Керноприемные устройства.

Для бурения с отбором керна выпускаются керноприемные устройства,
применяемые при различных по физико-механическим свойствам горных породах и условиях бурения:
- серия "Недра" - для неосложненных условий бурения скважин;
- серия "Кембрий" - для условий бурения в рыхлых слабосцементиро-
ванных и трещиноватых породах;
- серия "Силур" - для бурения в осложненных осыпями и обвалами
- серия "Тенгиз" - для бурения в условиях, осложненных нефтегазоп-
роявлениями и поглащениями промывочной жидкости в породах с высокими коллекторскими свойствами.
- серия "Риф" - для отбора керна из отложений рыхлых, сыпучих,
сильно трещиноватых, в том числе, рифогенных горных пород с высокими
коллекторскими свойствами роторным способом;
- серия "МАГ" - для отбора керна в интервалах залегания твердых
консолидированных и абразивных горных пород, в том числе из пород
кристаллического фундамента турбинным способом.
Общий вид керноприемных устройств большинства серий однотипен и
приведен на рис.

В настоящее время в стране производятся только керноотборные устройства для бурения ротором или с подвеской его на вал гидравличе- ского забойного двигателя:

• Серии «Недра» для отбора керна в породах I и II категории трудности, то есть в неосложненных условиях. Это устройство керноот- борные роторные типов УКР-122/52, УКР-138/69, УКР-164/80, УКР-

203/100. Первая цифра шифра УКР обозначает диаметр скважины, вторая –

диаметр керна в мм.

• Серии «Кембрий» для отбора керна в рыхлых, слабо сцементи- рованных, размываемых буровым раствором, III категории пород по труд- ности отбора керна. Это УКР-172/100, УКР-127/67, УКР-122/67.

• Серии «Силур» применяется в интервалах горных пород, ос- ложненных прихватами бурильных колонн. Эта серия керноотборных уст- ройств включает УКР-114/52, УКР-146/80.

• Серии «Тенгиз», предназначенных для отбора керна в условиях наличия нефтегазоводопроявлений и поглощений буровых растворов. Представлена одним типом устройства УКР-185/100.

Схематическое устройство приведенных керноотборных устройств показано на рисунке.

Рисунок 3.90 - Схематическое устройство керноотборных устройств

Конструкция регулировочной головки 1 существенно отличает ком- плекс описанных керноотборных устройств от известных ранее. Благодаря головке достигается регулирование зазора между башмаком кернорвателя и бурильной головкой без подъема керноприемной трубы 4. Узел шарико- подшипника 2 позволяет предотвращать вращение керноприемной трубы 4 с кернорвателем во вращающимся корпусе 3. Шаровой клапан 5 предот- вращает размыв керна струей бурового раствора. Важным усовершенство- ванием устройства является применение съемного эжектора, монтируемого вместо шара 5, для создания в керноотборном устройстве обратной про- мывки. Это конструктивное решение позволяет повысить вынос керна за

счет предотвращения заклинки керна в верхней части керноприемника скопившимся буровым шламом.

Базовой моделью всех описанных устройств является двухсекцион- ное устройство, но «Недра», «Силур» используются также в односекцион- ной и трехсекционной сборках, длиной 8, 16, 24 м и больше.

Что касается степени совершенства керноотборных устройств серий

«Недра» и «Кембрий», то коэффициент керноотбора К0 соответственно ра-

вен: «Недра», «Силур» - К0=0,37-0,38; «Кембрий» - К0=0,47-0,49.

Заметим, что коэффициент керноотбора К0 должен быть К0>0,40, то

есть в конструкции керноотборного устройства «Кембрий» это условие со-

блюдено.

Коэффициент керноприемка Кп, характеризующий отношений диа- метра керна к расстоянию от керноприема до забоя скважины, который должен быть Кп>0,7 у современных керноотборных устройств равен:

- керно отборные устройства «Недра», «Силур» Кп=0,5

- керно отборное устройство «Кембрий» Кп=7,0-10,0.

В печати опубликованы материалы о разработке новых керноотбор-

ных устройств из серии «Недра», например УКР-172/80-100 «Лайнер» с пластиковым вкладышем, УКР-195/120 «Риф» для отбора керна из рых-

лых, сыпучих, сильно трещиноватых пород.

Для отбора керна из интервалов трещиноватых пород, склонных к самозаклинке в керноприемной трубе, в ВНИИБТ разработано керноот-

борное устройство магазинного типа серии МАГ, приведенное на рисунке.

Устройство может быть использовано с приводом от ротора или с подвеской на вал ГЗД.

Устройство серии МАГ включает бурильную голов- ку 1, разрушающую горную породу кольцевым забоем, керноприемную трубу 4 с кернорвателем и керноломом 2, переводник 3 для фиксации кер- ноприемной трубы 4. Частицы керна, изломанные керноломом, по керно- приемной трубе 4, по изогнутой керноприемной трубе 5 частью потока бу- рового раствора поднимаются в магазин в корпусе 6. Кроме того, цифрой 7 обозначена юбка для изменения направления обратного потока, специаль- ный переводник для обратной промывки 8. Над переводником 8 размеща- ется утяжеленная бурильная труба 9 с отверстиями. Далее труба с опорной плитой 10 и узел обратной промывки 11.

Рисунок 3.91 – Керноотборное устройство магазинного типа серии МАГ

Важным этапом создания новой техники отбора керна повышенной информативности является разработка керноотборных устройств с изоля- цией керна при бурении с раствором на водной основе. Разработанные в

80-90-х годах прошлого столетия в ЗапСибБурНИПИ под руководством

Хайруллина Б. Ю. керноприемники изолирующие, маслонаполненные се- рии КИ, примененные на скважинах Уренгойского, Песцового, Берегового, Колик-Еганского и Ван-Еганского месторождений позволили получить увеличение выноса керна в рыхлых, слабоцементированных породах с 15-

30 % до 82,5 %.

На рисунке приведено керноотборное устройство КИС.

Цифрой 1 обозначена пробка для изоляции внутренней полости кер- ноприемника после его заполнения изолирующим агентом 3. Керноприем- ник 4 подвешен на шаровой опоре 2. В нижней части керноприемника раз- мещены кернорватели рычажковый (6) и цанговый (7). Корпус 5 снабжен центраторами 10 для предотвращения его поперечных колебаний. Внизу корпуса размещена бурильная головка 8 и диафрагма 9 для изоляции внут-

ренней полости керноприемника от бурового раствора. После подъема керноотборного устройства на устье керн извлекается из керноприемника и размещается в пластиковых пеналах и ящике для хранения и транспорта в лабораторию.

Основные параметры КИС приведены в таблице 3.5.

Рисунок 3.92а - Керноотборное устройство КИС

Рисунок 3.92б – Пластиковые пеналы

Таблица 3.5 - Основные параметры КИС

В работе [27] сообщается, что на основе КИС разработаны модифи- кации керноотборного устройства с включением в устройство кольмати- рующего переводника. Новым устройствам присвоены шифры КИК 172/80 и КИК 195/100.