Горно - геологический факультет

Тема магистерской работы:

Исследование особенностей образования подводной скважины погружными гидроприводными снарядами

Руководитель: к.т.н., доцент Юшков Иван Александрович

Использование гидравлической энергии даёт возможность проходить мелкие (или неглубокие) скважины на шельфе так называемым бескерновым способом. При гидромеханическом разрушении породы на забое обеспечивается получение и передача на судно в виде гидросмеси валовых проб, в том числе и при скважинах большого диаметра.

Буровой гидравлический снаряд БГСТ-2 (см. рис.), созданный в Лаборатории методики и техники морской георазведки ВНИИМоргео при МГРИ им. С. Орджоникидзе, представляет собой лёгкую буровую установку с гидравлическим снарядом, колонковая труба которого погружается в скважину под действием собственной массы при разрушении породы в забое гидравлическими струями; выдача пробы в виде гидросмеси – с помощью эрлифта.

Снаряд состоит из наружной обсадной трубы 1 (диаметром 245 мм) и внутренней обсадной трубы 2 (диаметром 219 мм и длиной 3 м каждая); обсадная труба удерживается в наружной при помощи трёх шариковых замков 3 и фланца 4. После проходки скважины на 3 м шток замка опускается на опорное кольцо 5. Дальнейшее движение обсадной трубы вниз смещает шток в верхнюю часть замка, шарик выдавливается внутрь замка; освобождается фланец обсадной трубы 2, и она по мере заглубления забоя вдвигается в скважину. Применение телескопического принципа позволило в два раза снизить усилия для извлечения снаряда из скважины. Для размыва породы в забое в снаряд подаётся вода по гибкому шлангу через штуцер 6. Вода по трубе 7 (диаметр 68 мм) через отверстия поступает в патрубок трубы 2, а из него – через шесть насадок 8 (диаметр 8 мм) в забой скважины; в свою очередь через три насадки 9 (диаметр 6 мм) – в смесительную камеру 10 эрлифта. Гидросмесь выдаётся по трубопроводу 11 (диаметр 70 мм), а подача сжатого воздуха осуществляется по трубе 12. Снаряд связан с судном системой гибких шлангов, оборудованных поплавком.

Стабилизация снаряда над точкой бурения достигается использованием опорной рамы , включающей опорное кольцо 5, направляющие стойки 13, верхнее кольцо 14 и лапы (три) 15 с положительной плавучестью. При движении наружной трубы проушины 16 скользят по направляющим стойкам 13. На верхнем кольце 14 крепится отметчик глубины бурения 17 типа ОГБ-1, обеспечивающий контроль за глубиной погружения гидроснаряда в скважину с точностью до 50 мм. В процессе бурения трёхкомпонентная гидросмесь из гидроснаряда по выдачным шлангам диаметром 65 мм поступает в воздухоотделитель, закреплённый на палубе судна, а затем в осадительные ёмкости. Обеспечивается посекционное опробование рыхлых отложений с интервалами 30-50 см и более.
  Испытания показали, что на лёгких и средних по плотности осадках показали, что при расходе напорной воды 0,8 л/мин и напоре 60 м, расходе сжатого воздуха 0,5 м3/мин и давлении до 0,4 МПа достигается проводка скважины глубиной до 6 м за 3-10 мин в зависимости от типа осадков. Эффективность работы снаряда резко снижается на плотных (глинистых) отложениях, а также на породах, содержащих гальку (ракушу) размерами более 50 мм.

Установка КМО-3 лаборатории МИТМГЕО позволяет отбирать пробы длиной до 4 м и диаметром 100 мм из песчаных осадков средней плотности, при глубине моря до 30 м. Осуществлены два варианта исполнения – с насосом на судне и со стабилизацией в виде поплавка, с погружными рамой и насосом. Для обеспечения передачи энергии удара на забой и смещения центра тяжести пробоотборника вниз кольцевой гидроударник специальной конструкции (рис. 1.2.4) установлен прямо над режущим башмаком. Поскольку наружный диаметр гидроударника в два с лишним раза больше отбираемой колонки, он снабжён гидромониторной насадкой, обеспечивающей использование отработанной жидкости на размыв кольцевого призабойного пространства. Это позволяет уменьшить затраты энергии на проходку скважины и упростить операцию по извлечению грунтоноса из дна. Формирование керна происходит при проходе породы через башмак и в керноприёмнике, помещённом в раструбе колонковой трубы; по мере поступления грунта вкладыш вытягивается, а вода стекает через дренажные отверстия в зажиме.
  Эффективность этого метода может быть повышена за счёт унификации отдельных узлов, и прежде всего силовых агрегатов, кантовочных и подъёмных механизмов, аппаратов для первичной обработки и т. д. важнейшее условие работоспособности оборудования – применение легированных марок стали и других антикоррозионных материалов (пластиков). Отличительной особенностью установок типа КМО – должно быть отсутствие ручного труда для выполнения трудоёмких операций по спуску, подъёму, кантовке, разгрузке и первичной обработке проб.

Впервые метод отбора качественных проб грунта путём размыва стенок скважины струёй воды был применён в пробоотборнике «Бичкор – 67» фирмы «Америкэн Андеси Ко» и в последствии усовершенствован в ПО-70.

Назад