При бурении керноотборным инструментом бурильщик обязан контролировать осевую нагрузку на бурильную головку, частоту вращения бурильной головки, момент на роторе, расход, качество и давление промывочной жидкости, механическую другие параметры и скорость бурения. Также, для увеличения показателей отбора керна нужно приобретать данные об образовании, сохранении и поступлении керна.
Для контроля параметров режима бурения серийно производят индикаторы веса инструмента, тахометры, манометры, расходомеры, моментомеры, переносные полевые лаборатории промывочной жидкости и другие устройства. Монтируют и применяют устройства либо раздельно, либо в пульте. В набор современных буровых установок входит пульт контроля бурения.
Широкое распространение имеет пульт контроля бурения ПКБ-2Э, выпускаемый Ивано-Франковским приборостроительным заводом [44]. Этот пульт показывает и регистрирует вес инструмента, частоту вращения ротора, расход и давление промывочной жидкости, подачу инструмента. устройства и Приборы для контроля процесса бурения буровики знают из соответствующей литературы, и исходя из этого остановимся лишь на устройствах контроля отбора керна.
В Пермском филиале ВНИИБТ создан и в разведочных скважинах объединения Пермнефть испытан фиксатор захода керна [ 4]. Устройство фиксатора продемонстрировано на рис. 49. На отожженной металлической ленте шириной 10 мм и толщиной 0,2 мм через каждые 100 мм прорубается язычок длиной 10 мм и шириной 2 мм. Ленту фиксатора крепят в керновой трубы на заклепках. При поступлении керна в керноприемник язычки сминаются, фиксируя тем самым длину поступившего керна. В момент извлечения кёрна из керноприемника сопоставляют длину заходившего и поднятого керна. Такое простейшее устройство разрешает узнать, теряется ли керн при бурении либо при отрыве от забоя и подъеме на поверхность.
Для определения момента заклинивания керна в керноприемнике известны устройства, сигнализирующие об этом увеличением давления промывочной жидкости. К примеру, американская компания Лонгир производит керноотборные боеприпасы, имеющие в подвеске керноприемника резиновые кольца. При заклинивании керна осевое упрочнение передается на резиновые кольца, они деформируются и перекрывают промывочный канал [6]. Увеличение давления в буровом инструменте происходит и при полном заполнении керноприемника керном.
Известны независимые устройства для регистрации поступления керна в керноприемник с фиксацией времени [ 29]. В Полтавском отделении УкрНИГРИ создан и в тресте Львовнефтегазразведка испытан прибор с электрическим приводом. Схема прибора изображена на рис. 50.
В керноприемнике диаметром 73 мм над керновой трубой установлен механизм самописца. Сам механизм размещен в масляной камере, а источник питания с реле времени находится в герметичной камере. От механизма самописца в керновую трубу на тросе спущен груз.
Поступающий керн поднимает груз, и трос наматывается на барабан с пружинами. При перемещении трос приводит в воздействие перо самописца, которое пишет по диаграмме на барабане. Перемещение барабану с диаграммой формирует пульс-мотор при помощи импульсов от реле времени, к примеру через 10 мин.
Взятую диаграмму сопоставляют с графиком хода бурения и определяют обстоятельства утраты керна и промежутки, из которых поднят керн.
Похожий независимый прибор с приводом от часового механизма разработан и испытан в АзНИИбурнефти [49].
В Волго-Уральском филиале ВНИИГеофизики создан и отделом бурения БелНИГРИ испытан глубинный измеритель деформации ЭКСКУРСОВОД-1 [34]. Испытания совершены при бурении керноотборным боеприпасом ДКНУ2-190/72 в разведочных скважинах Припятской впадины. Прибор ЭКСКУРСОВОД-1 независимый и создан для записи на магнитную ленту (по пяти каналам) полноты заполнения керноприемника керном, деформации керноприемной частоты и трубы вращения. Принцип работы ЭКСКУРСОВОД-1 основан на преобразовании механических сигналов тензометрическими датчиками в электрические, каковые по окончании трансформации фиксируются на магнитной ленте. На поверхности сигналы разбирают и восстанавливают во времени процесс отбора керна.
Рис. 51. Схема записи колебаний механическим вибрографом на забое скважины. |
Несложный и действенный гидравлический указатель захода керна ГУК-60 создан и испытан во ВНИИБТ [11]. В этом устройстве керноприемник подвешен в корпусе боеприпаса на плите с калиброванными промывочными отверстиями. Часть промывочной жидкости кроме отверстий в плите проходит через перепускные отверстия в головке керноприемника. В керноприемника размещен поршень со штоком, имеющий через каждые 500 мм утолщения. При поступлении керна шток с поршнем поднимается. Через каждые 500 мм шток перекрывает отверстия и давление промывочной жидкости увеличивается на 5 —10 кгс/см2. По пикам давления делают выводы о поступлении керна в керноотборный боеприпас.
В бурении на море американские эксперты для контроля забойных параметров применяли телеметрическую совокупность с кабельным канатом связи [50]. Одним из контролируемых параметров было поступление керна в керноприемник турбодолота. Для этого в верхней части керноприемника помещали линейный преобразователь напряжения. Датчиком была цепочка, помещенная в полости керноприемника. При поступлении керна вес цепочки уменьшался, что в виде электрического сигнала поступало на поверхность.
В один момент с данными о поступлении керна в керноприемник принципиально важно иметь данные о поперечных, продольных и крутильных колебаниях при отборе керна. Для записи таких колебаний сотрудниками ВНИИБТ создана серия независимых забойных вибрографов [11]. Устройство для того чтобы вибрографа продемонстрировано на рис. 51.
Виброграф керновый забойный ВКЗ устанавливают в керноприемнике. При бурении керн входит в захват стакана для записи, срезает стакан и штифты остается неподвижным на керне. Керноприемник по мере углубления забоя перемещается относительно стакана и керна вниз. Перо фиксирует на стакане колебания инструмента.
Для записи продольных колебаний керноотборного боеприпаса при бурении забойным двигателем виброграф ВКЗ-1 трудится по схеме, продемонстрированной на рис. 51. Амплитуду поперечных колебаний записывают по данной же схеме с медленным вращением бурильной колонны ротором.
Поперечные колебания низа керноотборного боеприпаса записывает виброграф ВКЗ-З. В этом устройстве стакан, жестко связанный по вертикали с керном, вращается вместе с бурильной головкой.
Рассмотренные устройства для контроля отбора керна использовали преимущественно при исследовательских работах. Применение аналогичных устройств при отборе керна серийными керноотборными инструментами разрешит повысить вынос керна.
керн
