Технология бурения геологоразведочных скважин снарядами с дополнительными забойными механизмами.

Значительные объемы геологоразведочного колонкового бурения не очень глубоких скважин осуществляется с использованием простых буровых снарядов, состоящих из бурильной колонны и колонкового набора. Разрушение породы при таком бурении осуществляется резцами коронок за счет вращения бурового снаряда и осевой нагрузки на коронку. Образующийся столбик породы – керн заходит в колонковую трубу и в конце рейса поднимается в ней на поверхность.

Однако в ряде случаев для интенсификации процесса бурения или решения дополнительных задач бурения в простой буровой снаряд может включаться дополнительный забойный механизм.

Применяются три группы забойных механизмов: механизмы создающие ударные импульсы, добавляемые к вращательному движению резцов, механизмы, защищающие керн от разрушения при бурении и забойные двигатели создающие вращательное движение коронки или долота без вращения бурильных труб. Наибольшее применение (но в пределах 5 – 10% от объемов колонкового бурения простыми снарядами) получили механизмы для ударных импульсов и для сохранения керна. Дополнительные механизмы для сохранения керна в особо сложных условиях бурения и механизмы, создающие ударные импульсы могут включаться и в снаряды со съемным керноприемником – ССК.

Применение забойных механизмов, создающих ударные

Импульсы.

При вращательном движении резцов разрушение породы на забое скважины происходит путем резанья, сдвига, скалывания и раздавливания породы статическим приложением нагрузки, как в осевом направлении при внедрении резца в породу, так и в горизонтальной плоскости (крутящий момент) при срезании или скалывании породы (кроме шарошечных долот). Известно, что динамическая прочность материала, как правило, меньше чем статическая, и ударное воздействие на породу будет приводить к ее более интенсивному разрушению. Частые мелкие ударные импульсы вдоль вертикальной оси инструмента создают вибрацию, значительно снижающую трение резцов о породу и керна в колонковой трубе и это явление также может положительно использоваться для улучшения забойных процессов.

Механизмы, создающие ударные импульсы делятся на разновидности по двум направлениям:

По виду источника энергии – потока очистного агента: жидкость - гидроэнергия, воздух – пневмоэнергия,- соответственно – гидроударники и пневмоударники.

По силе и частоте ударных импульсов – высокочастотные и средне частотные.

Насколько роль ударного воздействия на разрушение породы на забое в той или иной степени соизмерима с воздействием вращательного движения резцов, выделяют две разновидности бурения с использованием ударных импульсов в зависимости от силы и, соответственно, роли ударного импульса по отношению к вращательному движению.

Ударно-вращательное, когда разрушение породы происходит главным образом за счет удара, а вращение имеет вспомогательное значение, и вращательно-ударное, когда разрушение породы происходит за счет вращения коронки, а ударные импульсы имеют вспомогательное значение.

При использовании пневмоударников – пневмоударное бурение, здесь имеет место только ударно-вращательный вариант. В гидроударном бурении, наоборот, преобладает вращательно ударный вариант.