ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 8. Техника и технология получения кондиционных проб

РАЗБУРИВАЕМЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

8.1. Существующие способы определения выхода керна

8.2. Классификация горных пород по трудности отбора керна

8.3. Влияние различных факторов на процесс кернообразования

8.4. Качество керновых проб

8.5. Технические средства для отбора керна

8.5.1. Классификация технических средств отбора керна

8.5.2. Принципиальные схемы работы технических средств

отбора керна

8.5.3. Технические характеристики наиболее широко

применяемых средств и способов отбора керна

8.6. Выбор специальных технических средств для отбора керна

8.7. Технология отбора керна в различных группах горных пород

8.8. Технология опробования по буровому шламу

8.9. Геологическая документация и сохранность керна

Глава 8. Техника и технология получения кондиционных проб разбуриваемых горных пород.

1. Существующие способы определения выхода керна.

Физические и химические свойства полезного ископаемого, и, прежде всего, содержание в нем полезных компонентов, определяются при опробовании в процессе разведки месторождения. Отбираемые пробы подвергаются химическому анализу, результаты которого принимаются за основу для качественной характеристики месторождения и для подсчета запасов полезного ископаемого. При колонковом разведочном бурении пробой является поднятый из скважины керн. При недостаточном выходе керна в пробу может отбираться буровой шлам.

При бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые керн и шлам являются основными фактическими материалами, служащими для познания вещественного состава и физических свойств разбуриваемых горных пород и полезных ископаемых.

Для изучения геологического строения того или иного месторождения требуется получение кернового материала в необходимом количестве и нужного качества. керноприемной трубы с комбинированным переходником, что упрощает операции по извлечению керна

Чтобы керн был представительным, т.е. достаточным для характеристики разбуриваемых пород и полезных ископаемых, наравне с качеством керна требуется еще и получение его в определенном количестве.

Представительность керновых проб в большой степени зависит от полноты выхода керна, поэтому очень важно правильно определять процент его выхода.

В практике геологоразведочного бурения на твердые полезные ископаемые выход керна определяется тремя способами: линейным, весовым и объемным.

При линейном способе выход керна вычисляется как отношение длины полученного керна к длине пробуренного интервала скважины, т.е. по формуле:

В_к.л. = ( L _к / L _р ) x 100%,

где L _к – длина извлеченного керна, м;

L _р – проходка за рейс, м

Считается, что этот метод не обеспечивает достаточно высокой точности измерений. Действительно, если поднятый на поверхность керн представлен мелкими кусками или плашками неправильной формы, плотно уложить их в керновый ящик, как правило, не удается. В результате этого длина керна оказывается завышенной. Следует отметить, что точность определения выхода керна линейным способом существенно возрастает при применении специальных колонковых снарядов, снабженных разъемной керноприемной трубой.

В практике буровых работ линейный способ определения выхода керна распространен наиболее широко, что обусловлено его простотой и оперативностью.

При весовом способе выход керна может быть определен по формуле

В _к.в.= 127 m _к / d²_к L _p У ,

где В _к.в. – весовой выход керна, %;

m _к – фактическая масса поднятого керна, г;

У - плотность горной породы, г/см³;

d_к – диаметр керна, см;

L _p - проходка за рейс, см.

Этот способ недостаточно точен из-за искажения массы керна в результате смачивания его промывочной жидкостью, избирательного истирания керна и ряда других причин, а от рассмотренного ранее линейного способа определения выхода керна он отличается еще и большей трудоемкостью.

Наиболее достоверные результаты обеспечивает применение объемного способа определения выхода керна. Действительно, зная длину пробуренного интервала скважины L , диаметр обуриваемого столбика керна d _к и его объем, можно определить выход керна в процентах. Для этого поднятый из скважины керн помещается в сосуд, объем которого известен заранее. Сосуд заполняется водой, объем которой учитывается.

Объем полученного керна определяется как разность объемов сосуда и долитой воды.

Объемный выход керна В _к.о. определяется по формуле:

В _к.о = 124 L _р ( Q –q ) / d²_к ,

где Q - объем мерного сосуда, дм³ ;

q - объем доливаемой воды, дм³ ;

d _к – диаметр керна, дм ;

L _р - проходка за рейс, дм.

Объемный метод определения выхода керна обычно применяется в тех случаях, когда поднятый на поверхность керн представлен в виде мелких частиц и плашек неправильной формы. В этих условиях объемный метод обеспечивает более точные результаты по сравнению с линейным способом. Если же керн поднят в виде столбиков или достаточно крупных плашек, по точности линейный способ не уступает объемному.

На практике часто имеет место низкий выход керна или неудовлетворительное его качественное состояние. Дело в том, что образование керна при бурении в породах с различными физико-механическими свойствами и при разном их положении в массиве является сложным процессом.

При опробовании твердых полезных ископаемых важно с каждой единицы длины опробуемого пересечения полезного ископаемого отбирать в пробу одинаковый объем материала. Применительно к опробованию скважин по керну выполнение этого условия требует полного, 100% -ного выхода керна. Нарушение этого принципа приводит к тем большему снижению представительности опробования, чем больше будут отклонения от полноты выхода керна, чем неравномернее будет распределено оруднение в общем пересечении рудного тела, чем выше избирательность истирания рудного компонента при неполном выходе керна.

Работами ВИТР установлено, что представительность опробования при колонкновом бурении определяется фактическим выходом керна, коэффициентом равномерности оруднения и степенью избирательности истирания компонента в керне при бурении (долей перетертого керна, приходящейся на рудный материал). Следовательно, представительность опробования не зависит от диаметра керна. Если выход керна равен 100%, или коэффициент равномерности оруднения равен 1, или степень избирательности истирания равна 0, то погрешность керновой пробы будет также равна 0. К этому нужно стремиться и этого можно добиваться за счет повышения выхода керна.

Минимально допустимый выход керна для данного месторождения (или типа руд) может быть найден по формуле:

(1 – к _р) И х 100

В _{к min} = ----------------------------- ,

(1 – к _р) И + к _р m _к.доп

где к _р – коэффициент равномерности оруднения, выражающий отношение среднего содержания компонента в рудах к максимальному;

И – степень избирательности истирания компонента в керне, т.е. доля перетертого керна, приходящаяся на рудный минерал;

m _к._доп - допустимая погрешность керновых проб (5 – 10%)  5.8.

Таким образом, минимально допустимый выход керна не зависит от его диаметра, а только от величин, характеризующих свойства полезного ископаемого и заданную погрешность. С этой точки зрения тенденция к уменьшению диаметра скважин не должна вызывать возражений при условии получения достаточного количества кернового материала.

Рекомендуемые минимально допустимые диаметры керна при бурении скважин ( по Н.Г. Римчук) приведены в таблице 1