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.

Рис. 17. Керноотборный снаряд "Недра" КД11-190/80.

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.

Рис. 18. Шаровая подвеска.

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.

Рис. 37. Схема снаряда для совмещения отбора керна с опробованием пласта. а — отбор керна; б — опробование пласта; в — подъем керна и про­бы; 1 — бурильная труба; 2 — пакер; 3 — корпус опробователя пластов; 4 — седло; 5 — пружина; S — корпус керноотборно­го снаряда; 7 — керноприемник; 8 — шар; 9 — бурильная головка; 10 — кернорватель; 11 — пробоотборник; 12 — клапан; 13— фильтр; 14— манометр; 15— керн; 16 — нефть, газ или вода

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 Керноотборное турбодолото Расход жидкости, л/с Частота вращения, об/мин Крутящий момент, кгс- м Мощ­ность, л/с Перепад давления, р кгс/см2 КТД4-195-214/60     98,0 65,5 41,0       118,0 86,5 49,0       140,0 112,5 58,0       163,5 142,5 68,0             КТД4С-172-190/40 22-28 490-625 188-282 118-245 83,5-134 КТД4С-195-214/80 28-36 464-580 145-238 114-242 66-108 ■

 

Таблица 10 Параметры керноотборного турбодолота КТД4-164- 190/40 КТД4-172- 190/48 КТД4-186- 214/60 КТД4-196- 214/60 Длина (без бурильной 12 590* 9200+25 14 100*+ 25 10 100± 25 головки), мм         Наружный диаметр, мм         Число ступеней турбины         Длина керноприемника,         мм:         наибольшая         наименьшая         Наружный диаметр кер­         ноприемника, мм         Диаметр керновой тру­         бы, мм:         наружный         внутренний         Длина керноприемной         части, мм         Диаметр керна, мм         Диаметр бурильной го­         ловки, мм         Масса турбодолота (без         бурильной головки),         кг           * 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.

 

Рис. 43. Керноприемник РГ для КТД4.

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.

Рис. 44. Бурильная головка 1Н-К190/ 40ТКЗ. 1 — секция корпуса; 2 — шарошки; 3 — шарик диаметром 5x12;4— палец; 5, 7 — штифты; б — шарик диаметром 11, 113 мм; 8 —втулка бурильной го­ловки

 

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<