Технология бурения алмазными коронками в трещиноватых, раздробленных и перемежающихся по твердости породах
Бурение скважин в трещиноватых, раздробленных и перемежающихся по твердости породах сопряжено с целым рядом осложнений, снижающих эффективность применения алмазных коронок. В таких условиях усиливаются вибрации снаряда, быстро выходят из строя коронки, интенсивнее разрушается керн, возникают обвалы, поглощается промывочная жидкость и т. д.
С целью устранения отрицательных явлений при бурении по трещиноватым породам прибегают к ограничению некоторых параметров режима бурения, в частности, к уменьшению частоты вращения и осевой нагрузки, сокращению продолжительности рейса. Ho эти меры приводят к снижению механической скорости бурения и увеличению затрат времени на СПО, а в целом — к снижению производительности труда. Поэтому в таких условиях рекомендуется применение следующих мер: подбор наиболее рациональных конструкций алмазных коронок или применение алмазных долот; подбор наиболее рациональных параметров режима бурения; применение хорошо сбалансированной колонны бурильных труб, специальных промывочных жидкостей — эмульсионных или глинистых растворов, антивибрационных смазок, обратной промывки забоя скважины или комбинированных схем циркуляции промывочной жидкости, сжатого воздуха, двойных колонковых снарядов и ССК. При использовании перечисленных мер решают две основные задачи: повышение производительности труда и получение представительного керна (по количеству и качеству).
Подбор рациональных конструкций коронок и буровых снарядов для бурения в осложненных геологических условиях возможно осуществлять только при тщательном изучении этих условий. Для оценки трещиноватости пород в геологии используют извлекаемый керн и наблюдения за поглощением промывочной жидкости. При Слабой трещиноватости керн формируется в виде цельных столбиков, по которым можно оценить количество трещин в интервале 1 м и их характер. Чем больше степень трещиноватости Тр, тем больше кусочков породы приходится на 1 м керна. При количестве кусочков до 10 шт/м трещиноватость считается незначительной, при количестве более 30 шт/м — сильной. В соответствии с этим показателем и подбирают технику и технологию бурения скважин.
Бурение по трещиноватым породам наиболее успешно осуществляют стандартными коронками с овализованными или полированными алмазами, импрегнированными коронками, а также специальными толстостенными коронками с двойными колонковыми снарядами.
С учетом конструкции алмазных коронок, рекомендуемых для бурения в осложненных геологических условиях, подбирают и рациональные параметры режимов бурения. При использовании стандартных коронок следует вести бурение с пониженными частотой вращения и осевой нагрузкой (до 50% от нормальных условий). При использовании коронок с овализованными или полированными алмазами частота вращения снижается незначительно, а осевую нагрузку повышают на 20—35% по сравнению с величиной при бурении нормальными стандартными коронками в связи с увеличением контактной поверхности зерен алмазов. При бурении коронками с утолщенной матрицей осевая нагрузка также увеличивается и тем больше, чем выше степень трещиноватости пород, а частота вращения при этом снижается. Общие рекомендации, таким образом, сводятся к следующему. При невысокой трещиноватости (Tр = 10 шт/м) бурение можно вести на форсированном режиме; при Tр = 20-30 шт/м — принимают средние значения параметров; при Tр = 30 шт/м частота вращения снаряда не должна превышать, как правило, 180—200 об/мин.
Количество подаваемой в скважину промывочной жидкости при бурении в трещиноватых породах обычно увеличивают, что повышает износостойкость коронок и механическую скорость бурения, но при этом может уменьшиться выход керна. В связи с этим для сохранения керна прибегают к снижению интенсивности промывки в ущерб другим показателям.