Сооружение разведочных скважин

 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 твердосплавной коронки (породоразрушающего инструмента), колонковой трубы и переводника геологоразведочного на бурильные тру­бы (ТБСУ, ТБ с замками). 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.

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

При спуске в скважину бурильные трубы соединяют в колонну с помощью замковых или ниппельных соединений 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 самоискрив-Яение 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.