§ 5. Колонковые снаряды для получения образцов пород п проб газа

Известно, что в угольных пластах и в породах определенных комплексов содержится некоторое количество природного газа. Основной задачей буровой разведки в этом случае является получение керновых проб с сохранением пластовых условий. Но при подъеме керна в обычных колонковых снарядах по мере снижения гидростатического давления газ теряется и представительность керна уменьшается. Для получения достоверных данных о содержании газа в угольных пластах или породах-коллекторах используют различные методы. Наиболее надежный из них метод прямого количественного определения по керновой пробе с помощью специальных ДКС. При этом используют снаряды, конструкции которых позволяют: улавливать газ, выделяющийся из керновой пробы во время подъема снаряда; уменьшать газовыделение путем замораживания керна; герметизировать керноприемную трубу затиркой керна или с помощью специального устройства (рис. 17.13).

Рис. 17.13. Схемы снарядов для отбора керна и газа;

<? — с керноприемником и газосборником; б —с керногазонаборником с замораживанием керна; в — с герметизирующимся керногазоприемником: 1 — переходник; 2 — муфта; J — колонковая труба; 4 — коронка; S— клапан; б — керногазонаборник; 7 — шаровой клапан; & — шток

Для улавливания газа, выделяющегося из керновой пробы, используются снаряды, именуемые керногазонаборниками. На рис. 17.13, а приведена принципиальная схема керногазонаборника. Снаряд состоит из переходников 1, 2 и 3, двух наружных труб

4. 5, керноприемника 6, коронки 7 и баллона-газонаборника 8 с краном 9. Перед спуском снаряда в скважину через кран 9 из баллона 8 вакуумным насосом откачивают воздух, и он заполняется промывочной жидкостью. После этого снаряд опускают в скважину. По мере заполнения керноприемника 6 керном выделяющийся из него газ будет поступать в газосборник 8, вытесняя из него жидкость через отверстие 10 в переходнике 3. При подъеме снаряда в скважину необходимо доливать жидкость с тем, чтобы это отверстие не сообщалось с атмосферой. После подъема снаряд, не извлекая из скважины, подвешивают в устье, отсоединяют переходник 1 и через кран 9 откачивают газ из газосборника 8. Затем извлекают керноприемник с керном и герметизируют его. Газ из керна и газосборника составляет пробу, характеризующую газоносность исследуемого пласта.

К такому типу снарядов относятся керногазонаборники КГ-55, КГН-2-56, КГН-2-57, КГН-3-58М, КА-61, КГД-5, КГ-55/20-К-62 и др. Все они имеют керноприемник и газосборник (колокол), расположенный над керноприемником, и отличаются схемой движения промывочной жидкости и дренажа ее из керноприемника, способом заполнения жидкостью перед спуском снаряда в скважину, использованием в качестве керногазосборника наружной или внутренней трубы и др. Но всем этим снарядам присущ один недостаток — они не обеспечивает полного сохранения газа, так как он теряется при подъеме за счет выноса в растворенном состоянии и на поверхности при извлечении газонаборника и керноприемника и их герметизации. Кроме того, такие снаряды не обеспечивают полной сохранности и самого керна.

Керногазонаборники, работающие с замораживанием керна на забое для увеличения сорбционной способности углей, что приводит к меньшему выделению газа во время подъема керна из скважины, имеют специальные холодильные устройства (рис. 17.13, б). К такому типу снарядов относятся керногазоприемники конструкции ВостНИИ и ВК-54. В качестве охлаждающего агента в этом случае используют жидкую углекислоту, помещаемую в специальном баллоне 1 (см. рис. 17.13, б). По окончании углубки в снаряд забрасывают шарик 2, давлением жидкости, нагнетаемой насосом, баллон осаживается вниз. При этом ниппель 3 отламывается, упираясь в наклонную поверхность специального выступа в переходнике 4, и жидкая углекислота попадает в змеевик 5. Здесь происходит испарение углекислоты, что приводит к замораживанию керна, находящегося в керноприемнике 6. После подъема снаряда на поверхность керноприемник извлекают и помещают в специальный герметизируемый сосуд. В лаборатории после оттаивания керна берут необходимые пробы. Такой способ отбора газовых проб также не дает достаточной надежности: не всегда обеспечивается необходимая степень охлаждения керна, может происходить преждевременное размораживание, проба может быть искажена за счет используемой в процессе охлаждения керна углекислоты. Кроме того, этот способ имеет ограниченную область применения — в скважинах до глубины 500—600 м и только в разрезах с пластовым давлением газа до 4 МПа. Наконец, использование этого способа сопряжено с большими трудностями.

Герметизацию керноприемной трубы ДКС можно осуществлять закупоркой ее керном или с помощью специального механического устройства. В первом случае используют обычные двойные колонковые снаряды с вращающейся внутренней трубой, незначительно конструктивно измененные. Верхнюю часть керноприемника в этом случае снабжают специальным клапаном, а нижний конец— опережающей коронкой с внутренним конусом. По окончании углубки таким снарядом производят затирку керна в коронке кер- ноприемника для достижения закупорки пробы. Успех такой операции зависит от многих факторов, учесть которые далеко не всегда представляется возможным. К ним относятся и конструктивные особенности снаряда, и характер породы, затираемой в коронке, и опыт бурового мастера. Все это делает успех отбора пробы весьма случайным. Неизбежные потери газа, учесть которые практически невозможно, делают этот способ мало пригодным для использования в практике работ.

Наиболее надежным способом получения керна с содержанием газа является способ, основанный на применении герметизирующихся керногазоприемников с помощью специального механического устройства (рис. 17.13, в). Снаряды, действие которых основано на этом принципе, состоят из двух взаимоподвижных в осевом направлении частей (типа ДКС-У-ТПИ) с вращающимся или невращающимся при бурении несъемным или съемным кер- ногазонаборником. К этому типу относятся снаряды с несъемным керноприемником системы МакНИИ, КС-1, КС-2А, КС-2М, ГКА-1, ГКМ-84, ПГУ-89, ПГ-108 и со съемным керноприемником СКГН конструкции ПГО «Запсибгеология» и др.