Буровое оборудование: керноотборный инструмент

[EpikhinAV]

Часть 1

Керноотборный инструмент – это группа скважинного оборудования, которая используется для отбора керна.

 

Керн – это образец горной породы, который извлекается из скважины в процессе бурения и служит для проведения исследований, оценки фильтрационно-емкостных свойств горной породы, изучения ее состава, структуры и текстуры.

 

Параметры керна определяются параметрами используемого для его отбора скважинного оборудования, которое в свою очередь может быть классифицировано на следующие категории:

 

-            Бурильная головка – это тип керноотборного инструмента, который непосредственно выбуривает образец горной породы. Бурильная головка также является породоразрушающим инструментом, который формирует столбик горной породы, обуривая ее по кольцевому забою. Бурильные головки классифицируются по типу инструмента – шарошечный, лопастной, алмазный.

 

- Керноотборный снаряд – это та часть бурильного инструмента, внутрь которой размещается образец керна после его отбора и перед транспортировкой. Керноотборные снаряды включают в себя грунтоноску и кернорватель.

 

Грунтоноска используется для расположения, хранения и перемещения керна. Грунтоноски или керноотборники бывают съемные и несъемные по способу транспортировки керна на поверхность. Также они отличаются по способу защиты керна от внешних воздействий – выделяют снаряды для отбора изолированного (защищенного от скважинных условий) и неизолированного керна.

Кернорватели используются для отрыва керна от забоя и удержания его в пределах керноотборника при транспортировании. Кернорватели бывают различных типов в зависимости от типа горной породы, в которой отбирается керн – цанговые для твердых пород, рычажковые (лепестковые) для мягких пород, комбинированного типа.

[EpikhinAV]

Часть 2

Бурильные головки

Бурильные головки используются для отбора керна при бурении вращательным способом. Концептуально это те же самые долота, у которых в центральной части имеется сквозное отверстие, позволяющее формироваться столбику керна и перемещаться в керноотборный инструмент.

По типу выделяют – шарошечные, лопастные и алмазные бурильные головки. Лопастные алмазные головки можно категорировать по типу вооружения – стальное (лопасти без защиты), с наплавкой (лопасти с твердосплавным покрытием), с резцами (лопасти с резцами из твердого сплава или PDCтипа). Шарошечные бурильные головки различаются по форме и количеству шарошек. Количество шарошек от 4 до 8, а форма у них может быть – конусообразная (стандартная), цилиндрическая, чечевицеобразная. Алмазные долота отличаются по распределению вооружения и делятся на секторные и торцевые типы. Секторные более похожи на лопастной инструмент, поскольку опорная площадь долота у них не очень большая, а торцевые имеют плотный контакт с забоем.

   

Если говорить об области применения того или иного породоразрушающего инструмента, то она определяется типом горных пород. Известно, что шарошечный инструмент склонен к генерации вибраций, особенно при работе по твердым и крепким породам. Алмазные инструмент требует высоких частот вращения и неприемлем для использования по пластичным горным породам. Лопастной инструмент быстро выходит из строя при работе с крепкими и абразивными породами. Таким образом для выбора типа бурильной головки – предварительно необходимо проанализировать интервал, в котором будет вестись керноотбор.

Конструктивно бурильные головки состоят из следующих элементов:

- корпус – основная металлоконструкция, на которой располагается вооружение;

- режущая структура – тот элемент, на котором располагается вооружение – для шарошечных долот – шарошка размещенная на подшипниках на цапфе, для лопастного долота – это лопасть приваренная или выфрезарованная на теле инструмента, для алмазного долота – это сектора – выфрезерованные на корпусе инструмента.

- вооружение – это зубцы (фрезерованное вооружение) и зубки  (вставное вооружение) для шарошечных долот, резцы или наплавка твердого сплава – для лопастных долот, матрица или импрегнированные алмазы – для алмазного инструмента. Тип вооружения и параметры определяется твердостью и абразивностью горной породы, в которой ведется отбор керна.

- подшипники – элементы, обеспечивающие вращение шарошки (для шарошечных долот);

- цапфа – ось, на которой вращается шарошка (для шарошечных долот);

- промывочные отверстия и окна – зоны, через которые к бурильной головке поступает промывочная жидкость и по которым она направляется в затрубное пространство;

- калибрующая поверхность – усиленная поверхность бурильной головки, которая защищает ее периферийную (боковую) часть от износа и. обеспечивает калибровку стенок скважины и столбика керна – поэтому у бурильной головки две калибрующих поверхности.