Отечественными учеными на основе более чем 30 лет опыта показано, что в настоящее время наиболее совершенным является способ глубокого бурения колонковыми электромеханическими снарядами на грузонесущем кабеле, в частности, типа КЭМС, с помощью которого на российской станции Восток в Антарктиде пройдена скважина 5Г рекордной глубины 3623 м.
В настоящее время все более широко при бурении глубоких скважин в ледниках применяют механические колонковые снаряды вращательного типа на грузонесущем кабеле. С их помощью можно преодолеть ледниковую толщу и внедриться в горную породу ложу
Колонковый электромеханический снаряд КЭМС-112 (132)
1 – коронка
2 – колонковая труба
3 – шламообменник с переходным ниппелем
4 – фильтр съемный
5 – внутренняя перфорированная труба
6 – редуктор
7 – погружной электродвигатель
8 – отсек с насосом
9 – распорное устройство
10 – ударное устройство
11 – электроотсек
12 – замок кабельный
13 – шламовая труба
14 – кабель грузонесущий
Для управления снарядом используются система телеметрической связи, работающая при -70°С и Р=40МПа.
Совершенствуется и технология бурения. В верхней части скважины устанавливается обсадная колонна из пластиковых труб (120м) для перекрытия проницаемой зоны снежно-фирновых отложений, что позволило поднять уровень жидкости в скважине.
Бурение механическим способом в скважине 5Г было начато с глубины 2775м в конце февраля 1995г. Работы проводились только в сезонные периоды (декабрь-январь). На бурение приходился 1 месяц (150-200м).
В 2005г. глубина скважины была 3623м, почти на 600м больше всех ранее пробуренных скважин американцами и датчанами.
Анализ результатов указывал на четкую связь между результатами бурения и изменяющимися с глубиной свойствами льда. Постепенно изменялась макроструктура льда. В верхней части ледника кристаллы льда мелкие, на глубине 3500м – очень крупные. Керны, поднимаемые с этих глубин, состояли из 1-2 кристаллов длиной более 1м. Вывод: с глубиной изменяются процессы разрушения льда и образования шлама. Под действием повышающегося давления лед из хрупкого тела превращается в вязко-пластичное, снимаемая стружка не дробится и закупоривает каналы, по которым выносится шлам.
Большой интерес ученых всего мира вызвало то, что под станцией Восток было обнаружено подледниковое озеро. Бурение было остановлено для точного определения расстояния до поверхности озера (примерно в 130м выше его границы) и разработки экологически чистой технологии его вскрытия.
К сожалению, информация о дальнейшей судьбе скважины на настоящий момент отсутствует.
Всего электротепловым и электромеханическим способом пройдено с отбором ледяного керна более 18 тыс. м.
Недостатком устройства является неэффективная конструкция шламосборника снаряда, в котором отсутствует внутренняя перфорированная труба с центральным каналом, необходимым для обхода отфильтрованной жидкостью участков фильтра, заполненных шламом. Прохождение потока жидкости в фильтровом отсеке только по кольцевому зазору между внутренней стенкой шламовой трубы и наружному диаметру фильтра является причиной возникновения гидравлических сопротивлений при работе бурового снаряда на забое.
3.2. Промывочная жидкость
При бурении скважин во льдах распространение получили три типа органических жидкостей:
углеводородные жидкости, содержащие различного рода утяжелители;
водные растворы спиртов;
сложные эфиры (рис)
4. Инструменты
Бурение в породах, имеющих отрицательную температуру, осуществляется с использованием обычного бурового оборудования, применяемого при бурении скважин с продувкой твердосплавным (коронка буровая твердосплавная), алмазным (алмазная коронка) и шарошечным (долото шарошечное) ПРИ
При бурении мерзлых пород IV—V категорий по буримости сцементированных льдом рекомендуется пониженная частота вращения (60—70 об/мин), осевая нагрузка незначительной величины (200—500 даН) и скорость восходящего потока сжатого воздуха в пределах 12—13 м/с, имеющего температуру ниже температуры мерзлых пород.
Бурение в трещиноватых льдистых породах скального типа V —VI категорий по буримости успешно осуществляют твердосплавными буровыми коронками типа СМ-4, СМ-5, СМ-6. Буровой снаряд при этом оснащают двумя расширителями-центраторами, обеспечивающими образование большого зазора между БС и стенкой скважины. При этом снижается вероятность искривления скважин. Параметры режима бурения такие же, что и при бурении в льдистых породах IV —V категорий по буримости. Углубка за рейс достигает 3—4 м.
Бурение в мерзлых сухих породах VII —VIII категорий по буримости осуществляют буровыми твердосплавными коронками соответствующих этим породам типов (СМ-4, СТ-2 и др.). Достигаемая при этом механическая скорость в 2—3 раза превышает скорость бурения с промывкой. Рациональная осевая нагрузка при бурении в таких условиях на твердосплавную коронку диаметром 91 мм составляет 800—1000 даН, частота вращения 200—300 об/мин при скорости восходящего потока 10-12 м/с.
5. заключение
В заключении следует отметить, что в бурении во льдах наиболее совершенным является способ глубокого бурения колонковыми электромеханическими снарядами на грузонесущем кабеле, в частности, типа КЭМС
6. Использованная литература
1. http://burenie.su
2. texnologiyarosprombur.ru-bureniya-skvazhin-s-produvkoj-vozduxom-v-mnogoletnemerzlyx-porodax
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.