title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Двойные колонковые трубы

Двойные колонковые трубы

Одним из видов технических средств, позволяющих повысить сохранность керна и увеличить углубку за рейс являются двойные колонковые трубы.
В отличие от обычных одинарных, двойные колонковые трубы, кроме наружной трубы, через которую на породоразрушающий инструмент передаются осевая нагрузка и крутящий момент, имеют внутреннюю трубу, предохраняющую поступающий в нее керн от разрушения. Внутренняя труба может вращаться вместе со снарядом (ТДВ) и может быть невращающейся (ТДН) в процессе бурения.
Трубы ТДВ предупреждают лишь размывание керна, а трубы ТДН предохраняют его еще и от истирания.
ВИТРом ВПО «Союзгеотехника» разработаны двойные колонковые трубы нескольких типов для работы в различных геолого-технических условиях.
Трубы первого типа выпускаются с вращающейся (ТДВ-76-1 и ТДВ-59-1) и невращающейся (ТДН-76-1 и ТДН-59-1) внутренними трубами. Они предназначены для бурения с промывкой водой монолитных и слаботрещиноватых пород V—VII категории буримости. Для труб данного типа в качестве породоразрушающих инструментов используются серийные твердосплавные и алмазные коронки диаметром 76 и 59 мм.
Трубы второго типа предназначены для бурения с промывкой водой или глинистым раствором трещиноватых и сильнотрещиноватых малоустойчивых пород VlI-XII категорий буримости. Они выпускаются трех диаметров с вращающейся (ТДВ-76-2, ТДВ-59-2, ТДВ 46-2) и невращающейся (ТДН-76-2, ТДН-59 2 и ТДН-46-2) внутренними трубами, С ними применяются специальные алмазные коронки (10АЗ, ПИЗ) с увеличенном шириной матрицы и удлиненным корпусом с внутренней резьбой.

В двойной колонковой трубе с вращающейся внутренней трубой (рис. 61, а) наружная 3 и внутренняя 7 трубы получают вращение от бурильной колонны через износостойкий переходник 1 и переходник 2. Промывочная жидкость при бурении поступает через межтрубное пространство и отверстия во внутренней трубе в зазор между керном и трубой 7. Далее жидкость направляется в затрубное пространство двумя путями: одна часть — омывая коронку 12 и забой скважины, а другая — через шариковый клапан 6 и каналы переходника 2.
Двойная колонковая труба с невращающейся внутренней трубой (рис. 61,6) в отличие от труб ТДВ имеет подшипниковый узел 3, обеспечивающий свободное проворачивание внутренней трубы 6 относительно переходника 2 и наружной трубы 4, на нижнем конце которой закреплены расширитель 7 и коронка 11. Промывочная жидкость проходит по межтрубному пространству и, омывая коронку, поступает в скважину. Внутренняя труба 6 с кернователем (9, 10) на нижнем конце в процессе бурения надевается па керн и, как чехол, предохраняет его от истирания.
Труба четвертого типа ТДН-76-4 предназначена для бурения с промывкой водой или глинистым раствором разрушенных, легкоразмываемых и сильнотрещиноватых пород V—X категорий по буримости. С этими трубами используются специальные алмазные коронки КДТ-4А, КДТ-4И и расширитель РДТ-4-76. Толщина стенок коронок КДТ 15 мм. В корпусе коронки сделаны каналы, по которым промывочная жидкость из межтрубного пространства поступает непосредственно под торец коронки, минуя керн. Керн удерживается в трубе проволочным кернорвателем типа «паук»
Труба ТДН-У предназначена для бурения монолитных и слаботрещиноватых пород VIII—XII категорий по буримости. С этой трубой применяется алмазная коронка с уменьшенной до 7 мм ширной матрицы (у коронок для двойных колонковых труб других конструкций ширина матрицы 8,5—15 мм).
Трубы типа 0 (ТДН-93-0, ТДН 76-0, ТДН-59-0, ТДН-46-0) предназначены для бурения в сложных геологических условиях: сильнотрещиноватых, раздробленных, брекчированных, перемежающихся по твердости, хрупких, подверженных истиранию породах V—X категорий по буримости. Трубы используют со специальными алмазными коронками. Большие зазоры между колонковыми трубами допускают применение глинистых растворов любой, в том числе повышенной, вязкости В комплект трубы (рис. 61, в) входят кернорватели двух типов: пружинный при бурении в слаботрещиноватых породах и проволочный — при бурении в сильно разрушенных породах.
Особенность труб данного типа — обеспечение обратной циркуляции промывочной жидкости в призабойной зоне скважины. Верхний переходник 1, имеющий пояс и вставки из твердого сплава, создает в скважине сопротивление потоку промывочной жидкости, поднимающемуся по затрубному пространству, в связи с этим до 40 % жидкости, выходящей из межтрубного пространства и проходящей через каналы коронки 9 на забой, поступает во внутренюю трубу 7, поднимается по ней до верхнего переходника и через отводной капал 2 изливается в скважину. При этом шлам и мелкие частицы керна осаждаются во внутренней шламовой трубе 5. Более крупные обломки керна потоком промывочной жидкости удерживаются во взвешенном состоянии в верхней части керноприемной трубы 7, что уменьшает вероятность самозаклинивания керна и повреждения алмазов коронки. Если же самозаклинивание произойдет, то срабатывает сигнализатор 3, представляющий собой два резиновых кольца, разделенных стальной шайбой.
При самозаклинивании керна внутренняя труба через керн воспринимает осевую нагрузку, направленную вверх, и через подшипниковый узел передает его па резиновые кольца сигнализатора. Кольца сжимаются и перекрывают зазор для прохода промывочной жидкости в межтрубное пространство, что фиксируется резким увеличением давления по манометру насоса. Сигнализатор срабатывает при осевой нагрузке 10—12 кН.
Трубы типа УТ (ТДН-76-УТ, ТДН-59-УТ, ТДН-46-УТ) предназначены для бурения с промывкой водой монолитных, слаботрещиноватых и трещиноватых пород VII—XI категорий по буримости. С трубами этого типа применяются специальные алмазные коронки 18АЗ, КУТ-В, 19ИЗГ, КУТ-И, ширина матрицы которых такая же, как у серийных коронок. Трубы типа УТ обеспечивают как прямую, так и обратную призабойную циркуляцию промывочной жидкости, причем интенсивность обратного потока жидкости можно регулировать винтами в переходнике.
Работая с двойными колонковыми трубами, описанными выше, при спуске снаряда в скважину его необходимо остановить в 1,5—2 м нал забоем и включить насос для очистки каналов коронки и трубы от шлама. Снаряд на забой ставят с вращением и медленной подачей, осуществляя в течение 10— 15 мин приработку коронки на малой частоте вращения с осевой нагрузкой 3—4 кН, чтобы керн вошел в керноприемную трубу, не сломав рвательное кольцо. В процессе бурения не рекомендуется отрывать снаряд от забоя. Значения параметров режима бурения приведены в табл. 26. Перед окончанием рейса осевую нагрузку следует уменьшить и 1—2 мин вращать снаряд с усиленной промывкой.

Для бурения пород II—VI категорий буримости, в основном на угольных месторождениях, рядом производственно-геологических объединении разработаны двойные колонковые трубы, работающие с твердосплавными коронками при прямой циркуляции промывочной жидкости. Наиболее широко применяются следующие конструкции двойных колонковых снарядов: в Донбассе — двойная труба С. Е. Алексеенко ДТА-2 и двойная труба Д1-76(93) конструкции ПГО «Южукргеология», в Кузбассе — двойная колонковая труба Г. Г. Игнатьева и двойная колонковая труба ДК-46 (59, 76) конструкции ПГО «Запсибгеология», в Печорском угольном бассейне — трубы ТДК-59-П и ТДК-76-Т конструкции Полярно-Уральского ПГРО и двойные трубы «Донбасс НИЛ» —59 ( 76, 93) конструкции Донбасской научно-исследовательской лаборатории Мингео СССР. Названные трубы характеризуются тем, что имеют две коронки или вместо внутренней — штамп. Это позволяет полностью изолировать керн от потока промывочной жидкости, что особенно важно при перебуривании мягких углей (III—IV категорий по буримости), легко поддающихся размыванию. Длина керноприемных труб невелика (0,8—1,5 м). Двойные колонковые снаряды «Донбасс НИЛ» выпускаются в трех модификациях.
ДКС «Донбасс НИЛ-I» (рис. 62, а) предназначен для бурения пластов простого строения, сложенных углем любого петрографического состава и любой степени углефикации.
ДКС «Донбасс НИЛ-II» (рис. 62, б) предназначен для бурения угольных пластов сложного строения в районах повышенного метаморфизма угля и вмещающих пород.
ДКС «Донбасс НИЛ-III» (рис. 62, в) предназначен для бурения угольных пластов сложного строения при низкой степени метаморфизма.

Внутренняя — керноприемная труба 6 двойных колонковых снарядов «Донбасс НИЛ» соединена нижним концом со штампом 7, который благодаря подшипниковому узлу 3 при бурении вдавливается в уголь без вращения, опережая наружную коронку 8 на 2—5 мм.
Снаряд «Донбасс НИЛ-II» имеет пружинно-фрикционный механизм, а штамп 7 снабжен твердосплавными резцами. При встрече пропластка твердой породы осевую нагрузку на снаряд увеличивают, благодаря чему тарельчатые пружины 4, сжимаясь, включают фрикцион 9. Через диски фрикциона керноприемная труба 6 и штамп-коронка 7 приводятся во вращение. Таким образом пропласток твердой породы бурится вращательным способом.
ДКС «Донбас НИЛ III» имеет вибрационный узел (10, 11). При встрече твердого пропластка вмещающей породы или угля осевая нагрузка на снаряд увеличивается. Тарельчатые пружины 4 получают дополнительное сжатие и штамп заходит внутрь наружной коронки 8 Нижняя — ведомая — обойма 11 вибратора соединяется с верхней — ведущей — обоймой 10. Ролики верхней обоймы, перекатываясь по роликам нижней обоймы, будут возбуждать высокочастотную динамическую нагрузку на керноприемную трубу 6 и штамп 7. При работе в режиме вращательно-вибрационного бурения наружная коронка 8 вбуривается в породу забоя, образуя керн, который на расстоянии 2—4 мм от забоя обрабатывается вибрирующим штампом 7. После выхода из пропластка твердой породы осевая нагрузка на снаряд автоматически уменьшается за счет опережающего внедрения штампа в уголь. Пружины разжимаются, и вибратор выключается.
Срыв и удержание керна при работе снарядами «Донбасс НИЛ» производятся созданием перед подъемом увеличенной осевой нагрузки при отключенном вращении. Керн в своей нижней части деформируется и расклинивается на кольцевом бурте штампа.
При бурении снарядами «Донбасс НИЛ» диаметром 76 мм рекомендуется придерживаться следующих параметров.

Для бурения с гидроударпиками применяется двойная колонковая труба (Ж70М-76, разработанная СКВ ВПО «Союзгеотехника».
При бурении скважин пневмоударниками используются двойные колонковые трубы ТДП 102 (диаметром 121, 146, 168, 203), разработанные ЦНИГРИ.

title-icon Подобные новости