Стабилизация моноопоры включает ее погружение в грунт дна акватории и отбор из нее образцов грунта в виде керна. Рациональные схемы, технические средства и режимы стабилизации моноопоры в грунте морского дна в полном объеме пока не отработаны. Тем не менее накопленный опыт бурения разведочных скважин на акваториях, в том числе с трубчатых моноопорных оснований, позволяет сформулировать некоторые рекомендации по рациональным типам плавоснований, конструкций снарядов для погружения моноопоры в грунт и отбора из нее керна, а также по технологическим режимам выполнения этих операций. Лучшим для сборки и стабилизации трубчатой моноопоры в грунте морского дна является плавоснование катамаранного типа, благодаря наличию П-образного проема, через который моноопора спускается до дна моря и в котором может находиться ее верхний конец при бурении. На катамаране значительно удобнее, чем с борта или с кормы однокорпусного судна, выполнять трудоемкие операции монтажа и демонтажа моноопоры. Применение П-образного проема ограничивает передвижения верхнего конца моноопоры в горизонтальной плоскости, в результате чего повышаются устойчивость моноопоры и глубина разведываемых акваторий. Плавоснование для монтажа моноопоры, обслуживания бурения с нее и ее демонтажа должно оборудоваться буровой вышкой высотой не менее 12 м с грузоподъемной силой не менее 300 кН. Для частичной компенсации трудностей и ограничений работы с борта или с кормы судна его необходимо оборудовать специальными буровой вышкой и рабочей площадкой. Вышка должна быть выполнена с возможностью наклона в сторону моря. Площадка должна быть выдвижной или откидывающейся с П-образным проемом. В рабочем положении кронблок вышки должен выступать за пределы борта судна, а свисающий с него трос буровой лебедки должен находиться в центре П-образного проема откинутой или выдвинутой площадки. На плавосновании рационально установить две буровые лебедки: одну - с однострунной талевой оснасткой - для спуска и подъема буровых снарядов и выполнения технологических операций в процессе бурения, другую - с многострунной талевой оснасткой - для монтажа и демонтажа моноопоры и установленных на ней буровых механизмов. Наиболее эффективным способом погружения моноопоры в грунт морского дна и отбора из нее керна является ударно- забивной. Он позволяет погружать в грунт трубы любых больших диаметров и отбирать из них керн рыхлых пород, в том числе перемежающейся крепости. Так как морское дно представлено в большинстве случаев илистыми и обводненными грунтами, начинать погружение (забуривание) в них моноопоры следует сбрасыванием ее с установленным на ней забивным снарядом с максимально возможной высоты. Это обеспечит высокий выход керна и вертикальность положения моноопоры. Последнее важно для дальнейшего погружения моноопоры, работы с нее и извлечения при демонтаже. Процессы погружения моноопоры в грунт и отбора из нее керна можно выполнять раздельно и с их запараллеливанием. В первом случае для отбора керна из моноопоры используют самостоятельные керноприемники, забиваемые в поступивший в моноопору грунт после ее погружения на заданную глубину, во втором - следует применять керноприемники, фиксируемые в моноопоре. Погружать моноопору в водонасыщенные донные грунты предпочтительнее одновременно с зафиксированным в ней керноприемным снарядом. Керноприемный снаряд должен быть простым и удобным в обслуживании, надежным и высокопроизводительным в работе, не требовать выполнения большого количества трудоемких операций, на режим его работы не должна влиять качка плавоснования. Конструкция керноприемного снаряда не должна допускать отхода керноприемного стакана от башмака моноопоры в течение ее рейсового погружения независимо от свойств разбуриваемых пород. Детали снарядов, раскрепляемых в проточках моноопоры, испытывают большие динамические нагрузки при погружении ее ударами. Для предотвращения быстрого износа и поломок механизма раскрепления необходимо, чтобы возникающие при многократных ударах напряжения в соприкасающихся элементах механизма и моноопоры были меньше допустимых напряжений и не вызывали остаточных деформаций этих элементов. Некоторые возможные конструктивные пути решения этой задачи: а) увеличение площади контакта в горизонтальной плоскости соприкасающихся элементов механизма раскрепления и кольцевой проточки моноопоры; б) изготовление деталей механизма раскрепления из высокопрочных сталей.
Конструкция керноприемного снаряда должна позволять принудительно досылать его ударами или вдавливанием до башмака моноопоры. Принцип работы и конструкция керноприемного снаряда должны исключать его заклинивание в моноопоре. Конструкция керноприемного снаряда должна исключать отрицательное воздействие находящейся в моноопоре воды на качество отбираемого керна. Поэтому керноприемные снаряды должны разрабатываться с использованием принципов конструкций прямоточных, вакуумных, с элементами, отделяющими керн от находящегося выше него столба воды, и т.п. Для отбора керна обводненных пород необходим керно- держатель, обеспечивающий минимальное сопротивление продвижению через него керна и надежное его удержание при извлечении керноприемника из моноопоры. В основе работы кернодержателя для таких пород должен быть заложен принцип принудительного закрытия нижнего торца керноприемника при его подъеме из моноопоры. Наиболее полно перечисленным требованиям к отбору керна из моноопоры отвечают снаряды, жестко соединяемые с моноопорой. Для лучшей сохранности структуры керна и удобства его извлечения из керноприемного стакана последний целесообразно снабдить вставными керноприемными гильзами, а также разработать и установить на плавосновании специальное устройство для извлечения керна (основанное, например, на выдавливании гидравлическим или механическим способом). При подъеме керноприемного снаряда из моноопоры не должно быть засасывания и подпора в нее пород забоя. Положительные конструктивные решения могут быть найдены в направлении создания башмака моноопоры, который бы позволял изменять его длину и, следовательно, размер предохранительного целика от 0,5 до 5 м в процессе стабилизации моноопоры. Моноопору перед началом извлечения из нее керноприемника следует полностью заполнить водой. Это повысит противодавление на породы забоя. Отбирать керн из моноопоры самостоятельными керноприемниками необходимо с соблюдением следующего режима: вначале приподнять керноприемник на 0,1-0,2 м от забоя и на мгновение приостановить его движение. При этом вода, находящаяся выше керноприемника, устремится по кольцевому зазору между ним и моноопорой на забой в освободившееся под керноприемником пространство и размоет кольцо грунта, устранив тем самым поршневание при извлечении керноприемника. Скорость извлечения из моноопоры керноприемника любого типа должна быть такой, чтобы при его подъеме уровень воды в моноопоре не повышался. Это гарантия того, что под керноприемником не образуется полости, свободной от воды, т.е. нет разрежения. Для обеспечения работы керноприемного снаряда любого типа необходима двух- или трехскоростная лебедка плавоснования со свободным спуском инструмента. Причем первая скорость ее подъема на прямом тросе не должна превышать 0,2 м/с во избежание излива воды из моноопоры и засасывания в нее пород забоя при подъеме керноприемника. Такими лебедками оснащены многие установки для бурения неглубоких скважин. Применение для этих целей лебедок станков ЗИФ-650 и СБА-500 с минимальными скоростями навивки троса на барабан 0,7 и 1,0 м/с нецелесообразно. Грузоподъемная сила лебедки для работы керноприемными снарядами при однострунной оснастке должна составлять не менее 15-20 кН. Емкость барабана лебедки для работы керноприемными снарядами должна быть достаточной для навивки на него 100 м троса диаметром 14 мм.
|
