На твердые полезные ископаемые
Технология бурения геологоразведочных скважин
В данном учебном пособии дается системное изложение основ современной технологии бурения геологоразведочных скважин при разведке твердых полезных ископаемых. Оно изложено в виде текста лекций и практических занятий курса «Бурение геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые» и соответствует программе курса «Бурение на ТПИ» для специализации РТБ и являются добавлением к имеющимся учебникам по бурению разведочных скважин.
В настоящее время бурение скважин является одним из важнейших направлений развития промышленного производства во всем мире. И, хотя, основное внимание в мире уделяется бурению скважин для разведки и добычи углеводородного сырья, бурение геологоразведочных скважин также является весьма актуальным для обеспечения сырьевой независимости нашей страны.
Для оценки места и роли изучения курса бурение на ТПИ, рассмотрим для чего вообще бурятся скважины.
Существует несколько подробных классификаций назначения буровых скважин, но по существу основные применения буровых скважин можно разделить на пять групп в соответствии с их назначением, технологией и техникой их бурения. Такое деление приведено на рис. 1
Кроме приведенных в диаграмме назначений буровых скважин существует еще много случаев применения бурения скважин для решения частных задач, например, скважина для спасения чилийских горняков, скважины для тушения подземных пожаров и.т.п.
Бурение геологоразведочных скважин при разведке твердых полезных ископаемых в этом ряду занимает важное место и по объемам и по стратегической важности, практически сразу после разведки и добычи углеводородов.
В последние годы в нашей стране, наряду с отечественной, широко применяется зарубежная техника и технологии в разведочном бурении. В данном учебном пособии соответственно рассмотрены современные технологии и технические средства бурения разведочных скважин , в первую очередь, отечественные, а также ведущих зарубежных фирм .
Рис: 1
Бурение скважины может осуществляться различными способами с использованием различных технических средсв и технологий. В зависимости от назначения скважин горно-геологических и технико-технологических условий бурения применяется та или иная разновидность бурения. Применяемые в настоящее время виды и разновидности бурения скважин различного назначения приведены в табл. 1. В таблице приведены примерные величины основных параметров бурения скважин и главные области их применения.
Способы, виды и разновидности бурения Таблица 1
Способы, виды и разновидности бурения | Параметры бурения | Главные области применения | |||||||
Категория пород по буримости | Глубина скважин до, м | Диаметр скважин мм | |||||||
Ударно-канатное | I - XII | 140 - 700 | Разведка россыпей. Бурение на воду | ||||||
Бурение неглубоких скважин без циркуляции очистного агента | Мелкое ударное бурение | I –III | 93 – 168 | Инженерная геология, Геологоразведка. Разведка россыпных месторождений Малое водоснабжение. Взрывные сейсмоскважины. Взрывные при открытой разработке в угольных карьерах. Технические скважины (в строительстве, в горных работах и другие) | |||||
Медленно-вращательное и комбинированное | I – V | 30 - 50 | 112 – 250 | ||||||
Бурение задавливанием и винтобурение | I – III | 24 - 40 | 50 – 65 | ||||||
Вибрационное, виброударное и виброударно-вращательное | I – IV I - V | 93 – 168 | |||||||
Шнековое | I - IV (V) | 60 -250 | |||||||
Механическое вращательное с циркуляцией очистного агента | Геологоразведочное | Бескерновое (со сплошным забоем) | I – XII | Не ограничена | 73 – 151 (250) | Геологоразведочные скважины на интервалах, где не нужен керн (кроме пород XII категории). | |||
Колонковое | Простые снаряды | Твердосплавное | I – VIII | » 1500 | 36 - 151 | Целесообразно до глубин скважин до 200 – 300 м, глубже лучше применять ССК. | |||
С резцами из СТМ | V - VIII | 36 – 132 | |||||||
Алмазное | VI - XII | 36 – 112 | |||||||
Простые снаряды с забойным механизмом | Гидроударное Ударно-вращательное Вращательно-ударное | VI –XI IX - XII | ≈ 500 » 1500 | 59 – 151 59 - 76 | С твердосплавными коронками. С алмазными коронками против заполирования алмазов и самозаклинивания керна. | ||||
Пневмоударное Ударно-вращательное | VI - XI | » 500 (до1000) | 76 - 300 | В сухих и слабообводненных скважинах. | |||||
С компрессором высокого давления. | |||||||||
С забойным двигателем | » 1500 | 59 - 76 | Для отклонения интервала скважины при направленном бурении. | ||||||
Специаль-ные снаряды с подъемом керна без подъема труб | Снаряды со съемным керноприемником КССК, ССК, LJNGYEAR и подобные | V – XI (XII) | 1500 – 3500 | 46 – 95 (47 -145) | При глубине скважин более 200 – 300 м. Современный прогрессивный вариант! | |||
Снаряды (Комплекты) с гидро (пневмо) транспортом керна или шлама КГК, КПК | I - V | 300 - 500 | 76- 250 | Прогрессивный метод, но только в слабых породах. Прогрессивный вариант с кольцевым пневмоударником для твердых пород до 1200 м. | ||||
Механическое вращательное с циркуляцией очистного агента | Эксплуатационное | Бескерновое | Бурение эксплуатацион-ных скважин на нефть и газ | Роторное | I - XII | (с горизонтальным окончанием до 13000м) | 120 - 490 | Доразведка и добыча и нефти, конденсата и газа (Применялось до 2008 года) |
С подвижным вращателем | ||||||||
Турбобуром | V - XII | |||||||
Гидравлическим двигателем | ||||||||
Электробуром | 146 - 390 | |||||||
Бурение водозаборных и гидротермальных скважин | I - IX | 200 - 350 2000-2500 | 112- 350 | Добыча воды, рассолов и гидротепла | ||||
Бурение геотехнологических скважин | I - IX | 50 -700 | 70 - 500 | Добыча ТПИ (уран, сера, железо и др.) | ||||
Бурение технических, научных и вспомогательных скважин | I - XII | 10 - 12300 | 70 - 900 | |||||
Физические способы разрушения горных пород | Гидромониторное бурение | I - IV | В сочетании с добычей ТПИ. | |||||
Термодинамическое бурение | VI –XII | Для бурения взрывных скважин. | ||||||
Взрывное бурение | V - XII | Эффективно, но опасно. | ||||||
Термостатическое плавлением | VI - XII | Опытное. | ||||||
Плазменное бурение | VI - XII | Опытное. | ||||||
Электроимпульсное бурение | IV - VII | Опытное. | ||||||
Лазерное бурение | Опытное. | |||||||
Кавитационное бурение | Опытное. | |||||||
Реактивное | Опытное. | |||||||
Магнитострикционное | Опытное | |||||||
Ультразвуковое | Опытное |
Из показанных физических способов бурения реальное применение имеет, пожалуй, только гидромониторное бурение, применяемое при разработке месторождений в песчаных толщах на глубине, главным образом урановых месторождений. В небольших объемах применяется термическое бурение при проходке взрывных скважин в наиболее твердых породах и для бурения в толщах льда в Антарктиде. Другие нетрадиционные методы бурения были разработаны, испытаны и, в принципе, показали удовлетворительные результаты, но из-за сложности техники и технологии не выдерживают конкуренции с механическими способами бурения. Подробно физические способы бурения описаны в учебнике «Бурение разведочных скважин», глава 2.9 [1]
Скважины, используемые для геологоразведки (кроме разведки нефти и газа и гидрогеологических скважин) можно разделить на две группы (с учетом их глубины и способа удаления разрушенной породы): «бурение неглубоких скважин без циркуляции очистного агента»и«геологоразведочное бурение при разведке месторождений твердых полезных ископаемых (бурение на ТПИ)». В первую группу видов бурения входят: разведка твердых полезных ископаемых на малых глубинах – россыпные месторождения, мелкие поисково-съемочные скважины, разведка стройматериалов и бурение при инженерно-геологических изысканиях.Первая группа изучается в курсе "Неглубокое бурение", (смотри учебник « Бурение разведочных скважин», глава 8 [1]).
"Бурение на ТПИ" представляет собой механическое вращательное бурение с циркуляцией очистного, агента, применяемое при разведке месторождений твердых полезных ископаемых. Курс "Бурение на ТПИ" предусматривает изучение техники и технологии бурения разведочных скважин. При этом, учитывая наличие самостоятельных курсов по отдельным разделом техники и технологии разведочного бурения, («Основы разрушения горных пород при бурении», «Очистные агенты», «Искривление скважин и направленное бурение»), ряд вопросов в данном курсе не рассматривается или рассматривается только в общем, плане.
Дата добавления: 2015-09-25; просмотров: 4001;