Получение кондиционного керна.

В наиболее ответственных интервалах скважин, особенно в пластах полезного ископаемого или ответственных технологических операций, требуется наиболее полная, достоверная и точная информация, которая может быть получена только с помощью полного по количеству и полноценного по составу – кондиционного керна. При колонковом бурении в плотных монолитных прочных породах кондиционный (целиковый) керн получается автоматически без дополнительных усилий. А вот, в слабых, мягких, размываемых, в хрупких, слоистых, трещиноватых, перемежающихся по твердости и, особенно, в разрушенных, раздробленных породах, в процессе бурения керн может частично или полностью разрушаться. Чтобы получить необходимый по количеству и качеству керн в таких условиях, необходимо применять специальную технологию и специальные технические средства.

Разрушение керна в разных геологических условиях происходит от воздействия на него разных факторов. Разрушение керна как болезнь, и чтобы лечить болезнь надо сначала поставить правильный диагноз. Можно выделить три главных фактора, вызывающих разрушение керна при бурении: воздействие потока промывочной жидкости, вращение колонковой трубы и разрушение керна резцами коронки.

I. Поток промывочной жидкости в обычном колонковом наборе размывает образующийся керн мягких пород, при бурении в солевых отложениях – растворяет керн, при бурении в мерзлых породах и во льду – расплавляет керн. Кроме того он способствует разрушению керна при воздействии на него других факторов. (Рис. 30. 1)

II. Вращение колонковой трубы будет разрушать керн при бурении в трещиноватых, перемежающихся и слоистых породах, в которых происходит самозаклинивание керна в колонковой трубе и последующее истирание его. (Рис. 30. 2)

III. Разрушение керна резцами происходит в трех случаях: –1) при бурении в монолитных, но слабых, хрупких породах при малом диаметре керна и больших осевых нагрузках на резцы (рис 30. 3а); 2) при бурении в слабых раздробленных породах типа слабых каменных углей и 3) в твердых, но раздробленных (на мелкие куски) породах. (Рис. 30. 3 б)

Во всех трех случаях прямой поток очистного агента способствует разрушению керна – в первом случае напрямую, во втором и третьем он «помогает» разрушать керн, сдвигая и заклинивая куски керна (во втором случае) и загоняя кусочки породы на забое под резцы (в третьем случае).

Рис. 29

1. 2. 3 а 3 б

Рис. 30

В сложных геологических условиях для получения качественного керна применяют технологические мероприятия и специальные технические средства.

Технологические мероприятия для получения качественного керна:

- выбор очистного агента, наименее разрушающего керн;

- снижение до минимума расхода очистного агента;

- снижение осевой нагрузки на коронку.

Технические средства для сохранения керна:

- двойные колонковые трубы с невращающейся внутренней трубой, в том числе, снаряды ССК, Longyear (рис. 31 а);

- двойные колонковые трубы типа «штамп» (рис. 31 б).

Технико-технологические средства с обратной призабойной циркуляцией:

- эжекторные колонковые снаряды и эрлифтные снаряды.

Принцип работы эжекторного устройства в эжекторном колонковом наборе, выражающий закон сохранения энергии в гидравлике, Согласно уравнению Бернулли при увеличении скорости струи жидкости давление в струе падает и может стать меньше давления в окружающем пространстве. Тогда жидкость из окружающего пространства примыкает к струе и начинает двигаться вместе с ней, создавая обратную циркуляцию нак забое скважины (рис. 31 в).

Эрлифтный снаряд действует по принципу сообщающихся сосудов – более легкая, насыщенная воздухом жидкость поднимается вверх, а ее место в нижней части скважины занимает плотная жидкость, создавая обратную циркуляцию (рис 24 г).

а б в. г.

Рис. 31