В обратно-циркуляционном бурении чаще обсуждают способность к выносу шлама, но термин «отбор проб по внутренней трубе» указывает на другое — по какому каналу шлам возвращается на поверхность. В материалах WR400RC чётко указано: обратно-циркуляционное бурение создаёт независимый обратный канал через двойную бурильную колонну; после приведения в действие забойного инструмента сжатым воздухом шлам быстро возвращается на поверхность по внутренней трубе. По сравнению с обычным подъёмом по внешнему кольцевому пространству бурильной колонны это меняет не только скорость, но и то, что образец претерпевает до достижения поверхности.
В чём разница каналов возврата проб
При обычной прямой циркуляции или простом выносе шлама по внешнему кольцевому пространству шлам поднимается от забоя по кольцевому пространству между бурильной колонной и стенкой скважины; путь длинный, сечение большое, и при подъёме шлам легко смешивается с частицами с разных глубин, а также может задерживаться в скважине из-за изменения диаметра или местного расширения. Отбор проб по внутренней трубе при обратной циркуляции сокращает сечение возврата до внутреннего канала бурильной колонны; путь подъёма относительно независим, и шлам до достижения поверхности имеет меньше возможностей для смешивания.
WR400RC рекомендует диаметр RC-бурильной колонны 89 / 102 мм, длина бурильной колонны 3 м. В материалах также указано, что RC-бурильная колонна отличается по конструкции от обычной одностенной бурильной колонны и требует обеспечения герметичности и надёжности соединения внутреннего и внешнего каналов. Это показывает, что эффективность отбора проб по внутренней трубе зависит не столько от внутреннего диаметра бурильной колонны, сколько от герметичности всего двойного канала — при износе или утечке воздуха в соединениях, уплотнениях и внутренней трубе независимость отбора проб по внутренней трубе снижается.
Основа для сбора образцов по интервалам глубины
В материалах упоминается, что обратно-циркуляционный способ способствует сокращению пути смешивания шлама в скважине и облегчает сбор образцов по интервалам глубины. Это прямое следствие отбора проб по внутренней трубе в логике опробования: фиксированному интервалу проходки соответствует относительно чёткая партия возврата проб, и полевые геологи могут фиксировать изменения цвета, литологии, изменений и минерализации по глубине.
Однако это удобство имеет предпосылки. В разделе управления образцами материалов WR400RC прямо сказано: в процессе работ следует наблюдать за объёмом возврата проб, размером частиц, изменением пыли и наличием явного перемешивания проб. При каждом наращивании бурильной колонны, очистке скважины или возобновлении отбора проб после остановки бурения следует обрабатывать переходный участок в соответствии с полевым регламентом отбора проб, чтобы избежать смешивания образцов с разных глубин. Отбор проб по внутренней трубе сокращает путь смешивания, но такие операционные узлы, как остановка при наращивании и возобновление после очистки, по-прежнему требуют ручного разделения, и соответствие глубине не гарантируется автоматически.
Практическое влияние на полевой рабочий процесс
- Ритм сбора образцов следует за изменением состояния возврата проб. Изменения объёма возврата, размера частиц и пыли являются прямым основанием для оценки состояния в скважине на площадке; эти сигналы в материалах перечислены как требующие постоянного наблюдения.
- Частота очистки оборудования для отбора проб зависит от этого. В материалах указано, что систему отбора проб, гидроциклон или делитель проб необходимо регулярно очищать; недостаточная очистка влияет на независимость последующих образцов.
- Требуется пересмотреть стыковку операций. При возобновлении отбора проб после наращивания, очистки скважины или остановки бурения способ обработки переходного участка должен соответствовать полевому регламенту отбора проб; это вопрос организации операций, который не может быть заменён оборудованием.
В каких вопросах отбор проб по внутренней трубе не помогает
Отбор проб по внутренней трубе решает проблему канала шлама от забоя до поверхности, но не решает следующее:
- Нумерация, взвешивание, упаковка и регистрация образцов. Эти работы по-прежнему выполняются в соответствии с полевым регламентом отбора проб.
- Обрушение и местное расширение в зонах дробления и трещиноватых породах. В материалах указано, что шлам на таких интервалах может задерживаться в скважине и возвращаться сосредоточенно, ухудшая соответствие глубине; необходимо контролировать скорость проходки, поддерживать стабильную подачу воздуха и вести запись аномалий.
- Снижение скорости возврата проб из-за недостаточной мощности компрессора. WR400RC рекомендует рабочее давление 1,2–3,5 МПа, расход воздуха 16–55 м³/мин; при увеличении глубины скважины, диаметра или твёрдости пород недостаточный расход воздуха напрямую влияет на скорость возврата шлама и непрерывность отбора проб.
- Пригодность образца для лабораторных исследований. Это зависит от физического состояния самого образца и требует оценки по требованиям лаборатории.
Соответствующие параметры WR400RC на этом пути
| Пункт | Значение из материалов | Связь с отбором проб по внутренней трубе |
|---|---|---|
| Максимальная глубина бурения | 400 м | Общая длина пути возврата проб увеличивается с глубиной скважины |
| Диаметр скважины | 105–305 мм | При увеличении диаметра изменяется объём кольцевого пространства, требуется соответствующая достаточная подача воздуха |
| Рекомендуемая RC-бурильная колонна | 89 / 102 мм, длина 3 м | Размер внутреннего канала определяет сечение возврата проб |
| Рабочее давление | 1,2–3,5 МПа | Недостаточное давление влияет на скорость возврата проб |
| Расход воздуха | 16–55 м³/мин | Расход воздуха напрямую определяет возможность непрерывного выхода шлама |
Значения в таблице приведены из материалов WR400RC. Фактический эффект возврата проб также зависит от геологических условий, искривления скважины и износа бурового инструмента; в материалах прямо указано, что 400 м следует понимать как справочную возможность при типовой конфигурации.
Вопросы, требующие уточнения у поставщика
- Периодичность проверки и критерии замены соединений и уплотнений двойной бурильной колонны; в материалах указано только, что следует проверять регулярно, без конкретных интервалов.
- Рекомендуемые параметры производительности и давления компрессора для целевых пород и планируемой глубины скважины.
- Конкретные требования к обработке переходного участка; в материалах упоминается, что следует действовать по полевому регламенту отбора проб, но сам регламент должен разрабатываться проектной стороной.
- Требования к промывке и проверке внутреннего канала при переходе от бурения с промывочной жидкостью к обратно-циркуляционному бурению.
Отбор проб по внутренней трубе меняет путь и способ достижения шламом поверхности; это делает сбор образцов по интервалам глубины более контролируемым в процессе, но соответствие образца глубине, представительность образца и пригодность для лабораторных исследований по-прежнему требуют отдельного управления в соответствии с полевым регламентом отбора проб. WR400RC предоставляет буровую платформу с возможностью отбора проб по внутренней трубе; конечное качество образцов зависит от полевого процесса отбора проб и действий персонала.