Общие сведения о геологоразведочных скважинах

Скважина представляет собой полость, называемую обычно гор­ной выработкой, сооружаемую в массиве горных пород, имеющую цилиндрическую форму и значительную протяженность при срав­нительно небольшом поперечном размере (рис).

Полость скважины называется стволом, который имеет начало — устье, и конец, именуемый дном, или забоем, если скважина находится в процессе углубки (проходки). Боковая поверхность ствола скважины называется ее стенкой. Скважина имеет ось — воображаемую линию, проходящую через центры поперечных се­чений ствола. Проекции оси скважины на вертикальную плоскость называются ее профилем, а на горизонтальную — планом.

Расстояние между устьем и забоем скважины характеризует ее глубину Н или длину ствола L. Поперечные размеры скважины определяются диаметром ствола D.

Положение ствола в пространстве характеризуется углом наклона ее оси или зенитным углом в и азимутальным углом а (см. рис.) . По этому признаку выделяются следующие типы скважин (см. рис. I, рис. II): вертикальные, расположенные под углом

угол — 90° к горизонту; наклонные (нисходящие и восходящие или восстающие) — расположенные под углом 0° < г\ < 90°; горизон­тальные—расположенные под углом >; = 0°. Для нисходящих скважин угол наклона принимается условно со знаком плюс ( + »/), для восходящих — со знаком минус (-). Наклонные и вертикальные скважины, пройденные из подземных выработок, называются подземными.

При бурении скважин практически любым способом ось ее ствола не остается прямолинейной, а приобретает, как правило, форму кривой — изогнутой в плоскости или в пространстве линии, именуемой траекторией или трассой скважины. Таким образом, скважины могут быть плоско искривленными и пространственно искривленными, а по форме оси (траектории) — прямолинейными и искривленными, когда скважины по мере углубки меняют свое начальное направление.

Процесс изменения пространственного положения скважин на­зывается искривлением, которое может оказаться чрезмерным, что требует особых мер борьбы с ним. Иногда наоборот, в определенных условиях возникает необходимость вызвать более интенсивное ис­кривление скважин в желаемом направлении. Такой вид бурения в первом и втором случаях считается направленным.

В зависимости от пространственного положения оси скважины глубина расположения ее забоя по вертикали Н может существенно отличаться от длины ствола скважины по ее оси L. Если для вертикальных скважин Н => L, то для наклонных или искривленных глубина расположения забоя Н всегда меньше длины ствола сква­жины (см. рис. I).

Наконец, скважины могут иметь один или несколько стволов. В связи с этим выделяются одно- и многоствольные скважины. Многоствольные скважины в отличие от одноствольных имеют несколько дополнительных стволов при одном основном, устье которого располагается на поверхности земли.

Под сооружением скважин понимается выполнение целого ряда операций или работ, как правило, с использованием сложного комплекса машин, механизмов и приспособлений, получившего название буровая установка.

Собственно бурение скважин включает ряд основных и вспо­могательных процессов и операций. К числу основных относятся: разрушение пород на забое — углубка скважины (УС) и удаление продуктов разрушения (УПР). Вспомогательными операциями при этом являются: спускоподъемные операции (СПО) и подготови­тельно-заключительные операции (ПЗО). Используемый при этом буровой инструмент по мере углубки ствола скважины опускается на забой и поднимается для замены изношенных его частей или очистки забоя от продуктов разрушения. В зависимости от условий и цели бурения или назначения скважин, кроме названных основ­ных процессов, выполняются и ряд других: закрепление стенок

Скважин; получение образцов пород или проб полезных ископаемых; Исправление искривившихся скважин или преднамеренное их ис­кривление (при направленном бурении).

Получение образцов пород или проб полезных ископаемых осу­ществляется либо параллельно с разрушением пород (углубкой скважины), либо раздельно — после ее углубки (табл. I). При этом на забое кольцевой формы выбуривают столбик породы или керн, который извлекают на поверхность в колонковом снаряде. При достаточной сохранности он является тем фактическим материа­лом, ради которого бурят скважину (при помощи бурового инструмента и бурового оборудования)  и по которому решают многие геологоразведочные задачи — составляют геологические разрезы и карты, открывают и разведывают месторождения полезных иско­паемых и т. д. Получают образцы пород или пробы полезных ископаемых и из стенок скважины. Это делается бурением (свер­лением) дополнительных скважин в стенке основной, фрезеро­ванием стенки и другими способами.

Кроме того, существуют и другие способы получения необ­ходимого для решения геологоразведочных задач материала — сбор шлама, бурение дополнительных скважин, геофизические иссле­дования и т. д.