МИгЛОТЕРСГВО НМГЯНОЙ ПРОШШШНОСГИ

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамена научно-исследовательский институт буровой техники (ВНИИБТ)

СОГЛАСОВАНО:

Начальник Управления глубокого    Первый заместитель Ш-

разведочного бурения Министерст-    нлстра нефтяной промыт-

ва геологии СССР    ленности

Д.М. Зинченко

ШОДИЯВСКОЕ РУКОВОДСТВО по бурению с отбором керна нефтяных и газовых скважин

РД 39-2-399-80

Москва-1982

Методическое руководство разработано сектором промышленных испытании керноотборных инструментов, лабораторией промышленных исследований и отработки долот, лабораторией колонкой вого бурения и инструмента, сектором лопастных долот экспериментально-исследовательского отдела по долоту ВНИИБт.

Преднозпачено для работников буровых предприятии и научно-исследовательских, проектных и конструкторский организации, проводящих.работы в области бурения с отбором керна.

Составители: Абрамсон М.Г., Баландина Л.Д., Бараоашкин И.И., Григорьева Г.И., кагарманов Й.Ф., Константинов Л.И., Кривоненков о.П.,. Кузнецова к.к., Лосев Б.и., Максименко Б.П., Палий И.А., Полшков В.к., Гавелов Ф.Ф., Удельиан Я.А.

- П -

Рис. 2. Устройство керноприемное "Недра" КДН -164/80. X - корпус; 2 - переводник верхний; 3- - переводник нижний; 4 -кернощжемкые трубы; 5 - рлуфгга; 6 - кернодержатель; 7 - компоновка керкорвателей; 8 - винт; 3 - гайка; 10 - фиксатор; II -гнездо; 12 - тар. Рис. 3. Переводник двух-нзшйельный нижний, резьбы МК 150x6x1:8, PTM26-02-I5-72.

3.6.2. Соотзетст- ! J L_ ~Т Г1 7Г 1 Г вне длин корпусов длинам керноприем-ных труб и муфт-гсентраторов обеспечивает сборку кер-ноцриемного устройства нз одной, двух, трех п большего количества секций. Павловский машиностроительный завод игл. Аленикова поставляет устройства серии "Недра" СХУ-203/1СЮ з трехсекционном, а КЯП-164/80 в двухсекционном иехглле-нии. 3.6.3. Для лучшей стабилизации керноприемного устройства в скважине, что способствует

---

Технические характеристики керноцриешнх устройств ’’Недра” для роторного способа бурения

Таблица 2

Наименование 1 ................. • \ НЕДРА | СШ-203/700 ' 1 ' ♦ \ • Щ1М-1Эа/80( 164/80) ! СКУ-138/67 !СКУ-122/52 I ! о ! г ! ! 3 i 4 • i 5 Длина керпопркемяого устройства, мм 24000 I6I72 23824 22483 Число секций устройства 3 2 3 3 Длина корпуса, мм 7500 7500 6300 6155 Наружный диаметр корпуса, мм 203 164 138 122 Внутренний диаметр корпуса, мм 153 П8 106 89 Длина керноприемной трубы, мм 7ПЗ 7277 7055 6545 Наружный диаметр керяб-приемной трубы, до 127 102 83 73 Внутренний диаметр керноприемной трубы, до 109 88 73 58 Диаметр шара клапана, мм Присоединительные резьбы: 50,8 50,8 33,1 30,163 - к бурильной колонне 3-147 3-I2I Спец. 3-88 ГОСТ 5286-75 ГОСТ 5286-75 3C-I08 ГОСТ 5286-75

I    !    2

- к бурильной головке	3-189 Г0СТ5286-75
- в соединениях переводников и корпусов	3-189 Г0СТ5286-75
- соединения гайки (ниппеля) peiyjmpo-войной головки с системой корпусов	Сп157х6
- соединения седла клапана с регулировочной головкой	1,190x3
- соединения кернолрием-яых труб	М125хЗ
- соединения регулировочной головки, переходника кернорвателя с кер-нолриемной трубой	- М125хЗ
- соединения корпуса рц-чанковоГо кернорвателя с переходником	)Я34хЗ
- соединения корпуса ры-чаакого кернорвателя с башмаком цангового кернорвателя	М130х3
i.taoca керноприемного устройства, кг	37С0

- 16 -

увеличению выноса керна, вместо нижнего переводника рекомендуется устанавливать центратор (рис* 6) муфтовый или ниппельный (в зависимости от присоединительной резьбы бурильной головки), а над верхним переводником - верхний центратор (рис* 7). Диаметры центраторов приведены в табл. 4.

3.6*4. Для работы с керноприемным устройством СЖУ-203/100 применяется набор типов бурильных головок диаметрами 269,9/100 и 244,5/100 мм, с устройством КПП -164/80 мм - набор типов бурильных головок диаметрами 187,3/80 и 212,7/80 мм.

3.7. Керноприемнне устройства серии "Недра" СКУ-138/67 и СКУ-122/52.

3.7*1. Керкоприемные устройства серии "Недра" СКУ-138/67 и СКУ-122/52 (рис. 8) отличаются от устройств этой же серии СКУ-203/100 и КДН -164/80 тем, что в их конструкции предусмотрена установка промежуточных даухниплелышх центраторов между секциями корпусов. Такое выполнение повышает устойчивость и предотвращает изгиб керноприемного устройства, что особенно важно при малых диаметрах устройства и отбираемого им керна-Предусмотрена возможность сборки этих устройств и без центра-точэв*

3.7.2. Устройства серии "Недра" СКУ-138/67 и СКУ-122/52 выпускаются серийно Павловским машиностроительным заводом игл. Л'ясникова в трехсекциопном исполнении.

3.7.3, С кервопркемным устройством СКУ-138/67 применяется набор типов бурильных головок Диаметром 158,7/67 мм, с устройством СКУ-122/52 -

набор типов бурильных головок

диаметром 139,7/52 мм.

3.8. Кернолриемные устройства серии "Силур"

3.8.1. Керноцриемные устройства серии "Силур" СКУ-146/Б0

и СКУ-П4/52 (рис. 9) позволяют бурить с отбором керна в ус

ловиях, осложненных обвалами, осыпями и опасностью гшихвата,

благодаря тому, что диаметр их корпусов уменьшен по сравнению

с диаметрами соответствующих устройств серии "Йедоа" и равен i<4l

18 -

диаметру замков бурильных труб, применяемых в скважинах соответствующих диаметром. Внутренние элементы устройств серий "Силур" и"Недра", имеющих одинаковый диаметр керна, взаимозаменяемы (компоновка кернорвателей, керноприем-ная труба, регулировочный винт с клапаном) . В устройствах серии "Силур" винт 2 (см. рис.9) расположен в переводнике 3, размещенном между корпусом 4 и верхним переводником I этого устройства (вместо гайки 9 (см. рис.2) устройств серии "Недра").

Таблица 4

Диаметры калибраторов и центраторов для бурения с отбором керна, мм

Номинальный наружный ) Калибратор j Центратор

диаметр бурильной ?о-\ ловки .диаметр {допуск ! диаметр | • j допуск 139,7 139,7 - 0,3 138,1 - 0,4 158,7 158,7 157,1 187,3 187,3 185,7 212,7 212,7 -0,4 2П,1 -0,5 244,5 244,5 241,3 269,9 269,9 266,7 295,3 295,3 - 0,5 292,1 - 0,8 320,0 320,0 318,4

3.8.2.    Устройства серии "Силур" в односекционном исполнении изготовляет Котовский опытный завод ВНИИБТ то заказам буровых предприятий.

3.8.3.    С керноприемнкм устройством СКУ-146/80 применяется набор типов бурильных головок диаметрами 187,3/80 и 212,, 7/80 ш, с устройством СКУ-П4/52 - набор типов бурильных головок диаметром 139,7/1,. мм.

3.9. Керпоприемные устройства серии "Кембрий".

3.9.1. Керяоприемнке устройства серии "Кембрий" СКУ1-172/Ю0 и СКУ-122/67 (рис. 10 и рис. II) предназначены для работы в условиях, где вынос керна устройства?*® серна "Недра" недостаточно высок (трещиноватые, рыхлые, сыпучие порода). Увеличение выноса %Ч1

- 20-

керна достигается увеличением диаметра керноприема при msthh-малыю возможном наружном диаметре корпуса устройства. Конструктивная схема кернолриемных устройств серии "Кембряй" аналогична схеме устройств серии "Недра", при этом гайка 9 не имеет

3.9.2. Керноприемное устройство серии •Кембрий* СКУГ-172/Ю0 применяется в комплекте со специальными бури льными головками диаметрами 212,7/100 и 187,3/100 мм необходи-1лых типов, устройство СКУ-122/67 ш - также со слециальлымии бурильными головками диаметром 139,7/67 мм.

3.9.3. Наличие сменных деталей и керкоприемнкх труб к кер-

коприемкому устройству серии "Кембрий" СКУ1-172/100 позволяет,

в случае необходимости (бездорожье, вертолетная доставка и т.д.),

использовать его в комплекте с набором типов бурильных головок диаметрами 187,3/80 и 212,7/80 мм, а такяе 244,5/100, 269,9/100, 295,3/100 мм (см. табл. 5). Ограничением для таких комплектов

является недотаточная прочность этого керноприемного устройства, что не позволяет работать про оптимальных осевых нагрузках ка бурильные головки диаметрами 295,3/100, 269,9/100 и 244,5/100 мм.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

Методическое руководство по бурению с отбором керна нефтяных и газовых скважин

РД 39-2-399-80

Вводится впервые

Приказом Министерства нефтяной промышленности от 29 мая 1980 г. Jfe 282

Срок введения установлен с 01.01.1981 г.

Срок действия до 01.01Л986 г.

I. ОБЩИЕ положения

1Л. Отбор керна проводят при поисках и разведке месторождений нефти и газа для подсчета запасов и оценки пригодности этих месторождений к промышленному освоению, изучения их геологического строения и составления проектов разработки, в целях оптимизации процесса бурения скважин, для проведения исследований в области наук, изучающих строение недр Земли*

1.2.    Целью бурения с отбором керна является формирование и вынос на поверхность кернов (образцов) горных пород, имеющих размеры, обеспечивающие проведение всего необходимого комплекса их исследований.

1.3.    Породоразрушающий инструмент - бурильная головка -должен разрушать (с максимально возможной механической с ко-

- 21 -

Рис. 10. Устройство керноприемное "Кембрий'ЧГШ-172/luo. I - корпус; 2 ~ переводник верхний; 3 - переводник нижний; 4 - трубы керноприемннё; 5 - колпак; б - стопор; 7 - компоновка кернорвателеу; 8 -винт; 9 - гайка.

£.__d__d__1

чЧ^ЧЧЧЧЧУЛЧЧ\Ч^^Ч^ Г~1 [ГГц— ц w^.r г J щ] 0 Г' 1--_11— 1

Рис. II. Устройство кернопрцемное "Кембрий" СКУ-122/67.

I - корпус; 2 - переводник верхний; 3 - переводник нижний; 4 - труба керноприешзя; S - подвеска с подшипником; 6 - кернорватель рычажковпй;

7 - подледник; 8 - винт; 9 - Фиксатор; 10 - шар.

- 4 -

ростью) только кольцевую поверхность забоя скважины, оставляя нетронутым ее центральную часть - керн.

1.4.    Для сохранения керна и обеспечения максимального его выноса конструкция керноотборного инструмента и компоновки низа бурильной колонны должны обеспечивать снижение до минимума сил, отрицательно действующих на керн.

1.5.    Бурение с отбором керна сложнее бурения сплошным забоем, так как тоебует совмещения в оптимальных соотношениях двух противоположных процессов:разрушенкя (разбуривания) кольцевой зоны поверхности забоя с максимально возможным темпом и сохранения в неприкосновенности центральной его части - керна, что достижимо только при рациональной технологии бурения высокоэффективным керноотборным инструментом.

Номенклатура и ассортимент керноотборных инструментов, применяемых при бурении на нефть и газ с отбором керна-, приведены на рис. I.

1.6.    Настоящее "Методическое руководство...” обязательно для выполнения всеми организациями и предприятиями, Проводящими работы по созданию, изготовлению и эксплуатации керноотборных инструментов для бурения о отбором керна на нефть и газ, независимо от их ведомственного подчинения.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД И КЕЕНООТБОРНЫХ

ШСТРУМЕгГГОВ

2.1. ВНИЖТ на основании результатов даоголетних собственных исследований,обобщения работ научно-исследовательских п проектных институтов и передового опыта бурения с отбором

- 6 -

керна р&зработана классификация горных пррод по буримости и трудности Отбора керна. Под выражением "трудность отбора керна" понимается способность порода сохранять ненарушенной структуру образца порода (керна) под действием соответствующего лородоразрушагащего инструмента (бурильной головки) в процессе его обуривания и транспортировки в кержщриемном устрбйстве на дневную поверхность.

2.2.    Все горше породы рассматриваются с точки зрения трудности выбуривания и сохранения керна с целью максимального его выноса. Характеристикам горных пород по трудности отбора керна классификационно соответствуют комплексы современных керяоотборных инструментов и рекомендованы оптимальные параметры режима бурения.

2.3.    По. трудности отбора керна все породы делятся на четыре категории, каждая из которых, в свою очередь, подразделяется на труппы.

2.4.    Каадая категория по трудности отбора керна охарактеризована определенным комплексом структурно-текстурных и других физико-механических и абразивных свойств.

2.5^ Разделение горных пород на группы по буримости проведено по их механическим и абразивным свойствам (твердость по штампу, сплошность, абразивность), которые являются основой для выбора рационального типа керноприемного устройства, бурильной головки и кернорвателя.

2.6. Классификационная таблица горных пород по трудности отбора керна и соответствия им керноотборных инструментов приведена в табл. I.

- 9 -

3. КЕРНООТБОРШЕ ИНСТРУГШШ ДНЯ БУРЕНИЯ С ОТБОРОМ КЕРНА РОТОРНЫМ СПОСОБОМ

3.1,    При роторном способ© бурения наиболее широкое распространение тлеют керноприемпые устройства серки "Недра" для П категории трудности бурения с отбором керна с набором типов бурильных головок к каждому размеру этих устройств. Этот керноотборный инструмент, обеспечивающий высокий вынос керна, проходку и механическую скорость, прежде всего, за счет увеличенного (далее назван "средний") диаметра образуемого керна и низкого расположения керноприема, возможности секционирования кернолриемного устройства, жесткого корпуса, простоты сборки, регулировки и надежности в эксплуатации. ВШТИБТ разработаны керноприемные устройства этой серии в размерах: 203/100,

164/80, 138/67 и 122/52 мм (здесь и далее цифры в числителе обозначают диаметр корпуса устройства, в заменят еле - номинальный диаметр керноприема бурильной головки).

3.2.    Для осложненных условий бурения предназначены керноприемные устройства серии "Силур" в размерах: 146/80 и 114/52. Керноприемные устройства этой серии тлеют одинаковую с устройствами серии "Недра" керноприемную часть (кернорватель, керноприемная труба, регулировочный винт,) но корпус уменьшенного диаметра. Они применяются с теш же бурильными головками, что

и устройства серии "Недра".

3:3. Для бурения в трудноотбяраешх породах служат устройства серии "Кембрий", которые позволяют отбирать керн большего по сравнению с устройствами серий "Недра" и "Силур" диаметра (далее назван "большой”) и работают со специальными буриль-

- 10 -

нши головками. Устройства серии "Кембрий¹* разработаны в размерах: 172/100, 122/67 мм.

3.4.    Технические характеристики керноприемных устройств серий "Петра”, "Силур" и "Кембрий" для роторного способа бурения приведены в табл. 2 и 3. Бее указанные устройства имеют несъемные керноприемники.

3.5.    Выпускавшиеся ранее в небольших количествах керно-приемиые устройства ДЕСНУ и КДЗ заменены в 1973 г* унифицированными устройствами серии "Недра" и поэтому в -настоящем "Методическом руководстве . . ."не приводятся.

3.6.    Керноприемные устройства серии "Недра" СКУ-203/100 и ДЩ1-164/80.

3.6.1. Конструкции указанных керноприемных устройств аналогичны и соотоят (рис. 2) из корпуса I, верхнего переводника 2, нижнего переводника 3 (или двухниппельного, показан на рио. 3, если бурильная головка имеет муфту) и керноприемника состоящего из керноприемных труб 4, соединенных муфтой - .центратором 5, в которой кокет быть установлен керно держат ель 6, и имеющего на липнем конце компоновку кернорзателей 7, а на верхнем - регулировочную подвеску, состоящую из винта 8, гайки 9 и фиксатора 10. Подвеска и верхняя керноприемная труба соединяются муфтой - центратором 5 или шаровой подвеской (показана на рис. 4), в которых размещается клапан, выполненный в виде сменного двухсторошего гнезда П и устанавливаемого на нем -шара 12 или клапана - эжектора (показано на рис. 5) может устанавливаться только в керноприемных устройствах КДП-164/80 и СКУ1-172/100)