Бурение горных пород для получения «настоящего керна»: полный анализ долот для кернового бурения
При разведке полезных ископаемых, геологических изысканиях или инженерных изысканиях крайне важно получать полные, нетронутые образцы керна. Основным инструментом для достижения этой цели является коронка для колонкового бурения. Выбор правильной коронки напрямую определяет качество, эффективность и стоимость проекта по отбору керна. В этой статье подробно рассматриваются типы коронок, обычно используемых при колонковом бурении, и области их применения.
Принцип работы коронки: коронка отличается от обычного бурового долота тем, что полностью бурит и разрушает горную породу. Она разрушает наружный кольцевой массив породы на дне скважины посредством кольцевого вооружения, одновременно защищая цилиндрический массив породы в центре от повреждений, что позволяет ему беспрепятственно проникать в колонковую трубу. Поэтому основной задачей конструкции коронки является достижение баланса между эффективным кольцевым бурением и защитой керна.
Основные коронки для бурения
Алмазное сверло:Режущая кромка изготовлена из природных или искусственных алмазных частиц. Они подразделяются на алмазные коронки с поверхностной установкой (алмазные частицы выведены наружу и закреплены на поверхности матрицы) и импрегнированные алмазные коронки (алмазные частицы равномерно распределены в порошке сплава матрицы). Основные преимущества: Чрезвычайно высокая твердость и отличная износостойкость. Они являются основной силой при бурении твердых, плотных и абразивных пород. Высокая эффективность бурения, высокий процент выхода керна и высокое качество, гладкая стенка скважины. Подходит для глубокого бурения, разведки твердых пород и проектов с чрезвычайно высокими требованиями к качеству керна.
Твердосплавное сверло:Режущая кромка представляет собой прямоугольный или восьмиугольный столбчатый зубец из карбида (обычно вольфрамокобальтового сплава), который наносится или спекается на стальной корпус сверла под определенным углом.
Хорошая прочность, высокая ударопрочность и относительно невысокая цена. Отличные эксплуатационные характеристики в породах средней и средней твёрдости, полных или относительно полных, средней или низкой абразивности (таких как известняк, мрамор, сланец, аргиллит, песчаник средней твёрдости). Конструкция прочная и может адаптироваться к определённой степени сложности внутрискважинных условий. Как правило, она используется в скважинах небольшой и средней глубины, для разведки пород средней твёрдости, для проектов с ограниченным бюджетом и в зонах относительно стабильных пластов.
Буровое долото PDC:Режущие зубья изготовлены из композитных пластин поликристаллического алмаза, которые состоят из тонкого слоя искусственного поликристаллического алмаза и матрицы из твердого сплава, обработанных под высоким давлением и температурой. Они обычно располагаются на большой площади на коронке бурового долота. В определенных мягких и среднетвердых, однородных, неабразивных или слабоабразивных горных породах (таких как аргиллит, сланец, соляная порода, гипс, мягкий известняк и угольные пласты) эффективность бурения чрезвычайно высока, а износостойкость лучше, чем у твердого сплава. Скорость бурения высокая, а срок службы длительный. Он обычно используется при разведке нефти и газа, разведке угольного метана, отборе керна из мягких и среднетвердых пород и проектах, где требуется высокая скорость бурения.
Ключевые факторы при выборе коронки
Характеристики камня:Решающими факторами являются твёрдость породы, её абразивность, целостность и буримость. Алмазный материал соответствует твёрдой абразивной породе, сплав – породе средней твёрдости, а поликристаллический алмаз (PDC) – мягкой породе.
Цель и требования к бурению:Насколько высоки требования к скорости извлечения и качеству керна? Алмазный бур обычно является первым выбором для глубоких скважин и научного бурения.
Глубина и диаметр сверления:Глубокие отверстия требуют более длительного срока службы и стабильности сверла (алмазное сверло имеет очевидные преимущества); размер отверстия также влияет на конструкцию сверла.
Грузоподъемность буровой установки:Могут ли крутящий момент, диапазон скоростей и давление подачи буровой установки соответствовать оптимальным рабочим параметрам выбранного бурового долота?
Бюджет проекта:Алмазные буровые коронки имеют самую высокую первоначальную стоимость, но их себестоимость за метр может быть ниже при бурении твердых пород; буровые коронки из сплавов имеют низкую первоначальную стоимость, но очень быстро изнашиваются при бурении твердых пород.
