Глава 15
БУРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И ВОСХОДЯЩИХ СКВАЖИН § 1. Общие сведения
Как известно, положение скважины в пространстве определяется, прежде всего, углом наклона ее оси. По отношению к горизонту (или зениту) скважины могут быть вертикальными, наклонными и горизонтальными и, кроме того, они могут быть направленными вниз от горизонта (нисходящие), вдоль горизонта (горизонтальные) и вверх от горизонта (восходящие или восстающие). При этом следует иметь в виду, что скважины, направленные вниз от горизонта (нисходящие), имеют положительный угол наклона +г/ (обычно знак « + » не ставится) в пределах 0<rj<9Q°, а Направленные вверх — восходящие — условно имеют угол наклона с отрицательным знаком —7 при тех же значениях, что и у нисходящих скважин. Практически, скважины, имеющие значения угла наклона О<±i] <10°, относятся к горизонтальным, при 10°<?/<30° — к пологонаклонным, при 30°<7<90° —крутонаклонным и при 80о<^<90° — к вертикальным.
В практике геологоразведочных работ в преобладающем большинстве случаев с поверхности земли осуществляют бурение нисходящих скважин — вертикальных или наклонных и значительно реже — горизонтальных и пологонаклонных восходящих в условиях сильно пересеченной местности (рис. 15.1). Кроме этого, скважины бурят и из подземных горных выработок (рис. 15.2) практически в любом направлении — нисходящие 1, горизонтальные 2 и восходящие 3, т. е. под любым углом наклона к горизонту. В определенных условиях это более экономично: при разведке глубоких горизонтов и наличии горных выработок, при эксплуатационной разведке, наконец, в тех случаях, когда с поверхности земли сооружение скважин практически невозможно. К сооружению горизонтальных и восходящих скважин прибегают с целью решения, прежде всего, геологоразведочных задач, а также технических (бурение взрывных, вентиляционных, дегазационных, водоосушающих скважин, при прокладке коммуникаций и т. д. вместо горных выработок). Применяемые технические средства позволяют сооружать скважины диаметром от 46 до 3600 мм. Глубина горизонтальных геологоразведочных скважин, сооружаемых из подземных выработок, достигает 1000—1500 м, а восходящих — 300—350 м.
Рис.
15.1.
Схемы расположения скважин, бурящихся
с поверхности земли и из подземных
выработок:
1
—
скважины, сооружаемые с поверхности
земли, 2
— скважины, сооружаемые из под* земных
выработок; J
—
горная выработка; — рудные тела
Бурение геологоразведочных скважин из подземных выработок особенно эффективно при поисках и разведке смещенных и слепых рудных тел или пластов и при весьма неравномерном распределении полезных компонентов.
Из приведенных примеров видно, что при разведке залежей в этом случае можно использовать несколько схем: сооружение нисходящих скважин с поверхности, сооружение штолен и бурение из них горизонтальных и восходящих скважин. Выбор рационального варианта может быть сделан только на основании технико-экономических расчетов. При этом учитывают стоимость всех работ, выполняемых при сооружении скважины с поверхности или из горной выработки, включая строительные и монтажно-демонтажные работы, а также стоимость сооружения подходных выработок и камеры под буровую установку. При этом следует учитывать, что механическая скорость бурения восходящих скважин может быть существенно выше, чем при бурении нисходящих, а расход ПРИ ниже за счет улучшения забойных условий его работы. Отмечается и повышение качества работ за счет лучшего выхода керна.
К особым условиям сооружения скважин из подземных выработок следует отнести взрывоопасность в связи с запыленностью или загазованностью воздуха, а также возможность интенсивного обводнения и выбросов пород или газа. В связи с этим все работы необходимо выполнять в строгом соответствии с правилами техники безопасности, промсанитарии и охраны труда.
При сооружении скважин из подземных выработок используют в основном обычный буровой инструмент и применяемые при колонковом бурении технические средства. Исключением является осуществление СПО, для чего разработаны специальные технические средства.
Следует отметить, что понятие СПО при бурении горизонтальных и восходящих скважин теряет свою смысловую нагрузку, поскольку буровой снаряд в такие скважины не спускают, а заталкивают, а из скважины не поднимают, а извлекают. Термин СПО в этом случае можно употреблять применительно к процессу в целом. Конкретно вместо термина «спуск снаряда» следует употреблять выражение «доставка» или «подача» снаряда на забой, а вместо «подъем» — «извлечение снаряда».
Бурение горизонтальных и восходящих скважин на небольшой глубине (до 150 м) осуществляют с помощью специальных буровых станков: БСК-2М2-100, БСК-2РП, УКБ-50/100К и др. Станки имеют большой диапазон частот вращения (150—1600 об/мин) и развивают усилие подачи до 1200 даН.
Более глубокие горизонтальные и нисходящие скважины бурят с помощью станков нормального ряда СКБ и ЗИФ на глубину до 1000—1500 м.