Керноотборочные инструменты, вспомогательные приспособления и устройства контроля отбора керна.
Керноотборочные инструменты, вспомогательные приспособления и устройства контроля отбора керна.
В различных районах нашей страны бурение разведочных скважин на нефть и газ ведут в существенно различных геологических условиях и разными способами бурения. Керн отбирают ротором или забойными двигателями, для чего промышленность выпускает несколько типов керноотборных снарядов и турбодолот, бурильных головок и коронок. Кроме того, в ряде районов страны изготовляют и применяют керноотборный инструмент своей (местной) конструкции.
С целью облегчения работы с керноотборными снарядами и турбодолотами используют специальные вспомогательные приспособления и устройства. Вспомогательный инструмент поступает с заводов вместе с керноотборным инструментом; иногда его изготавливают на буровых предприятиях.
Для контроля процесса отбора керна, помимо информации о параметрах режима бурения, целесообразно знать, как идет выбуривание и поступление керна в керноприемник. Такие устройства и приборы из практики бурения с отбором керна известны, но серийно они почти не выпускаются.
Рассмотрим кратко наиболее распространенные в отечественной и зарубежной практике керноотборные инструменты, вспомогательные приспособления и устройства для контроля отбора керна.
Керноотборные снаряды для роторного способа бурения.
Керноотборный снаряд "Недра" предназначен для отбора керна увеличенного диаметра при бурении роторным способом [21, 24, 35]. Во ВНИИБТ разработана серия таких снарядов следующих размеров: 203/100, 164/80, 138/67, 122/52 (числитель—наружный диаметр снаряда, знаменатель- диаметр керна). Серийно выпускаются снаряды "Недра" с шифром КД11-190/80 для отбора керна диаметром 80 мм в скважинах диаметром 190 и 214 мм.
Устройство керноотборного снаряда КД11-190/80 показано на рис. 17. Снаряд выпускается двухсекционным, но можно отбирать керн одной, двумя, тремя секциями и более. Наружный диаметр корпуса снаряда 164 мм с толщиной стенки 23 мм. Наружный диаметр керновой трубы 102 мм, внутренний - 89 мм. Длина керноотборного снаряда 16 200 мм, керновой трубы - 14500 мм.
![]() |
Корпуса секций соединены между собой переводником. На верхней секцииимеется переводник на бурильные трубы, на нижней секции — переводник на бурильную головку. Эти переводники могут быть заменены центраторами диаметром 186 или 210 мм, что позволяет центрировать снаряд в скважине.
![]() |
Переводник верхний; 2 – подвеска; 3 – шар; 4 – седло клапана; 5 – труба кернорвателя; 6 – корпус; 7 – муфта; 8 – переводник нижний; 9 – переводник кернорвателя; 10 – кернорватель цанговый; 11 – башмак; 12 – кернорватель рычажковый.
К винту; 2 – к керновой трубе; 3 –седло; 4 – подшипник; 5 – втулка; 6 – штифт.
Рис. 19. Бурипьная головка КУК (М).
Таблица 3.
На рис. 28 показано устройство керноотборного снаряда ДКНУ2 190/72. Снаряд ДКНУ односекционный, но может быть двухсекционным и более. К толстостенному корпусу сверху привинчен переводник, в котором размещены опора керноприемника и переводник для соединения с бурильными трубами. Корпус с бурильной головкой соединен переводником-центратором.
Керноприемная труба привинчена к подвеске, вращающейся на пакете резинометаллических подпятников от турбобура. В подвеске находится шаровой клапан, что позволяет промывать керноприемник до бурения. В средней части керноприемной трубы имеется центратор. Это исключает продольный изгиб керноприемника.
Снизу к керноприемной трубе привинчен корпус с кернорвателями и кернодержателями. Компоновка кернодержателей в бурильной головке центрируется фонарем, который одновременно защищает керн от размывания потоком промывочной жидкости.
В снаряде ДКНУ используют цанговые и рычажковые кернорватели, показанные на рис. 29, 30. Кроме кернорвателей в компоновку входит резинометаллический кернодержатель, что обеспечивает удержание керна из любых горных пород.
Для отбора керна керноотборным снарядом ДКНУ применяют бурильные головки режуще-истирающего типа трех видов.
Конструкция бурильных головок изображена на рис. 31, а-г, основные данные приведены в табл. 4.
Бурильные головки к ДКНУ имеют куполообразный торец, что способствует их центрации на забое. Расположение промывочных отверстий исключает размыв керна, но позволяет эффективно очищать забой от шлама и нормально охлаждать рабочие элементы бурильной головки.
Алмазные бурильные головки АКУ предназначены для отбора керна снарядом ДКНУ в однородных абразивных средах и твердых породах, залегающих глубже 1500 м. Коронка АКУ состоит из стального корпуса с ниппельной присоединительной резьбой и твердосплавной фигурной матрицы, армированной алмазами.
Бурильные головки ТКПУ и ТКУ применяют для отбора керна снарядом ДКНУ из мягких и средних по твердости горных пород в сравнительно неглубоких скважинах.
Головка ТКПУ включает в себя стальной корпус с присоединительнойрезьбой и самозатачивающуюся фигурную матрицу, которая армирована зубьями твердого сплава. Матрицу готовят методом порошковой металлургии в электроводородной печи.
Размеры бурильной | Номинальный диаметр скважины, мм | |||
головки | ||||
Наружный диаметр, мм АКУ5М | 142,5 | |||
ТКПУ | 142,5 | |||
ТКУ | 142,5 | |||
Внутренний диаметр, мм АКУ5М | ||||
ТКПУ | ||||
ТКУ | ||||
Высота, мм | ||||
АКУ5М | ||||
ТКПУ | ||||
ТКУ |
Таблица 4.
Бурильная головка ТКУ состоит из стального цельнокованого или сваренного из двух частей корпуса. Рабочие элементы головки армированы твердосплавными зубьями, закрепленными методом чеканки. Чеканка зубьев усиливается пайкой медью или латунью.
Керноотборным инструментом ДКНУ с алмазными и твердосплавными бурильными головками отбирают керн увеличенного диаметра. Так, из скважин диаметром 190 и 214 мм извлекают керн диаметром соответственно 72 и 94 мм. Это позволяет иметь высокий процент выноса керна, но отсутствие для снаряда ДКНУ шарошечных бурильных головок ограничивает область его использования.
Керноотборный снаряд КАЭ2 разработан во ВНИИБТ для отбора керна роторным способом бурения со съемочным керноприемником. Применяли снаряд КАЭ2 с четырехшарошечными бурильными головками 7В-К. Выбуривали керн диаметром 40 или 48 мм в скважинах диаметром 190 м и керн диаметром 60 мм в скважинах 214 мм. Основные данные снарядов КАЭ2 приведены в табл. 5, а конструкция КАЭ2-172-190/48С показана на рис. 32.
Керноотборный снаряд КАЭ2 состоит из толстостенного корпуса, к которому привернуты верхний и нижний переводники для соединения с бурильными трубами и бурильной головкой. Съемный керноприемник нижним торцом опирается на выступ бурильной головки, а верхней частью фиксируется шариковым узлом неподвижно в верхнем переводнике снаряда.
Устройство шарикового узла керноприемника следующее. Между керновой трубой и головкой под шлипс имеется телескопическое соединение, состоящее из наружной втулки с шариками и внутренней втулки с наружной конической поверхностью. Керноприемник в верхнем переводнике размещен с зазором 1 мм. Для предохранения шариков от размыва между головкой и втулкойпредусмотрена резиновая манжета. Промывочная жидкость проходит внутри головки и телескопического узла.
При посадке керноприемника в керноотборный снаряд телескопическое соединение сдвигается и шарики заклинивают керноприемник в верхнем переводнике. При съеме керноприемника шлипсом шарики легко сходят по конической поверхности и освобождают керноприемник.
Для предохранения керна от разрушения кернорватель Р16 снаряда КАЭ2 плавающего типа размещен в резиновой обойме.
Керноотборный снаряд 1В-ДК предназначен для отбора керна четырех- шарошечными бурильными головками 1В-К роторным способом бурения [35]. Основные параметры керноотборных снарядов 1В-ДК приведены в табл. 6, а конструкция снаряда 1В-ДК295 изображена на рис. 34.
Как следует из табл. 6, керноотборный снаряд 1В-ДК может выбуривать керн диаметром 22 - 47 мм в скважинах диаметром 118-346 мм. Конструктивно снаряды 1В-ДК однотипны. Корпусом снаряда является обычная бурильная труба со стандартными замковыми муфтами на концах. Снизу к трубе привинчена бурильная головка 1В-К. На бурильную головку опирается шарикоподшипниковым узлом несъемный керноприемник. На керновую трубу керноприемника сверху привинчен шаровой клапан, а снизу — кернорватель рычажкового типа.
Керноотборный снаряд | Диаметр бурильной головки, мм | Диаметр керна, мм | Максимальная допустимая осевая нагрузка, тс | Длина керновой трубы, мм |
1В-ДК118СТ | 118+0,5 | 22+1,0 | ||
ЗВ-ДК145СТ | 145+0,5 | 25+1,0 | ||
1В-ДК190СТ | 190+1,0 | 33+1,5 | ||
1В-ДК214СТ | 214+1,0 | 33+1,5 | ||
1В-ДК243СТ | 243+1,0 | 47+1,5 | ||
1В-ДК269СТ | 269+1,0 | 47+1,5 | ||
1В-ДК295СТ | 295+ 1,0 | 47+1,5 | ||
1В-ДК346СТ | 346+1,0 | 47+1,5 |
Таблица 6.
Бурильные головки 1В-К предназначены для отбора керна из средних породс пропластками твердых. Состоит бурильная головка из четырех секций с самоочищающимися коническими шарошками. Вершины шарошек армированы твердосплавными стержнями. Промывочные отверстия расположены над шарошками.
Керноотборный снаряд 1В-ДК с бурильной головкой 1В-К имеет следующие недостатки: а) маленький диаметр выбуриваемого керна; б) высокий кер- ноприем; в) нежесткое закрепление керноотборника в корпусе.
Из-за маленького диаметра керн частично ломается и размывается до поступления в керноприемник. Нежесткое закрепление керноприемника в корпусе вызывает поперечные, продольные и вращательные колебания, что способствует разрушению керна в керноприемнике. Вынос керна этим керноотборным инструментом в большинстве случаев низкий.
Помимо рассмотренных серийных керноотборных снарядов в отдельных нефтяных районах изготавливают и применяют керноотборные снаряды, в которых учтена специфика отбора керна в местных геолого-технических условиях. Так, например, в Грозненском нефтяном районе для отбора керна в осложненных условиях на глубине свыше 3000 м из слабосцементированных пород используют керноотборный снаряд КДЗ-140/56.
Устройство снаряда КДЗ-140/56 показано на рис. 35. Данным снарядом в скважинах диаметром 140 мм отбирают керн диаметром 56 мм. Керноотборный снаряд КДЗ-140/56 используют с бурильной головкой режуще-истирающего типа. Бурильная головка усиленно армирована твердым сплавом.
Керноотборный снаряд имеет следующие особенности: а) кернорватель работает автоматически; б) керноприемник закрывается герметично; в) промывочные каналы позволяют прокачивать в промывочной жидкости различные наполнители для ликвидации поглощений в скважине.
Указанные особенности керноотборного снаряда КДЗ-140/56 позволяют отбирать керн из верхнемеловых и юрских отложений Северного Кавказа, из которых другими снарядами отбирают 8 —25 % керна [37].
С керноотборным снарядом КДЗ можно эффективно использовать одно- шарошечные бурильные головки [35]. Конструкция одношарошечной бурильной головки В-К140/42С показана на рис. 36. Предназначена бурильная головка В-К140/42С для отбора керна роторным способом бурения из неабразивных пород средней твердости. Она состоит из корпуса с цапфой под углом 20° и сферической шарошки на двух рядах шариков. Вооружена шарошка твердосплавными зубками Г23.
![]() |
Усиленные вооружение и опора одношарошечной бурильной головки, а также особенность кинематики работы позволяют успешно отбирать керн с повышенной механической скоростью бурения в глубоких скважинах.
В Пермском филиале ВНИИБТ разработан и в разведочных скважинах объединения Пермнефть испытан метод совмещения отбора керна с опробованием пробуренного интервала [23]. При этом преследовалась цель получения расширенной информации о продуктивных породах.
Изготовлен укороченный керноотборный снаряд с использованием бурильных головок и кернорвателей от снаряда "Недра" КД11-190/80. Схема снаряда для совмещения отбора керна с опробованием пласта показана на рис. 37. Отбор керна и проб выполняют следующим образом.
Укороченный керноотборный снаряд с соответствующим типом бурильной головки наворачивают под опробователь пластов (ОПБ) конструкции ВНИИБТ и ведут бурение роторным способом. Пройдя необходимый интервал, в бурильные трубы сбрасывают пустой пробоотборник. Вскрытый интервал изолируют от вышележащих пород пакером путем создания давления в бурильных трубах.
Дальнейшим увеличением давления в бурильных трубах открывают клапан пробоотборника и создают депрессию на пласт и керн. Газ, нефть или вода из пласта и керна поступают в пробоотборник.
Снятием давления в бурильных трубах осуществляют распакеровку и поднимают ОПБ с пробоотборником и керноотборный снаряд с керном. При применении метода совмещения отбора керна с опробованием пластов на разведочных площадях Пермской области вынос керна диаметром 80 мм составил 80 — 100 %.
Для отбора керна роторным способом бурения из твердых и крепких пород геологоразведочных скважин малых диаметров (до 151 мм) специальным конструкторским бюро Министерства геологии СССР разработано несколько типов керноотборных снарядов и шарошечных бурильных головок [35]. Например, керноотборный снаряд ЭКС-112 предназначен для отбора керна диаметром 44 мм в скважинах диаметром 112 мм. Применяют этот снаряд с четырехшарошечными бурильными головками 6ДК-112Т и 6ДК-112К. Керноотборным снарядом 5КС-132А с бурильной головкой 6ДК-132К отбирают керн из крепких пород диаметром 60 мм в скважинах диаметром 132 мм.
В структурно-поисковых скважинах керн отбирают одинарными и двойными керноотборными снарядами. С этими снарядами используют коронки, вооруженные твердым сплавом ВК-6 и ВК-8. Коронки на заводах изготавливают диаметром 76; 93; 112, 132 и 151 мм или в мастерских геологопоисковых контор — диаметром 71; 73; 89; 97; 118; 140 и 145 мм [15]. Длина керноотборных снарядов для структурно-поискового бурения в большинстве случаев составляет 4-6,5 м.
Конструкции коронок с вооружением твердым сплавом разнообразны. По форме образования кольцевого забоя они подразделяются на обычные и ступенчатые. Число резцов, а также их форма из твердого сплава зависят от свойств горных пород, в которых отбирают керн. Вылет резцов составляет 1,5 — 2 мм на торцовой части и 0,5— 1 мм на калибрующих поверхностях. Закрепляют твердосплавные резцы в коронках чеканкой, паянием или спеканием методом порошковой металлургии.
Основные недостатки твердосплавных коронок заключаются в следующем [15]: 1) в невозможности бурения в горных породах с твердостью по штампу выше 250 кгс/мм , 2) в низком проценте (не выше 20) использования твердосплавных резцов; 3) в несовершенстве изготовления, вызывающем образование микротрещин и выкрашивание резцов; 4) в несовершенстве конструкций коронок и твердосплавных резцов. Несмотря на указанные недостатки, отбор керна в структурно-поисковых скважинах значительно выше, чем в глубоких разведочных.
За рубежом отбор керна в разведочных скважинах на нефть и газ ведут роторным способом бурения. С керноотборными снарядами в большинствеслучаев применяют алмазные коронки. Изготовляют керноотборный инструмент различные фирмы, но конструкция керноотборных снарядов и алмазных коронок этих фирм сходна. Поэтому рассмотрим несколько кернообразных снарядов и коронок американской фирмы "Кристенсен", выпускающей наиболее широкий ассортимент керноотборного инструмента.
На рис. 38 показан общий вид керноотборного снаряда серии 250 П. Фирма "Кристенсен" выпускает керноотборные снаряды серии 250П пяти размеров. В табл. 7 приведены основные данные снарядов 250П, взятые из "Композит-каталога нефтяного оборудования США на 1977 —1978 гг." Для бурения с отбором керна на море фирма изготовляет специальные керноотборные снаряды диаметром 114,3 мм под керн диаметром 54 мм и снаряды диаметром 158,7 мм под керн диаметром 76,2 мм. Кроме этого, фирма "Кристенсен" для отбора керна из скважин" малого диаметра выпускает керноотборный инструмент диаметром 89 мм, длиной 9144 мм под керн диаметром 44,5 мм.
Керноотборные снаряды разных серий фирмы "Кристенсен"по конструктивному исполнению во многом аналогичны, но отдельные узлы их существенно различаются.
В верхнем соединительном переводнике снаряда серии 250П размещенполый корпус узла подвески керноприемника. Между верхним соединительным переводником и корпусом снаряда навернут центратор. Такой же центратор размещен между корпусом и алмазной коронкой. Центраторы лопастные спиральные, армированы твердосплавными вставками.
Керноприемная труба соединена с корпусом подвески штоком. Верхним концом шток опирается на однорядный шариковый подшипник. В нижней части штока размещен шариковый обратный клапан. Керноприемник навернут на штоке, а нижний конец соединен с башмаком, в котором находится цанговый кернорватель.
С керноотборными снарядами фирмы "Кристенсен" используют гамму алмазных коронок соответствующих размеров. На рис. 39 изображены алмазные коронки для отбора керна в горных породах четырех типов — от мягких до очень твердых и абразивных.
Основные параметры снарядов | Типы керноотборных снарядов 250П | ||||
Диаметр | 104,77х 53,974 | 120,65x66,674 | 146,05x88,898 | 171,45x101,60 | 203,2x133,35 |
корпуса | |||||
и керна, | |||||
мм | |||||
Длина | 18 288 | 18 288 | 18 288 | 18 288 | 18 288 |
снаряда, | |||||
мм | |||||
Наружная | 104,77x82,549 | 120,65x95,248 | 146,05x117,47 | 171,45x136,52 | 203,20x168,27 |
труба, мм | |||||
Внутрен | 73,024x60,324 | 85,723x73,024 | 107,95x95,248 | 120,65x107,95 | 158,75x139,70 |
няя труба, | |||||
мм | |||||
Соедини- | 73,024 АПИ | 88,898 АПИ | 114,3 АПИ | 114,3 АПИ | 168,27 АПИ |
ни тельная | Reg | IF | FH | IF | Reg |
резьба с | |||||
колонной | |||||
Диаметр | 25,4 | 25,4 | 31,749 | 31,749 | 31,749 |
шара, мм |
Таблица 7.
Помимо обычных керноотборных снарядов фирма "Кристенсен" выпускает снаряды со съемными керноприемниками, снаряды, дающие ориентированный керн, и снаряды с эластичным рукавом. Последние позволяют сохранять керн из любых горных пород в первоначальном состоянии.
На рис. 40 показана схема устройства и работы керноотборного снаряда с эластичным рукавом фирмы "Кристенсен" [11]. Снаряд состоит из телескопического соединения, двойного корпуса, керноотборника, эластичного рукава и полой штанги. К корпусу навернута специальная алмазная коронка.
Телескопическое соединение имеет переводник-шток и переводник- корпус. Они перемещаются на 600 мм и фиксируются уступом. Низ переводника-штока имеет пружинное захватное устройство и цанговый держатель, низ переводника- корпуса - сменные калиброванные промывочные насадки и цанговыйдержатель.
Керноприемная труба размещена в двойном корпусе и подвешена на шариковом подшипнике к переводнику-корпусу телескопического соединения. Между корпусом снаряда и керноприемной трубой в сложенном состоянии находится эластичный рукав. Верхним концом эластичный рукав соединен через шариковые подшипники с полой штангой. Штанга проходит через телескопическое соединение и удерживается от движения вверх пружинным захватным устройством, а от движения вниз — двумя цанговыми держателями. На забое снаряд промывают от шлама, бросают пробку с конусом и сдвигают телескопическое соединение. Полый шток получает возможность перемещаться вверх.
Бурение ведут без подачи бурильной колонны. Вращение от ротора керноотборному снаряду передается через шпонки телескопического соединения. Перепадом давления вкалиброванных насадках создают необходимую осевую нагрузку и подачу снаряда. Керн поступает в керноприемную трубу и на него натягивается эластичный рукав.
После проходки интервала в 600 мм бурение останавливают, телескопическое соединение сдвигают и бурение продолжают. По окончании рейса керн отрывают от забоя цанговым рвателем. Поступление керна сразу с забоя в эластичный рукав позволяет получать и сохранять керн из самых неустойчивых пород.
Таблица 8.
Многолетний опыт применения керноотборных турбодолот типа КТДЗ- показал, что их характеризуют следующие недостатки: а) маленький диаметр керна; б) недостаточная мощность; в) вибрация керноприемника и разворот резьбовых соединений.
Указанные недостатки не позволяют получать турбодолотами КТДЗ высокий вынос керна диаметром 25; 33 и 35 мм.
Рис. 41. Керноотборное турбодолото КТДЗ-240. |
1 – вал; 2 – втулка нижней опоры; 3 – втулка упора; 4 – упор; 5 – ротор; 6 – статор; 7 – втулка средней опоры; 8 – средняя опора; 9 – регулировочное кольцо; 10 – диск пяты; 11 – кольцо пяты; 12 – подпятник; 13 – роторная гайка; 14 – колпак; 15 – контргайка; 16 – корпус; 17 – кольцо корпуса; 18 – опора керноприемника; 19 – верхняя упорная втулка; 20 – переводник корпуса; 21 – ниппель; 22 – переводник вала; 23 – керноприемник.
Керноотборное турбодолото КТД4 отличается от турбодолота КТДЗ повышенным крутящим моментом, увеличенным диаметром керна, усиленной и по-новому расположенной пятой, наличием плавающего кернорвателя [35]. Керноотборное турбодолото КТД4 ранее выпускалось в четырех размерах. В настоящее время оно используется многими буровыми предприятиями.
Основные параметры турбодолот КТД4 приведены в табл. 10, а характеристики — в табл. 9. Устройство КТД4- 196-214/60 показано на рис. 42.
Предназначено керноотборное турбодолото КТД4-196-214/60 для отбора керна диаметром 60 мм из скважин диаметром 214 мм.
Керноотборное | Расход | Частота | Крутящий | Мощ | Перепад |
турбодолото | жидкости | вращения, | момент, | ность, | давления, |
л/с | об/мин | кгс- м | л* с | кгс/см 2 | |
КТДЗ-127-145/25 | 12,5 | 10,2 | 20,7 | ||
19,5 | 20,0 | 32,5 | |||
27,7 | 34,0 | 46,7 | |||
КТДЗ-172-190/33 | 54,4 | 42,6 | 25,7 | ||
68,3 | 59,4 | 32,2 | |||
78,7 | 72,7 | 37,1 | |||
89,0 | 89,0 | 42,6 | |||
108,7 | 117,3 | 51,0 | |||
139,6 | 174,6 | 66,3 | |||
КТДЗ-190-214/35 | 63,5 | 52,1 | 29,3 | ||
81,3 | 73,0 | 36,2 | |||
93,2 | 89,5 | 42,3 | |||
82,0 | 59,0 | 24,4 | |||
98,0 | 77,5 | 29,4 | |||
К Т ДЗ-215-243/48 | 82,0 | 59,0 | 24,4 | ||
98,0 | 77,5 | 29,5 | |||
114,5 | 98,0 | 33,7 | |||
128,0 | 115,0 | 38,5 | |||
130,0 | 132,5 | 42,5 | |||
161,0 | 162,5 | 48,7 | |||
К Т ДЗ-240-269/48 | 90,6 | 53,0 | 19,0 | ||
129,8 | 84,5 | 26,0 | |||
159,2 | 128,0 | 33,5 | |||
204,5 | 180,0 | 43,0 | |||
254,0 | 245,0 | 53,0 | |||
305,0 | 324,0 | 64,0 | |||
КТД4-164-190/40 | 73,6 | 54,4 | 40,0 | ||
89,6 | 72,0 | 49,6 | |||
105,6 | 91,2 | 57,6 | |||
124,8 | 116,8 | 68,8 | |||
144,0 | 139,2 | 80,0 | |||
КТД4-172-190/48 | 91,0 | 57,0 | 40,0 | ||
100,0 | 74,0 | 47,5 | |||
112,0 | 94,0 | 55,0 | |||
137,0 | 119,0 | 65,0 | |||
КТД4-186-214/60 | 113,0 | 79,0 | 60,0 | ||
134,4 | 102,5 | 71,3 | |||
157,7 | 130,3 | 83,7 | |||
182,9 | 162,7 | 97,1 | |||
210,0 | 200,0 | 111,5 |
Таблица 9.
Продолжение табл. 9
|
Таблица 10
* Длина турбодолота со шламоуловителем |
С турбодолотами КТД4 применяют регулируемые керноприемники типа РГ с кернорвателями Р16М2 или Р19. Данные кернорватели выпускают под керн диаметром 33; 40; 48 и 60 мм. Устройство регулируемого керноприемника РГ показано на рис. 43.
Рис. 42. Керноотборное турбодопото КТД4-196-214/60.
1 — вал;2, 3 — установочные кольца;4 —подпятник; 5 — наружное кольцо пяты; 6 — кольцо пяты; 7 — диск пяты;8, 10, 12, 17, 25 — втулки;9 — нижняя опора;11 — ниппель;13 — регулировочный диск;14 — переводник вала; 15 — корпус пяты; 16— регулировочное кольцо турбины; 18— средняя опора;19 — ротор;20 — статор;21 — роторная гайка;22 — колпак;23 — контргайка; 24 — корпус;26 — опора керноприемника;27 — переводник;28 — керноприемник.
Кернорватель Р16М2 рычажковый плавающий. Рычажков шесть: три коротких — для твердых пород, три длинных — для мягких пород и полного перекрытия проходного сечения. Кернорватель заключен в резиновую манжету, которая служит подшипником и прижимает рычажки к керну как пружина. Такая конструкция кернорвателя позволяет избежать разрушения керна при проворотах керноприемника вместе с турбодолотом. Кернорватель Р19 обычный; он имеет три коротких и три длинных рычажка.
Более совершенная конструкция турбодолот КТД4, а также возможность применения для отбора керна бурильных головок 1В-К, 2В-К, алмазных головок позволили существенно повысить процент выноса керна при турбинном способе бурения.
В настоящее время производственное объединение "Турбобур" выпускает керноотборные турбодолота КТД4 в секционном исполнении. В серийном производстве находятся турбодолота КТД4С-172-190/40 и КТД4С-195-214/60-80.
Характеристики секционных турбодолот приведены в табл. 9. Из табл. 9 следует, что они имеют повышенные крутящие моменты и мощность. Более совершенные энергетические характеристики секционных турбодолот позволяют эффективно отбирать керн в скважинах глубиной свыше 3500 м.
Секционное турбодолото КТД4С-195-214/60-80 предназначено для отбора керна в скважинах диаметром 214 мм. При отборе керна диаметром 60 мм используют съемный керноприемник. Для отбора керна диаметром 80 мм служит несъемный керноприемник. Для этого к валу шпинделя приворачивают короткую керновую наставку с пружинным узлом и компоновкой кернорвателей. В компоновку входят рычажковый и цанговый кернорватели. Длина керноприемной полости составляет 25 ООО мм.
Керноотборное турбодолото КТД4С- 195-214/60-80 состоит из трех секций и шпинделя с полыми валами. Шпиндель имеет осевую опору из 30 резинометаллических подпятников. В каждой секции размещено по 105 реактивно-осевых турбин с профилированными лопатками. Секции унифицированы и соединены между собой со шпинделем конусными резьбами и конусно-шлицевыми муфтами.
![]() |
1 — наконечник; 2 — предохранительный штифт;3, 8 — шплинты;4 — верхняя керновая труба;5 — корпус клапана;6 — шар; 7 — седло;9 — нижняя керновая труба;10 — переводник; 11— кернорватель.
При отборе керна диаметром 80 мм секционным турбодолотом КТДС-195-214/ /60-80 применяют бурильные головки 6В-К, 17В-К, 21В-К, КУК и алмазные. Керн диаметром 60 мм отбирают бурильными головками 2В-К и алмазными.
Бурильные головки 2В-К созданы во ВНИИБТ. Они все больше вытесняют бурильную головку 1В-К. Серийно выпускают бурильные головки: 2В-К190/40СТ, 2В-К190/40ТКЗ, 2В-К214/60СТ, 2В-К214/ /60ТКЗ. Новые бурильные головки проходили промышленные испытания под шифром 1Н-К. Конструкция бурильной головки 1Н-К190/40ТКЗ показана на рис. 44.
![]() |
Бурильные головки 2В-К отличаются от бурильных головок 1В-К по следующим параметрам: а) диаметр керна с 33 мм увеличен до 40 и 60 мм; б) вооружение шарошек выполнено из твердосплавных клиновых зубьев (у СТ в сочетании с фрезерованными) и рассчитано на все типы горных пород, начиная от средних; в) опора шарошек усилена; г) керноприем приближен к забою; д) керн отрывается и удерживается компоновкой из рычажкового и цангового кернорвателей.
Практика применения бурильных головок 2В-К190/40СТ и ТКЗ на разведочных площадях объединения Пермнефть показала существенное повышение показателей. Вынос керна достиг 50 —60 % и более против 35 — 42 % при использовании бурильных головок 1В-К. Проходка на бурильную головку 2В-К возросла в 1,1 — 2 раза при увеличении механической скорости бурения до 40 %.
При отборе керна на Ромашкинском месторождении в Татарии бурильные головки 2В-К214/60СТ и ТКЗ применяют с керноотборными снарядами "Недра" и ДКНУ [42]. В качестве привода используют турбобуры А7Н4С-195, ЗТСШ-195 и ротор. Вынос керна достигает 61,2 %.
С целью реализации преимуществ бурильных головок для отбора керна увеличенного диаметра ведутся работы по созданию керноотборных снарядов и устройств, совмещенных с мощными забойными двигателями. Такие снаряды особенно необходимы при отборе керна в скважинах глубиной больше 3000 — 3500 м. Рассмотрим несколько таких снарядов.
Шпиндель универсальный керноотборный ШУК разработан во ВНИИБТ. Выпущена опытная партия ШУК-164-190/80 и ШУК-195-214/80 [38]. На рис. 45 показана конструкция ШУК-164-190/80.
Шпиндель универсальный керноотборный предназначен для отбора керна диаметром 80 мм в скважинах диаметром 190 и 214 мм. Его применяют слюбым забойным двигателем (турбобур, электробур, винтовой объемный двигатель).
Шпиндель ШУК-164-190/80 представляет собой секцию диаметром 164 мм, длиной 6682 мм; длина керноприемной полости 5500 мм. Состоит ШУК из невращающейся и вращающейся систем. В невращающуюся систему входят присоединительный переводник, корпус, ниппель. Вращающаяся система верхним переводником соединяется с валом забойного двигател<