2. Основные сведения о бурении скважин

БУРОВАЯ СКВАЖИНА И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Буровой скважиной называется цилиндрическая горная выра­ботка в земной коре, характеризуемая относительно малым диаметром по сравнению с ее длиной. Диаметры буровых скважин изменяются в пределах от 26 до 1000 мм. В некото­рых случаях бурением осуществляют углубку шурфов и шахт­ных колодцев диаметром 1000—1500 мм, а также стволов шахт диаметром от 1,5 до 8 м.

Скважины небольшого диаметра 26—151 мм бурятся при поисках и разведке твердых полезных ископаемых. Скважины большого диаметра в основном предназначены для решения инженерно-технических задач и эксплуатации жидких и газо­образных полезных ископаемых.

Глубины буровых скважин изменяются от нескольких мет­ров до 10 км и более. При выполнении инженерно-геологиче­ских исследований глубины скважин, как правило, не превы­шают десятков метров. При поисках и разведке твердых по­лезных ископаемых некоторые скважины достигли глубины 4000 м, а при бурении на нефть и газ—9550 м. Глубины разведки полезных ископаемых определяются эко­номической целесообразностью.

Сверхглубокие скважины до 15 км (Кольская СГ-3 и др.) бурятся с целью получения наиболее объективных данных о глубинных зонах и процессах, протекающих в земной коре, для обновления учения о происхождении и закономерностях размещения полезных ископаемых, а также для вскрытия верх­ней мантии Земли.

Основными элементами буровой скважины являются (рис. 1.1):

1)устье скважины 1 — начало скважины, т. е. место пере­сечения буровой скважиной земной поверхности, дна акватории или элементов горной выработки при бурении в подземных условиях;2) забой скважины 8 — дно буровой скважины, углубляю­щееся в процессе бурения;

3) стенки скважины 9 — боковая поверхность буровой сква­жины;

4) ствол скважины — пространство, ограниченное стенками скважины. В неустойчивых породах стенки скважины закреп­ляются обсадными колоннами, при этом ствол скважины сужа­ется;

5) ось скважины 4 — геомет­рическое место точек центра за­боя, перемещающегося при углубке скважины, т. е. вообра­жаемая линия, соединяющая центры поперечных сечений буровой скважины;

6) глубина скважины Z-з— расстояние между устьем и за­боем скважины по ее оси;

7)диаметр скважины — это условный диаметр, равный номинальному диаметру породоразрушающего инструмента. Факти­ческий диаметр скважины, как правило, больше номинального диаметра породоразрушающего инструмента за счет разра­ботки скважины.

Существует также понятие «конструкция скважины». Под конструкцией скважины подразумевают ее характеристику, оп­ределяющую изменение диаметра с глубиной, а также диаметры и длины обсадных колонн

Различают ствол скважины, не обсаженный трубами, 5 и ствол скважины, обсаженный трубами, 2.

Последующий диаметр скважины уменьшается после каж­дого закрепления. Каждая обсадная колонна выступает над устьем скважины, но может опускаться и впотай

3. Положение скважины в земной коре

Скважины бурятся с земной поверхности, из подземных гор­ных выработок, с поверхности водоемов (рек, озер, морей и океанов) и со дна акватории.

По направлению буровые скважины разделяются на верти­кальные 1, наклонные 4, горизонтальные 3 и восстающие 2 (рис. 1.2). Горизонтальные и восстающие скважины в основ­ном бурятся из подземных горных выработок, а в гористой местности при благоприятном рельефе и с поверхности земли.

Направление скважины, как правило, определяется залега­нием полезного ископаемого и физико-механическими свойствами пород, влияющими на изменение ее направления в про­цессе бурения.

Скважины задаются так, чтобы по возможности пересечь полезное ископаемое под углом, близким к прямому; При этом по поднятому столбику горной породы (керну) будет получена истинная мощность пласта.

Положение оси скважины в пространстве называется трас­сой скважины.

Все скважины в процессе углубки, как правило, искривля­ются. По характеру кривизны различают следующие типы трасс скважин (см. рис. 1.2): прямолинейные 1, 2, 3, 4, искрив­ленные 6, прямолинейно-искривленные 5 и сложные 7.