ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОТБОРА КЕРНА

Аннотация. Основным этапом разведки месторождений большинства полезных ископаемых является бурение скважины. Операция бурения неотъемлемо связана с изучением геологического разреза скважины. Одним из способов такого изучения является отбор керна. В статье автор анализирует технологические особенности отбора керна.

Керн – это цилиндрические образцы горных пород. С помощью выбора керна изучаются свойства, состав и структура горных пород, а также состав и свойства жидкости, насыщающей породу.

Анализ керна позволяет определить его нефтегазоносность. Однако вся длина керна скважины выбирается только в исключительных случаях. Поэтому после завершения бурения обязательной процедурой является исследование скважины геофизическими методами.

Объем бурения с керновым отбором составляет около 4-5 % от общего проникновения в разведочное бурение и 0,5 – 1 % в добычу. Несмотря на большие возможности геофизических методов исследования недр земли, только полные образцы керна могут достоверно установить состав, физико - механические свойства и возраст горных пород, подтвердить обоснованные запасы нефти и газа, составить обоснованные проекты бурения и разработки месторождений в целом.

Наиболее информативен процент выноса керна, который оценивает уровень совершенства кернового инструмента и технологии бурения.

Основные факторы, влияющие на вынос керна:

• Категория пород по трудности отбора керна;
• Диаметр керна; бурильный керн забой горный
• Тип бурильной головки;
• Конструктивные особенности керноприёмного устройства;
• Технология бурения и организация труда.

В настоящее время в буровой практике существуют две принципиально отличные друг от друга технологии отбора керна:

• Технология отбора керна с применением съёмной грунтоноски и ограничением походки за рейс до 3…5 м при потенциальной возможности породоразрущающего инструмента иметь проходку на бурильную головку на уровне 15…20 м. При этом увеличение затрат на ведение спускоподъёмных операций (СПО) компенсируется повышенной скоростью ведения СПО тросом по сравнению со скоростью подъёма бурильных труб.
• Технология отбора керна керноотборными снарядами с системой забойного гидротранспорта, которая позволяет исключить самозаклинивание керна в процессе его поступления в снаряд и вести бурение без ограничения проходки за рейс до 15…20 м.

Керноотборные снаряды предназначены для проведения работ по отбору керна с гидравлическим забойным двигателем или ротором в горных породах I–III категорий трудности отбора с применением бурильных головок, оснащенных PDC резцами, термически стойкими поликристаллическими (TSP), импрегнированными алмазами или их комбинацией.

Керноотборный снаряд представляет двойную колонковую трубку с шаровой подвеской грунтоноски (рисунок 1).

Рисунок 1. Керноотборный снаряд

К особенностям керноотборного снаряда относятся следующие:

• увеличенный диаметр корпуса и усиленные резьбы повышают ресурс и обеспечивают продолжительную безаварийную работу керноотборного снаряда;
• конические резьбы керноприемных труб значительно ускоряют процесс сборки и разборки снаряда;
• универсальная конструкция подвески керноприемной трубы позволяет производить быструю регулировку зазора между бурголовкой и башмаком кернорвателей, а при необходимости, за 10–15 минут заменить упорный подшипник стандартного ряда тяжелой серии в условиях буровой;
• цанговые кернорватели имеют необходимые упругие свойства, благодаря специальной технологии термообработки, и оснащаются по всему внутреннему диаметру равной по толщине наплавкой карбида вольфрама высокой шероховатости, обеспечивающей надежный захват керна при отрыве от забоя и подъеме на поверхность;
• несколько вариантов исполнения рычажковых кернорвателей позволяют подобрать площадь перекрытия сечения керноприемной трубы в зависимости от типа отбираемой горной породы для надежного удержания керна во время подъема;
• спиральные центраторы установленные на снаряде снижают вибрационные и осевые колебания, что позволяет повысить процент выноса керна при проведении работ в трещиноватых, кавернозных и перемятых породах.

Для эффективного развития керноотборного направления компании ежегодно проводят различные мероприятия, направленные на:

• увеличение процента выноса керна;
• повышение механической скорости бурения с отбором керна;
• увеличение рейсовых проходок;
• повышение представительности керна.

Таким образом, для повышения эффективности разведки, а также сокращения сроков строительства скважин может быть достигнуто за счет повышения качества техники и технологии отбора керна на месорождениях.

Список литературы:

1. Абубакиров В.Ф., Буримов Ю.Г., Гноевых А.Н., Межлумов А.О, Близнюков В.Ю. Буровое оборудование: Справочник. В 2-х т Т.2. Буровой инструмент. - М.: ОАО "Издательство "Недра", 2003.– 494 с.: ил.
2. Абатуров В.Г. Физико-механические свойства горных пород и породоразрушающий буровой инструмент. Учебное пособие для вузов. - Тюмень: Изд-во «Нефтегазовый университет», 2007. - 238с.
3. Бергиштейн О.Ю. и др. Совершенствование методов и средств отбора керна в глубоком бурении. - М.: Недра, 1977.
4. Справочник по бурению геологоразведочных скважин.– СПб.: ООО "Недра", 2000. – 712с.
5. Хайрулин Б.Ю. Разработка техники и технологии глубокого бурения с отбором керна повышенной информативности.
6. Отбор керна из стенок скважины /Молчанов А.А., Мавлютов М.Р., Филиди Г.Н., Малинин В.Ф. – М: Недра. – 125с.