Обоснование и разработка отклонителя непрерывного действия с полным отбором керна для бурения геологоразведочных скважин

Abstract

Актуальность. Разведка новых месторождений минерального сырья связана с большими затратами на проведение геологоразведочных работ. Основным способом получения информации о количестве полезных компонентов на месторождениях твердых полезных ископаемых остается бурение разведочных скважин с отбором керна. Следовательно, наиболее перспективным путем снижения затрат является сокращение объемов бурения по вышележащим нерудным горным породам. Снижение этих затрат может быть достигнуто путем оптимизации разведочных сетей направленными и многоствольными скважинами с использованием отклонителей непрерывного действия. Цель. Провести анализ основных преимуществ многоствольного и направленного бурения, а также выявить факторы, ограничивающие их широкое внедрение в геологоразведочную практику. Систематизировать данные о существующих технических решениях в области направленного бурения, оценив их эффективность и ключевые недостатки. Сформулировать комплекс требований к проектированию отклонителя непрерывного действия, ориентированного на повышение точности и производительности геологоразведочного бурения. Методы. Твердотельное моделирование, математическое моделирование. Результаты и выводы. Определены основные требования для успешной работы отклонителя непрерывного действия в скважине. Эффективной технологией для более широкого внедрения многоствольного бурения при разведке месторождения твердых полезных ископаемых является создание отклонителя непрерывного действия для бурения с отбором керна на интервалах искривления. Представлена конструкция разрабатываемого устройства. В рамках статьи более подробно рассмотрен искривляющий узел, реализующий механизм искривления, подобный тем, что используются в роторных управляемых системах «point the bit» - изгиб полого ведущего вала внутри эксцентриковых колец. Максимальная интенсивность искривления, которой можно добиться путем изгиба ведущего вала, ограничена предельно допустимой нагрузкой на резьбовые соединения бурильных труб типоразмера N

Relevance. Exploration of new mineral deposits is associated with high costs of geological exploration works. The main way to obtain information on the concentration of mineral components in solid mineral deposits is still drilling exploration wells with coring. Consequently, the most promising way to decrease costs is to reduce drilling of overlying non-metallic rocks. This cost reduction can be achieved by optimizing exploration grids with directional and multilateral wells using continuous diverters. Aim. To analyze the main advantages of multilateral and directional drilling, as well as identify the factors limiting their widespread introduction into exploration practice. To systematize data on existing technical solutions in the field of directional drilling, assessing their efficiency and key drawbacks. To formulate a set of requirements to the design of a continuous deflector oriented to improve the accuracy and productivity of exploration drilling. Methods. Solid modeling, mathematical modeling. Results and conclusions. An effective technology for solving this problem is the creation of a continuous defector for drilling with coring. The paper presents a device realizing the mechanism of curvature similar to those used in rotary steerable systems "point the bit" - bending of quill drive shaft inside eccentric rings. The authors defined the basic requirements for successful operation of a defector in a well. As a result, they developed a new design of continuous defector for drilling diameter N (76 mm) taking into account all the requirements put forward. In further research it is planned to develop a mathematical model of the drive shaft bending and to transfer from the bending value (eccentric bushing rotation) to the intensity of the borehole curvature