественного решения геологических задач необходима точная привязка геологической информации, получаемой с помощью буровой скважины, к определенным точкам на глубине геологического массива. Для этого необходимо проведение скважины в нужных местах геологического массива с целью пересечения толщи пород в заданных проектом координатах, при возможно меньшем объеме буровых работ и их минимальной стоимости.

Положение оси скважины в пространстве называется трассой скважины. В практике разведочного бурения проходятся скважины различного направления и формы трассы, и задача проектирования - выбрать оптимальный вариант трассы скважины, отвечающий геологическому заданию и учитывающий влияние геологических, географических и технико-экономических факторов.

Подробный анализ и расчеты трассы скважины изучается в курсе "Искривление скважин и направленное бурение". В данном пособии приводятся только общие сведения и подходы к выбору трассы скважины.

Трассы разведочных скважин различаются по кривизне на прямолинейные, криволинейные и комбинированные, и по направлению относительно вертикали; кроме того, скважина может быть однозабойной или многозабойной.

Прямолинейные скважины проектируются в наиболее простых геологических разрезах, как правило, в однородных породах с перпендикулярным пересечением осью скважины границ пластов. Направление прямолинейных скважин может быть любым, и соответственно скважины называются: вертикальные (вниз), наклонные, горизонтальные и восстающие (в том числе вертикальные вверх). Рис. 3.

Рис. 3

Выбор направления скважины обуславливается наиболее полным решением геологических задач. Самая точная информация о породах пласта (структура, мощность пласта) получается при пересечении скважиной пласта в крест простирания, т.е. под углом 90º .

При бурении скважины в сложных геологических разрезах на поведение её оси существенное влияние оказывают ряд факторов, прежде всего геологические (при переходе из пород одной твердости в породы с другой твердостью, анизотропные свойства пород и другие), а также технико-технологические. В результате, ствол скважины в процессе бурения искривляется, и провести в таких условиях прямолинейную скважину оказывается весьма трудно или даже невозможно. В этих случаях целесообразно уже заранее, с учетом факторов, вызывающих искривление, проектировать, криволинейную трассу скважины. При этом криволинейные трассы часто являются не только легче осуществимыми, но и более рациональными, чем прямолинейные.

Криволинейные трассы, как и прямолинейные, могут иметь любое направление и различаются 'на искривленные с постоянной кривизной, с переменной кривизной, с искривлением в двух направлениях, и комбинированные сочетающие прямолинейные и криволинейные участки. (Рис. 4).

Рис. 4

Скважины, прибурении которых из одного основного ствола проходятся еще один или несколько дополнительных стволов, называются многозабойными. Трассы основного и дополнительных стволов многозабойных скважин могут быть весьма многообразны, располагаться в одной или нескольких плоскостях, количество дополнительных стволов достигает 20. (Рис. 5).

Применение многозабойных скважин дает значительный эффект и в качестве разведки и в экономии средств.

Рис. 5

Наряду с многозабойными скважинами в практике разведочного бурения применяется многоствольное бурение (неправильно многоствольная скважина), когда с одной площадки (за- счет поворота вращателя станка) одним буровым станком последовательно проходятся несколько скважин под разными углами (рис. 6)

Рис. 6

Применение многоствольного бурения дает существенный экономический эффект при бурении не очень глубоких скважин в труднодоступной местности, позволяя экономить на прокладке транспортных путей и оборудовании площадок, а также уменьшить экологический ущерб.

При выборе и проектировании трассы скважины необходимо оперировать основными координатами и терминами, определяющими положение оси скважины в пространстве. (Рис. 7).

а б Рис. 7

Положение участков трассы скважины (в упрощенном виде) определяется расстоянием участка от устья скважины - ł и двумя углами. Угол между касательной к оси скважины в данной точке и вертикалью называется зенитным углом (θ); угол между касательной к горизонтальной проекции оси скважины и выбранным направлением (обычно направлением Север-Юг) называется азимутальнымуглом или просто азимутом скважины в данной точке –(α).

Проекция оси скважины на вертикальную плоскость называется профиль скважины, а проекция оси на горизонтальную поверхность называется планом или инклинограммой скважины.

Если трасса скважины лежит в одной вертикальной плоскости, то она называется плоскоискривленной (рис.7 б), в противном случае скважина – пространственно-искривленная (рис.7а). К плоскоискривленным относятся все прямолинейные скважины.

Проектирование трассы скважины осуществляется в следующей последовательности:

1. Выбор между однозабойной и многозабойной скважиной. При этом, прежде всего, играет роль экономическая целесообразность и необходимость решения геологических задач. Необходимо сравнить получаемый выигрыш (эффект) за счет сокращения метража бурения, снижения перевозок буровой установки и объема монтажных работ при многозабойной скважине по сравнению с бурением соответствующего числа однозабойных скважин для решения той же геологической задачи, с дополнительными затратами и трудностями технологии при бурении многозабойной скважины. Особо важную роль в настоящее время начинают играть вопросы охраны природы - при каждой перевозке и монтаже буровой наносится серьезный ущерб природе - это обязательно надо учитывать.

2. Если выбрана однозабойная скважина, определяется ее направление: вертикальная, наклонная, горизонтальная, восстающая. С точки зрения трудозатрат, они возрастают в том порядке, как названы направления. Естественно, что наиболее легко проходятся вертикальные скважины, наклонные скважины уже требуют дополнительных технических условий (не могут применяться буровые вышки, роторные самоходные установки, нужна дополнительная оснастка для спускоподъемных операций и т.д.). Горизонтальное бурение и бурение восстающих скважин требует специального оборудования для спускоподъемных операций и применяется, в основном, при бурении из горных выработок; наиболее трудоемко бурение восстающих скважин. Таким образом, выбор направления скважины отличного от вертикального, должен быть обоснован геологической необходимостью или расположением точки заложения скважины (крутой склон, подземная горная выработка и т.п.)

3. Следующий шаг - определение прямолинейности или криволинейности трассы скважины. В наиболее простых геологических разрезах (с монотонным залеганием пластов или в монолитных массивах) обычно выбирается прямолинейная трасса. Однако в большинстве геологических разрезов на поведение трассы скважины в процессе бурения действуют различные геологические и технологические факторы, вызывающие закономерное (предсказуемое) искривление ствола скважины, и скважина становиться криволинейной независимо от нашей воли. В таких случаях можно бороться с искривлением скважины и добиваться ее прямолинейности, но это бывает весьма сложно и дорого. Гораздо выгоднее предусмотреть естественное искривление и спроектировать трассу скважины криволинейной. При этом надо учитывать, что с ростом интенсивности искривления скважины увеличиваются и трудности ее проведения (возрастают затраты мощности на вращение бурильной колонны износ и возможность обрыва бурильных труб). Принято считать допустимой интенсивность искривления не более 0.05 град/м. Криволинейная трасса проектируется и с целью решения определенных задач и может быть более эффективной, чем прямолинейная. Например, при подсечении скважиной крутопадающих пластов прямолинейная наклонная скважина должна закладываться с большим зенитным утлом, что создает технические трудности, кроме того, протяженность такой скважины будет больше чем у криволинейной (L1>L2) (Рис. 8).

Рис. 8

Другой пример эффективности криволинейной скважины - необходимость попасть в точку, расположенную под недоступным местом (водоем, застройка и т.п.). Рис. 9.

Рис. 9 Рис. 10

В практике эксплуатационного бурения используются криволинейные скважины, конечная часть которых, входящая в продуктивный пласт, приближается горизонтальному положению и проходит вдоль пласта, что увеличивает возможности добычи полезного ископаемого (в нефтяном бурении такие скважины называют «горизонтальные» или «скважина с горизонтальным окончанием). Интересно отметить, что длина таких скважин достигает 13000 метров. (Рис. 10).

5. Обоснование выбора разновидности бурения.

Бурение геологоразведочных скважин на ТПИ включает несколько разновидностей, различающихся применяемым оборудованием и инструментом и, главное, технологическими решениями.

Можно выделить около двух десятков разновидностей бурения разведочных скважин, имеющих как принципиальные, так и незначительные частные различия. Основные разновидности бурения скважин при разведке месторождений твердых полезных ископаемых приведены в табл. 2.

Группа разновидностей геологоразведочного бурения - "вращательное бурение с циркуляцией очистногоагента" и является собственно предметом изучения курса "бурение на ТПИ". В этой группе объединены разновидности бурения, различающиеся применяемым породоразрушающим инструментом (ПРИ), применением простых или специальных снарядов, снарядов с забойным механизмами, особенностями технологии бурения.

Прежде всего, разновидности геологоразведочного бурения этой группы делятся на две принципиально отличные подгруппы по площади разрушения породы на забое скважины:

• разрушение породы по всей площади забоя скважины - "бурение сплошным забоем" или правильнее "бескерновое бурение"

• разрушение породы по кольцевой площади - "бурение с кольцевым забоем" или "колонковое бурение". При бескерновом бурениився порода на забое скважины разрушается и отделяется от забоя в виде мелких частиц - "шлама", которые очистным агентом удаляются с забоя и далее на поверхность. При колонковом бурении порода на забое разрушается по кольцу, а в центре забоя остается неразрушенная часть, которая по мере углубления скважины образует столбик (колонку) породы -керн.

Принципиальное различие между этими подгруппами в том, что при бескерновом бурении, как правило, углубка скважины продолжается до полного износа породоразрушающего инструмента. Углубка за рейс составляет в этом случае в мягких породах - сотни, в средних и твердых породах - десятки метров, но при этом не получается целых образцов породы, т.е. геологическая информация, представленная вынесенным на поверхность шламом и геофизическими исследованиями, весьма ограниченна.

В колонковом бурении, при использовании простых снарядов, углубка скважины ведется ограниченными рейсами, протяженностью от 0,5-1,0 м до 5-10 м, не превышающими длину колонковой трубы, При этом на поверхность поднимается весь буровой снаряд – колонна бурильных труб с колонковой трубой с керном. При использовании специальных снарядов колонкового бурения (ССК, КГК) углубка за рейс сравнивается с рейсами бескернового бурения, но сохраняется получение керна.

Виды и разновидности геологоразведочного бурения на Т.П.И. Таблица 2

( механическое вращательное бурение с циркуляцией очистного агента)

Виды и разновидности	Параметры бурения	Особенности и основные области применения
Породы	Максим. глубина, м	Диаметр, мм
Бескерновое	I –ХII	Не огран.	46 -151	Там, где не нужен керн, производительнее и дешевле чем колонковое,
Колонковое	Простыми снарядами.	Твердосплавное	I-VIII		36 -151	Тенденция к уменьшению объемов и к замене бурением с резцами из СТМ.
С резцами из сверхтвердых материалов (СТМ) и АТП, PDC	VI – IХ	Не огран.	46 -151	Перспективное, объемы расширяются, заменяет твердосплавное и частично алмазное в породах VII – IX категорий.
Алмазное	VII-ХII	Не огран.	36 – 112	Основное для пород IХ – ХII категорий по буримости.
Дробовое	VII-ХII		76 -151	Старое, но может использоваться для скважин в породах IХ – ХII категорий,.
Снарядами с забойным механизмом	С ударными импульсами	Гидроудар-ное.	Ударно-вращательное.	VI – ХI		59 -151	Для бурения твердых прослоек диметром до 151 мм, для бурения строго вертикальных прямолинейных скважин (снаряд ведет себя как отвес).
Вращательно-ударное.	VII-ХII		59 – 76	При бурении алмазными коронками или коронками с резцами из СТМ для борьбы с самозаклиниванием керна и с заполированием алмазных коронок.
Пневмоударное	VI – ХI	500 (1200)	59 – 151	При бурении с продувкой и с пеной. Повышает скорость бурения в 2 – 3 раза, при высоком давлении до 2,5 МПа повышается возможная глубина бурения.
С забойным двигателем	VI- ХII		59 - 76	Только для отбуривания интервалов направленного бурения (в других случаях не применяется из-за малого крутящего момента при имеющихся насосах).
Специальными снарядами с подъемом керна без подъема бурильных труб	Со съемным керноприемником	Снаряды КССК	VII- ХI		76, 95	КССК - эффективны в породах средней крепости, в сложных разрезах.
Снаряды ССК (ВИТР),	V -XII		46 - 76	ССК - эффективны для высокооборотного алмазного бурения
Cнаряды Longyear	V -XII	до 5000	46 - 122	Снаряды фирмы Longyear, применяемые и в нашей стране, универсальны.
С транспортом керна по двойной колонне труб	Комплект с гидротранспортом керна (КГК)	I – V		76 - 215	Весьма перспективны, высокопроизводительны при отличной геологической информации (полный выход керна), но эффективны только в мягких и слабых породах. КПК с кольцевым пневмоударником применим в скальных породах с использованием современных технологий и компрессоров высокого давления.
Комплект с пневмотранспортом керна или шлама (КПК)	I - V		76 – 112

Использование специальных снарядов ССК значительно дороже бескернового и колонкового бурения простыми снарядами, но при достаточной глубине скважин окупается повышением производительности и качества бурения, за исключением бурения в породах XII категорий (где углубка за рейс и при бескерновом бурении и при бурении простыми колонковыми снарядами и снарядами ССК не превышает 5-12 м).

Если геологу необходим керн - выбирается колонковое бурение.

В тех интервалах скважины, где геолог может обойтись без керна (при достаточности косвенной информации), применяется бескерновое бурение (кроме пород ХII категории).

Обычно верхние интервалы разведочных скважин, представленные наносами или хорошо изученными пластами, проходятся бескерновым способом, а далее скважина бурится колонковым способом. Некоторые скважины (опорные, поисковые, структурные и т.п.) проходятся целиком колонковым способом. Полностью бескерновым способом проходятся эксплуатационные и некоторые разведочные скважины при достаточности косвенной геологической информации (сбор шлама, геофизические исследования в скважине, отбор боковых проб).

На интервалах колонкового бурения осуществляется выбор из трех разновидностей: бурение простыми снарядами, бурение простыми снарядамис забойными механизмами и бурение специальными снарядами.

Каждая из разновидностей колонкового бурения отличается применяемыми техническими средствами, и технологией бурения и имеет свою рациональную область применения, определяемую характером буримых пород, глубиной и диаметром скважины, требованием к геологической информации и другими условиями бурения. Последовательность выбора разновидностей зависит от их доступности, способности решения конкретных задач бурения данной скважины и стоимости.

Бурение простыми снарядами наиболее простая дешевая и надежная разновидность колонкового бурения. Недостатком этой разновидности является ограниченная углубка за рейс и неспособность решать некоторые частные задачи, например борьба с заполированием алмазов, борьба с самозаклиниванием керна, сохранение керна в сложных геологических условиях. С использованием простых снарядов бурятся скважины сравнительно небольшой глубины, где время на спускоподъемные операции (СПО) незначительно, а также скважины или интервалы скважин повышенного диаметра, когда нет такого диаметра снарядов ССК, и в породах XI – XII категорий по буримости, где проходка на алмазную коронку не превышает 8 – 12 метров. Последние обстоятельства не касаются снарядов Longyear, имеющих набор размеров от 46 до 146 мм и высококачественные алмазные коронки.

При бурении простым снарядом различаются варианты по материалам резцов коронок. Резцы из твердого сплава ВК - твердосплавное бурение, резцы из сверхтвердых материалов (СТМ), включающих спеки синтетических алмазов, нитриды бора, композицию твердого сплава и алмазного напыления (АТП, PDC) - бурение с резцами_из СТМ; резцы из природных и синтетических алмазов - алмазное бурение. До конца 50–ых годов в твердых породах применялось дробовое бурение, где роль резцов выполняла чугунная или стальная дробь. Область применения каждого из этих четырех вариантов определяется буримостью проходимых пород и, косвенно, глубиною скважины. Рациональные области применения разновидностей приведены в табл. 3 и видны из графика (рис.11), где показана зависимость эффективности применения разновидностей колонкового бурения по видам П.Р.И. от категории пород. При бурении снарядами ССК применяются только алмазные коронки.

Таблица 3

1-Твердосплавное, 2-СТМ, 3 – Алмазное. Рис 11

Бурение простым снарядом с забойным механизмом,

Разновидности этой группы, как правило, применяются на отдельных интервалах скважины для решения конкретных задач, связанных со свойствами проходимых пород или с особенностями бурения. Забойные механизмы применяются для создания ударных импульсов (гидроударники, пневмоударники), для сохранения керна (ДКС, ЭКС), или для вращения П.Р.И. без вращения бурильных труб (забойные двигатели).

При использовании ударных машин, добавляются ударные импульсы на резцы к вращательному движению породоразрушающего инструмента. Разновидность бурения называется ударно-вращательное или вращательно-ударное в зависимости от того, какое воздействие на породу ударное или вращательное преобладает.

. При бурении с промывкой (кроме промывки вязкими, плотными, глинистыми растворами) в скальных породах VI-ХII категорий могут применяться забойные гидроударники. При этом возможны два случая применения гидроударников: использование среднечастотных гидроударников с повышенной энергией ударов и использование высокочастотных гидроударников с малой энергией ударов.

Первый вариант, называемый "ударно-вращательное" бурение применяется там, где эффективно использовать разрушение породы коронками с твердосплавными резцами за счет энергии удара при минимальной осевой нагрузке. Это позволяет бурить прослойки твердых пород IХ-ХI категорий в скважинах диаметром 151 мм, (таких алмазных коронок не применяют), или бурить вертикальные строго прямолинейные скважины, поскольку при малой осевой нагрузке буровой снаряд висит в скважине как отвес (скважины обычного вращательного бурения под действием осевой нагрузки почти всегда искривляются). В остальных случаях незначительный выигрыш производительности от ударно-вращательного бурения не покрывает дополнительных затрат.

Вращательно-ударное бурение осуществляется высокочастотными гидроударниками, создающими небольшую энергию удара с большой частотой, т.е. они создают направленную вибрацию и используются с алмазными коронками. Повышение скорости бурения при этом очень незначительное и не во всех породах. Применяются они только в тех случаях, когда свойство вибрации снижать трение необходимо для улучшения процесса бурения. Так в очень твердых малоабразивных породах происходит интенсивное истирание контактной поверхности алмазных резцов за счет трения, и резцы (еще не изношенные) заполировываются, при этом проходка за рейс снижается до 1.0 - 0,5 метра. Мелкие ударные импульсы снижают трение, облегчают внедрение алмазов в породу и заполирование уменьшается. Другой случай эффективного применения вращательно-ударного варианта - бурение в трещиноватых или перемежающихся породах, где происходит самозаклинивание кусочков керна в коронке или в колонковой трубе. Осевая вибрация, создаваемая гидроударником, снижая трение, уменьшает или ликвидирует самозаклинивание керна, позволяет сохранить керн и увеличить углубку за рейс.

Гидроударное бурение может применяться и при бурении снарядами со съемным грунтоносом - ССК

Если бурение ведется с продувкой (районы с многолетнемерзлыми породами, суровые зимние условия, безводные районы) и в скальных породах V1 – ХI категорий, то очень эффективно применять забойные пневмоударники, которые, используя энергию потока сжатого воздуха, создают мощные ударные импульсы. Это позволяет существенно увеличить разрушение породы на забое коронками с твердосплавными резцами и в 2 – 3 раза повысить скорость и снизить себестоимость бурения.

Пневмоударное бурение с использованием кольцевых пневмоударников применимо и при бурении снарядами с пневмотранспортом керна - КПК, а при наличии компрессоров высокого давления (до 2,5 МПа), глубина пневмоударного бурения может доходить до1200 метров.

Забойные двигатели- имеющиеся винтовые гидравлические двигатели диаметром 54 и 70 мм, разработанные нефтяниками для прочистки нефтеподъемных труб, применяются в разведочном бурении исключительно по целевому назначению при отбуривании участков скважин направленного бурения в комплексе со специальными средствами направленного бурения. Для обычного бурения разведочных скважин, имеющиеся забойные двигатели оказались неэффективными, так как их параметры (крутящий момент, частота оборотов), при имеющихся в геологоразведке насосах, недостаточны для обеспечения нормальной производительности бурения.

Снаряды (колонковые наборы) для получения кондиционного керна (двойные колонковые трубы и снаряды с обратной циркуляцией) представляют собой специальные колонковые наборы, предназначенные для бурения в тех интервалах скважины, где необходимо защищать образующийся столбик керна от разрушения в процессе бурения. Эти снаряды используются в перемежающихся, трещиноватых, раздробленных, рыхлых, размываемых и легко разрушаемых породах, там, где геологу необходим кондиционный керн, особенно в зонах полезного ископаемого.

Специальные снаряды.

Бурение специальными снарядами отличается технологией извлечения на поверхность керна и может быть обозначено как "бурение с подъемом керна без подъема бурильных труб". Два варианта, входящие в эту подгруппу - снаряды со съемным керноприемником - ССК и комплекты с гидротранспортом керна - КГК, имеют принципиальные различия, как по технике, так и по технологии решения этой задачи и по области применения.

Снаряды со съемными керноприемниками – ССК   представляют собой одинарную колонну специальных бурильных труб с увеличенным внутренним диаметром, приближенным к диаметру колонковой трубы. В колонковой трубе размещается внутренняя тонкостенная труба со специальной головкой - съемный керноприемник, который может свободно проходить внутри бурильной колонны (Рис.12) На нижнем конце колонковой трубы алмазная коронка - 7 с увеличенной шириной торца, так что керн может заходить внутрь керноприемника. Во время бурения керн заходит в керноприемник - 6 (керноприемник надвигается на керн), который удерживается в колонковой трубе от смещения вверх специальными упорами – 2, а вниз упорным кольцом – 3. Керноприемная труба во время бурения не вращается за счет подшипников – 5. В случае самозаклинивания керна в керноприемной трубе гидравлический сигнализатор - 4 перекрывает проход промывочной жидкости, и рост давления показывает самозаклинку. После заполнения керноприемника керном (ℓкп. = З или 4,5 или 6 м), бурение останавливается; с поверхности на тонком канате с быстроходной лебедки спускается ловитель (Б) и захватывает за головку керноприемника. Последний натяжением троса расфиксируется (упоры сдвигаются внутрь) и быстро с керном поднимается на поверхность, керн извлекается и в буровой снаряд сбрасывается пустой керноприемник. Затем потоком промывочной жидкости он быстро доставляется в колонковую трубу и там фиксируется - бурение продолжается. Таким образом, подъем керна осуществляется без подъема бурильных труб в несколько раз быстрее, чем при бурении простым снарядом, что обеспечивает значительный рост производительности, особенно в благоприятных для ССК условиях.     Рис. 12 Рис. 12

Кроме роста производительности к достоинствам ССК относится меньшее разрушение стенок скважины за счет уменьшения числа спускоподъемных операций (СПО), лучшие условия для сохранения керна (керн защищен от прямого потока промывочной жидкости и керноприемная труба не вращается в процессе бурения).

Главный недостаток ССК - его более высокая стоимость и более высокие требования к обслуживанию и квалификации персонала. Применение ССК, оправданно, когда его более высокая стоимость окупается соответствующим ростом производительности и качества бурения. Рост производительности от применения ССК зависит от глубины скважины (чем глубже скважина, тем больше выигрыш времени на СПО) и проходки за один рейс, определяемой ресурсом алмазной коронки ССК. Применение ССК можно считать целесообразным при глубине скважины более 200-300 м и при проходке за рейс (на коронку) не менее 30-50 м.

В нашей стране были разработаны работоспособные конструкции съемных (раздвижных) алмазных коронок (СРК - Югова), которые спускаются и поднимаются весте с керноприемником, и после износа заменяются на поверхности на новую, что позволяет бурить всю скважину без подъема бурильной колонны. В массовое производство они так и не были внедрены.

Высококачественные коронки зарубежных фирм – Craelius, Boart Longyear, Diamatic и другие позволяют проходить десятки метров даже в самых твердых породах, а в породах средней твердости сотни метров, и расширяют области рационального применения снарядов ССК.

До перехода на применение снарядов Longyear в нашей стране использовались два варианта снарядов ССК отечественного производства: КССК-76 конструкции "СКБ", Москва и ССК-76,ССК - 59 и ССК - 46 конструкции "ВИТР", С.Петербург.

КССК-76 – «комплект снаряда со съемными керноприемником» предназначен для бурения скважин в разрезах с перемежающимися породами средней крепости VI-IХ, частично X категорий буримости глубиной до 3000м. Он имеет прочную колонну бурильных труб с замковыми соединениями. Для бурения особо глубоких скважин имеется комплект с легкосплавными бурильными трубами. Разработан комплект КССК-95

ССК – 46, ССК – 59, ССК -76 – «снаряды со съемным керноприемником» приспособлены для высокооборотного алмазного бурения в однородных устойчивых породах VIII - X, частично XI категории по буримости в скважинах глубиной до 1500 м, имеют гладкоствольную тонкостенную колонну труб с резьбовым соединением труба в трубу.

В настоящее время повсеместно получили применение комплекты снарядов фирмы Longyearс размерами по диаметру коронок от 48 мм до 146 мм и с практически не ограниченной глубиной бурения (такими снарядами была пробурена самая глубокая геологоразведочная скважина глубиной 5422 м в ЮАР в 2010 году).

Комплекты КГК.

Значительно больший прирост производительности за счет сокращения СПО даст применение второго варианта бурения с подъемом керна без подъема бурильных труб - комплекта сгидравлическим (пневматическим) транспортом керна - КГК (КПК). Суть этого метода заключается в том, что бурение осуществляется с использованием двойной колонны бурильных труб и специальной коронки, которая направляет всю разрушенную породу и столбик керна во внутреннюю трубу. Поток очистного агента (жидкость или воздух) подается к забою по зазору между наружной и внутренней колоннами труб и поднимается по внутренней трубе, вынося на поверхность шлам и (предварительно обломанные специальным керноломом) кусочки керна. (Рис. 13). При такой разновидности бурения на подъем керна вообще не затрачивается время, и проходка за рейс обусловлена только ресурсом коронки. Наиболее эффективно использование КГК, когда вся скважина пробуривается за один рейс. Это достигается в толщах мягких и полускальных пород I-IV, частично V категории по буримости, и при глубине скважины до 150- 300 м. Бурение скважины за один рейс, являясь идеальным по производительности, еще позволяет бурить в рыхлых, неустойчивых породах без закрепления стенок скважины обсадными трубами, лишь заливая в затрубное пространство вязкую тиксотропную жидкость. В настоящее время имеются технические средства для бурения КГК, (КПК при продувке) разведочных скважин глубиной до 500 м, диаметром 76-93 мм и гидрогеологических и водозаборных скважин в породах I-V категорий диаметром до 250 мм.

В благоприятных условиях такая разновидность бурения позволяет повысить производительность в 3-5 раз при наиболее полном геологическом опробовании.

При сочетании принципа КПК с использованием кольцевого пневмоударника можно эффективно вести бурение с пневмотранспортом керна и шлама в скальных породах.

Керноприемная труба с невращающимся клиновым керноломом. (нижняя часть комплекта КГК) 1 –внутренняя труба; 2 –наружная труба; 3 - шарики; 4 – клин кернолом; 5 - центратор; 6 - невращающейся патрубок 7 - коронка;   Рис. 13

Подводя итоги, повторим исходные позиции выбора разновидности и вариантов бурения всей скважины или ее отдельных участков и интервалов:

- полное (но не излишнее) выполнение конкретной задачи бурения данного интервала;

- соответствие реальным, географическим и геологическим условиям;

- максимальная производительность без ущерба качества;

- минимальные затраты средств;

- простота и доступность;