Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Сооружение геологоразведочных скважин с применением вращательного и ударно-вращательного способов бурения

09.05.2019

Сооружение геологоразведочных скважин при поисках и разведке твердых полезных ископаемых с использованием вращательного или ударно-вращательного способов бурения обычно называют колонковым способом бурения. Название это возникло в связи с тем, что бурение скважин осуществляется главным образом с получением столбика породы цилиндрической формы (колонки), называемого керном. Применяемый при этом буровой снаряд или колонковый набор состоит из коронки (породоразрушающего инструмента), колонковой трубы и переходника на бурильные трубы. Кроме этого, в состав снаряда могут включаться шламоулавливающая труба, расширитель и кернорватель. Применяется колонковый способ бурения при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, геологическом картировании и инженерно-геологических изысканиях, так как он позволяет получать образцы пород или проб полезных ископаемых с достаточно сохранной структурой. Прибегают к этому способу и при сооружении технических скважин большого диаметра в крепких породах (шахтных стволов или шурфов), взрывных (минных) скважин, при тампонировании трещиноватых пород или замораживания пород и в других случаях. Все основные технологические процессы, связанные с колонковым способом бурения скважин, выполняются с помощью механизмов, приводимых в действие двигателями того или иного типа.

Разрушение породы при колонковом бурении скважин происходит по кольцевой площади забоя. Однако в определенных условиях осуществляют разрушение породы по всей площади дна скважины или «сплошным забоем». В этом случае бурение происходит без получения керна. Такая разновидность бурения получила название бескернового бурения (в противоположность бурению с получением керна). Бескерновое бурение является, как правило, более производительным. Для осуществления этого способа применяют специальные забойные инструменты — долота различных типов.

Общая схема установки колонкового бурения показана на рис. III. Установка состоит из станка I, насоса II, буровой вышки (мачты) III, двигателей IV, бурового здания V, труборазворота VI, пульта управления VII и комплекта контрольно-измерительной аппаратуры VIII.
Сооружение геологоразведочных скважин с применением вращательного и ударно-вращательного способов бурения

Сооружение скважины начинается с забуривания и оборудования ее устья 15. Для осуществления процесса бурения в скважину с помощью лебедки 2 и талевой системы б, 7, 8, 9 спускают снаряд, состоящий из коронки 20, колонковой трубы 18, присоединяемой с помощью переходника 17 к бурильным трубам 4, верхний конец которых закрепляется в шпинделе вращателя 1 бурового станка с помощью зажимного патрона 3. К бурильной трубе 4 присоединяют сальник 5, связанный шлангом 10 с насосом II, который подает в скважину промывочную жидкость. При вращении снаряда и действии осевой нагрузки осуществляется разрушение породы в кольцевом забое с образованием керна 19. Потоком нагнетаемой в скважину жидкости удаляют продукты разрушения. Циркулирующая по желобу 14 промывочная жидкость очищается от шлама и поступает в приемную емкость 13, из которой она через всасывающий шланг 11 и фильтровое устройство 12 забирается насосом и вновь подается в скважину.

При спуске в скважину бурильные трубы соединяют в колонну с помощью замковых или ниппельных соединений 16 и специального механизма — труборазворота VI. Так выполняется малый цикл процесса углубки ствола скважины при колонковом бурении. Повторением операций малого цикла скважину бурят до заданной глубины, после чего все оборудование демонтируют и буровую установку перемещают на новую точку.

В зависимости от конструкции породоразрушающего инструмента различают четыре разновидности колонкового бурения: твердосплавное, алмазное, шарошечное и дробовое.

В зависимости от способа удаления продуктов разрушения с забоя выделяют: бурение с промывкой при полной циркуляции жидкости; бурение с промывкой при местной циркуляции жидкости (без насоса); бурение с продувкой; бурение с комбинированным способом удаления продуктов разрушения.

Наконец, по способу разрушения пород различают вращательное и ударно-вращательное колонковое бурение (с применением гидроударников или пневмоударников).

Глубина колонковых скважин может быть различной — от нескольких десятков до 2000—3000 м и более. Первая в мире самая глубокая колонковая скважина глубиной 3268 м была сооружена в Южной Африке. Ее бурили алмазными коронками диаметром 59 мм в крепких породах в течение 600 дней с полным отбором керна.

Диаметры геологоразведочных скважин также разнообразны и зависят как от цели бурения, так и от геолого-технических условий. При бурении алмазными коронками диаметры геологоразведочных скважин составляют, как правило 46, 59, 76 мм, реже бывают больше или меньше. При бурении твердосплавными и шарошечными коронками диапазон диаметров шире: 76, 92, 112 мм, реже 131, 150 и 190 мм.

Следует отметить, что колонковый способ бурения характеризуется целым рядом достоинств. Прежде всего этот способ бурения дает возможность извлекать образцы пород — керн с достаточно сохранной структурой, позволяет бурить скважины под различными углами к горизонту и осуществлять бурение многоствольных скважин, позволяет бурить скважины малого диаметра на значительную глубину и, наконец, колонковое бурение осуществляется с помощью сравнительно легкого оборудования с незначительным расходом энергии.

Однако этот способ характеризуется и некоторыми недостатками, основными из которых являются: возможное самоискривление скважин; неполный выход керна при бурении в мягких, малоустойчивых породах из-за избирательного его разрушения; высокая аварийность в сложных геологических условиях; сильный износ бурильных труб; затрата значительной доли энергии на вращение бурильных труб; ограниченность величины углубки за малый цикл (рейс), с чем связана необходимость частых спусков и подъемов инструмента; низкая производительность и сравнительно высокая стоимость 1 м скважин, особенно при бурении в осложненных условиях или в очень твердых породах.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: