Удосконалення методів і засобів відбору керна при бурінні глибоких свердловин

Abstract

Захищається 8 наукових праць, які містять дослідження, пов’язані з удосконаленням техніки і технології буріння з відбором керна. Встановлено залежність для визначення показника тріщинуватості гірських порід, а також зв’язок цієї залежності з коефіцієнтами повторного дроблення породи і вторинного руйнування керна. Досліджено ступінь руйнування керна в умовах тріщинуватості і деформації гірських порід у масиві. Розроблено класифікації гірських порід за їх тріщинуватістю та складністю відбору керна. Встановлено аналітичні залежності виносу керна від його питомої кускуватості та товщини диска. Результати проведених досліджень реалізовано шляхом використання їх при розробці основних методичних і техніко-технологічних рішень. Запропоновано нові конструкції керновідбірних пристроїв і бурильних головок фрезерного типу.

Защищается 8 научных работ, содержащих исследования, связанные с усовершенствованием техники и технологии бурения с отбором керна. Анализ отечественных и зарубежных исследований технических средств и технологии бурения с отбором керна позволил установить, что основной причиной потерь и снижения качества кернового материала является степень его вторичного разрушения, обусловленная трещиноватостью и деформацией горных пород в массиве. Предложена зависимость для определения показателя трещиноватости горной породы, а также установлена ее связь с коэффициентом вторичного разрушения керна. Разработаны классификации горных пород по их трещиноватости и сложности отбора керна. Они позволяют объективно по количественным характеристикам оценить состояние горных пород, обоснованно и дифференцированно выбрать комплекс технических средств и технологию бурения для получения кондиционного выхода керна в конкретных горно-геологических условиях. Получена формула для прогнозирования толщины диска керна при его саморазрушении. Установлено, что она находится в экспоненциальной зависимости от глубины скважины и в линейной зависимости от диаметра керна и плотности бурового раствора. Наиболее существенно на дискование керна влияет его диаметр. Увеличение диаметра в 1,5-2 раза приводит к возрастанию толщины Дисков в 3-4 раза. Установлены аналитические зависимости выноса керна от его удельной кусковатости и толщины диска. На этой основе получены формулы, дающие возможность оценить качество кернового материала и прогнозировать его вынос в условиях саморазрушения. Обоснованы критерии, а также разработаны рекомендации по выбору оптиматьных параметров керноотборных устройств, обеспечивающих максимальную защиту керна от разрушения. Результаты исследований реализованы путем использования их при разработке основних методических и технико-технологических решений. Предложена концепция керносберегающей технологии, представляющая собой комплекс методов и технических средств, соответствующий условиям бурения глубоких скважин с отбором керна. Установлена группа факторов, влияющих на процесс кернообразования, отрицательное действие которых можно устранить или существенно снизить. Сформулированы основные требования к керноотборным устройствам. Для пород с особо сложными условиями кернообразования разработаны новые конструкции керноотборных устройств и бурильных головок фрезерного типа. Даны рекомендации по кондиционному выносу керна и оперативному выбору технических средств и методов его отбора. Для оценки эффективности выбранной технологической схемы отбора керна предложены два параметра: вынос керна и степень его нарушенности, выраженной отношением средней длины кусков керна к диаметру. Испытания разработанных устройств подтвердили их работоспособность и эффективность.

There will be defended eight scientific works that contain investigations concerning the improvement of drilling techniques and technology with core selection. There have been determined the dependence for defining fractured rock indexes as well as the connection of this dependence with the coefficients of the second rock fragmentation and second destruction of core, there have been conducted the investigations of the degree of core destructiveness in the conditions of fractured and deformed rocks in the solid monolith. There have been developed the rock classification according to its fracturing and complexity of core selection. There have been determined the analytic dependence of core recovery on its feeding density and thickness of disk. There have been accomplished the realization of conducted investigations by using them in the development of main methodical and technological decisions. There have been made the new constructions of core retrieving barrels and core-drilling bits of milling type.