14 Крепление скважин

14.1 Конструкция скважин

Конструкцией скважины, называется схема устройства, в которой указываются изменения диаметров бурения с глубиной, диаметры и глубины спуска колонн обсадных труб, а также места и способы тампонирования.

Исходными данными для выбора конструкции скважины служат физико-механические свойства пород геологического разреза, цель и способ бурения скважины, ее глубина и конечный диаметр.

Составляют конструкцию скважины снизу вверх. После опре­деления глубины скважины, соответствующей цели ее сооружения, выбирают конечный диаметр бурения. Для снижения стоимости скважины бурить ее следует, возможно меньшими диаметрами. Вместе с тем диаметры скважины должны обеспечить эффективное решение поставленной перед ней задачи (получение качественной пробы в необходимом количестве, проведение ком­плекса намеченных наблюдений, исследований и пр.).

При разведке твердых полезных ископаемых диаметр керна должен обеспечить получение надежной массы пробы, которая устанавливается с учетом требований к опробованию в зависимости от типа месторождения и распределения в полезном ископаемом ценного компонента

, (14.1)

где D_кр – необходимый диаметр керна, см;

Q_п – надежная масса пробы, кг; l – длина пробы, см; γ – плотность пробы полезного ископаемого, кг/см³; K – коэффициент планируемого выхода керна.

При толщине стенки коронки σ диаметр коронки должен быть:

D_кор = D_кр + 2σ, см (14.2)

диаметром 59, 46 и 36 мм. При бурении твердосплавными коронками по углю и бокситам их диаметр должен быть не менее 76 мм, а при бурении по минеральным солям — не менее 93 мм.

При сложном геологическом разрезе или недостаточной его изученности рекомендуемый конечный диаметр оставляется запасным, и вся конструкция скважины увеличивается на один смежный диаметр.

После выбора конечного диаметра намечаются интервалы, требующие закрепления стенок скважины путем их глинизации, тампонирования скважины цементным, а также специальными растворами или установкой колонн обсадных труб.

Колонны обсадных труб устанавливаются в скважине концентрично и обычно каждая из них выводится на поверхность. Первая с поверхности, наибольшая по диаметру, колонна называется направляющей и служит для закрепления устья скважины, предохранения его от размывания, а также для отвода промывочной жидкости к устройству, очищающему ее от шлама. При бурении глубоких скважин устанавливается колонна труб, следующая за направляющей и называемая кондуктором, которым перекрывается толща неустойчивых, водопоглощающих или водоносных пород, залегающих в верхней части геологического разреза.

Кроме назначений, выполняемых направляющей колонной и кондуктором, обсадные трубы устанавливаются в скважине с целью:

1. изоляции водоносных горизонтов, закрытия стенок скважины перед пересечением полезного ископаемого, над которым залегают неустойчивые, осыпающиеся породы;

2. перекрытия водоносного горизонта для обеспечения установки в нем фильтра;

3. закрытия зон карстов или старых подземных горных выработок, а также участков разрушенных и раздробленных пород.