книги из ГПНТБ / Механизация вспомогательных операций в разведочном бурении

Технико-экономические показатели работы этих партий с исполь­ зованием установок УПБ-25 приводятся в табл. 30.

Наибольший объем бурения с помощью установки УПБ-25 был выполнен Пилюдинской партией, на участке работ которой мощность наносов колеблется от 0 до 15—18 м. Скважины с 0 до 5 м бурились с использованием шнеков с последующим креплением обсадными трубами диаметром 73 мм. Породы I I — I I I категорий по буримости, залегающие ниже, проходились с помощью ложки, а также колон­ ковым способом. Твердосплавные коронки применялись при бурении коренных пород и по обломочному материалу в наносах. Бурение с помощью шнеков проводилось «всухую» при нагрузке на забой 50—60 кгс (на первой скорости вращения) с расхаживанием буро­ вого снаряда на высоту 5—10 см. Ложкой бурили при давлении 100—150 кгс/см2 с подливом 0,5—1,0 л воды на 0,6—0,7 м про­ ходки. Скважины колонковым способом бурились на второй скорости вращения (650 об/мин) при давлении 150—200 кгс/см2 на коронку диаметром 36 и 46 мм, с промывкой забоя жидкостью (расход 8—10 л/мин).

При отсутствии наносов забуривание и бурение скважин произво­ дились колонковым способом твердосплавными и алмазными корон­ ками. Глубина скважин при конечном диаметре 46 мм достигала 30 м.

В результате анализа данных бурения неглубоких колонковых скважин были установлены наиболее рациональные режимы буре­ ния установкой УПБ-25 (табл. 31).

Бурение скважин установкой УПБ-25 может быть рекомендо­ вано:

1) при картировании комплексов осадочных, метаморфических и изверженных пород и поисках полезных ископаемых;

2)при геоморфологических исследованиях:

3)при геофизических работах для наземной проверки аэромагнит­ ных аномалий, радиометрических исследованиях, эманационной съемке и т. д.;

4)при ведении гидрогеологической съемки для определения уровня грунтовых вод, глубины многолетней мерзлоты и т. п.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА

Наиболее рациональным методом получения проб большого объема при разведке обводненных россыпных месторождений золота может быть бурение скважин большого диаметра по технологии, обеспечивающей высокое качество отбора проб. Анализ существу­ ющих способов бурения скважин большого диаметра показал, что

могут быть ударно-захватный (грейферный) и медленно-вращатель­ ный (ковшовыми бурами) способы.

Ежегодно в партиях и экспедициях, выполняющих разведочные работы на золото, проходится свыше 500 тыс. м шурфов, что позво­ ляет рассматривать создание технических средств для проходки шурфо-скважин весьма важной и актуальной задачей.

К технологии проходки скважин большого объема с целью по­ лучения проб высокого качества предъявляется ряд специальных требований, основными из которых яляются следующие:

1).-объем пробы, извлекаемой из горной выработки, должен быть близким к теоретически необходимому, а сама проба минимально нарушена и измельчена;

2)в процессе бурения должна быть исключена миграция золота вниз по скважине, обеспечено полное извлечение породы по интер­ валам опробования, а также надежное определение границ золото­

носного пласта и тщательная зачистка плотика;

Рис. 92. Технологи­ ческие схемы буре­ ния скважин' боль­ шого диаметра уста­ новкой УБСР - 25 .

о — медлешго-вращатель-

с опережающим аабоем.

В состав работ, проведенных институтами ЦНИГРИ, входило определение минимально-допустимого диаметра скважин для полу­ чения необходимого объема пробы, исходя из данных ситового анализа золота; разработка технологии процесса бурения с целью выполнения предъявленных требований; создание макетов работо­ способного инструмента для проходки скважин в талых обводненных породах; разработка и обоснование технических параметров со­ здаваемой буровой установки, а также проведение ее промышленных испытаний с выявлением качества работ путем сравнения их с суще­ ствующими методами.

Минимально-необходимый диаметр буровой скважины опреде­ ляется расчетным путем, исходя из данных ситового анализа по ме­ тоду А. П. Божинского и рекомендациям П. Л. Каллистова. Расчет основан на обязательном попадании в каждую пробу всех частиц

золота среднего веса при математическом ожидании их встречи (/Г-5). Расчеты показали, что диаметр скважины при интервале взятия пробы 0,4 м должен быть 0,6—0,7 м, а объем получаемой при этом пробы будет составлять с учетом коэффициента разрыхле­ ния породы (1,25) 120—180 л породы, что соответствует объемам проб, промываемым при проходке шурфов. Для исследования и про­ ектирования были выбраны диаметры башмака обсадных труб 715 мм (наружный) и 605 мм (внутренний).

Технологические схемы проведения скважины разрабатывались, исходя из требования получения чистой (незараженной) пробы вы­

и гидрогеологических условий их залегания были выбраны три основные технологические схемы.

1. Проходка на одном уровне с башмаком обсадных труб в рых­ лых отложениях, сложенных сыпучим материалом при незначи­ тельных водопритоках.

2. Проходка с отставанием забоя от башмака обсадных труб в рыхлых отложениях; стенки скважины неустойчивы, наблюдаются значительные водопритоки.

3. Проходка скважины с опережающим забоем в рыхлых отло­ жениях, стенки скважины достаточно устойчивы благодаря наличию цементирующего материала — глины.

Таким образом, для получения проб высокого качества преду­ сматривается проведение бурения одновременно с обсадной скважины трубами (рис. 92).

Применительно к выбранным схемам бурения разведочных сква­ жин были разработаны макеты породоразрушающего инструмента трех типов для проходки скважин:

1)глинистых рыхлых отложениях, представленных породами гравийно-галечного состава;

2)в круглогалечных отложениях с размерами каменного мате­ риала до (200 мм;

3)в валуно-галечных отложениях с извлечением валунов раз­ мером до 500 мм без предварительного их разрушения.

Работоспособность макетов бурового инструмента с применением разработанных технологических схем исследовалась в лаборатор­ ных условиях на полигоне в Туле на макете машины БМН-860. В процессе исследований были определены основные параметры технической характеристики буровой установки и выявлено, что комбинированный метод бурения скважин разработанным инстру­ ментом обеспечивает качественный пробоотбор. Ковшовые буры с приемной кассетой для медленно-вращательного бурения скважин большого диаметра (наружный диаметр' ковшового бура 600 мм) полностью извлекают породу с интервала опробования, поднимают ее из скважины без потерь.

Процесс отбора пробы грейфером при ударно-захватном бурении исследовался на россыпных месторождений золота по pp. Удерей,

Для приема породы из скважины при бурении грейфером на мачте станка установлен приемный поворотный бункер, который после его заполнения за несколько рейсов грейфера опрокидывается и порода высыпается в специальную емкость для последующей обработки. Для сборки, разборки и освобождения кассеты ковшо­ вого бура иа мачте имеется отклоняющая укосина. Укосина и бункер управляются гидравликой.

Работоспособность основных узлов установки, бурового и вспо­ могательного инструмента, а также соответствие ее параметрам техни­ ческой характеристики проверены в процессе заводских испытаний. В процессе испытаний на полигоне ОКБ Щигровского завода про­ бурено 80,6 м скважин в плотных глинах и суглинках, т. е. в сква­ жинах с устойчивыми стенками. Бурили грейфером и ковшовыми бурами на штангах и на канате, причем проходка буром на штангах производилась без крепления стенок скважины трубами. В процессе испытаний пробурено пять скважин глубиной 18,6; 15,2; 7,6; 16,8 и 22,4 м. Грейфером пробурено всего 19,3 м, ковшовым буром на штангах 15,2 м и ковшовым буром на канате 46,1 м. Производитель­ ность бурения была равна соответственно 6,8; 5,6 и 4,9 м/смену. Заводские испытания показали возможность поинтервального отбора проб при проходке скважин по разработанной технологии и воз­ можность ее применения на россыпях. Буровой инструмент оказался работоспособным.

Промышленные испытания буровых установок проводились в Промысловской партии Пермского геологоразведочного треста Уральского геологического управления и Дамбукинской экспеди­ ции Дальневосточного геологического управления. При испытании буровой установки в Промысловской ГРП было пробурено 14 шурфоскважин общей глубиной 148 м. Скважины бурились на линиях,

либо на скважинах колонкового бурения, либо в 0,5—2,0 м от них. Интервалы опробования соответствали интервалам опробования колонковых скважин и составляли около 1 м, хотя проходки осу­ ществлялись по 0,5 м. Рыхлые отложения были представлены чере­ дованием валунно-галечных отложений, сцементированных глиной, и плывунами. Усредненный разрез на буровых участках был пред­ ставлен (сверху—вниз) следующими породами (табл. 32).

Скважины обводненные с водопритоком до 20—60 м3 /ч, уровень грунтовых вод 0,2—7,0 м, в среднем около 5 м.

Глубина шурфо-скважин изменялась от 2,8 до 19,5 м. В зави­ симости от литологического состава пород и их гидрогеологической характеристики скважины бурили по трем разработанным техноло­ гическим схемам. Разбивка валунов производилась долотом с после­ дующим извлечением разрушенной породы грейфером или ковшовым буром на штангах. Обводненные и сухие участки скважины прохо­ дили ковшовым буром на штангах и на канате или грейфером.

В процессе доводки и опытной эксплуатации станка УБСР-25 за­ траты времени на различные операции составили:

В отдельные смены производительность достигала 5,5—6,0 м/смену. Данные опробования шурфо-скважинами и скважинами колон­ кового бурения близки между собой: коэффициенты сходимости по средним содержаниям составили 1,15. В то же время коэффициент сходимости между шурфами и скважинами (по данным Уральского геологического управления) составляет 1,27, т. е. сходимость между

шурфами и шурфо-скважинами практически одинакова.

При рассмотрении данных опробования по интервалам бурения можно установить, что при колонковом способе не все полученные пробы содержат металл, в то время как в шурфо-скважинах во всех пробах обнаружено золото. Это говорит о более высоком качестве бурения скважин и отбора проб буровой установкой УБСР-25, осуществляющей бурение по разработанным технологическим схемам.

Границы золотоносного пласта при бурении установками УБСР-25 всеми способами определены на одних и тех же горизонтах, что позволяет утверждать, что растягивания золотоносного пласта не происходит. Пики содержания металла в пробе, отмеченные по дан­ ным ручной проходки шурфами, соответствуют пикам содержания металла, зафиксированным при бурении шурфо-скважин установ­ кой УБСР-25.

Полученные в процессе проведения промышленных испытании буровых установок УБСР-25 данные позволяют продолжать работы по опытной эксплуатации установок в производственных условиях, так как качество получаемых разведочных проб и их объем удовле­ творяют требованиям, предъявляемым к геологоразведочным рабо­ там на россыпных месторождениях золота.

Буровая установка УБСР-25 работоспособна, надежна в эксплуа­ тации, а комплект инструмента позволяет отбирать высококаче­ ственные пробы большого объема. Технология бурения скважин и технологические схемы отвечают требованиям отбора проб или разведке россыпных месторождений золота. В дальнейшем необхо­ димо проводить работы по усовершенствованию бурового инстру­ мента, ускорению операции по наращиванию колонны обсадных труб с целью снижения затрат времени на вспомогательные операции,,

исследовательских и производственных организаций начаты работы

золота. Предполагается, что пробы будут извлекаться в мерзлом

установки предусматривается генератор, обеспечивающий энергией промывочное устройство. В настоящее время нет эффективных тех­ нических средств для обработки мерзлых проб большого объема непосредственно после их получения, учитывая, что проба может быть представлена либо целым керном, либо крупнокусковой мер­ злой породой. Очевидно, что одновременно с работами по созданиюбуровой установки необходимо разработать схему обработки таких проб и предусмотреть для этого комплекс технических средствг обеспечивающих круглогодичную работу установки.

В связи с тем что отбор шурфовых проб в настоящее время ве­ дется вручную, а серийно выпускаемого оборудования для этих целей нет, геологическими организациями (Уральским, Якутским и др.) ведутся работы по замене шурфов ручной проходки бурением скважин большого диаметра (700—1000 мм). Уральским геоло­ гическим управлением разработано несколько конструкций шурфобуров, которые испытывались в производственных условиях и заре­ комендовали себя положительно.

Для бурения шурфо-скважин большого диаметра в управлении используются самоходные буровые установки роторного типа на автомашинах УРБ-ЗАМ, УРБ-2А и установки шнекового бурения

Буровая установка УБР-2. Для механического бурения скважин глубиной 15—25 м СКВ Министерства геологии СССР на базе буро­ вой установки УБР-1 разработана установка УБР-2 (рис. 93), кото­ рая механизирует следующие опе­ рации:

бурение забивным стаканом без отрыва его от забоя, а также доло­ том или желонкой; вращательное бурение змеевиком, ложкой, шнеком ИЛИ колонковой трубой всухую; забивку обсадных труб с одновре­ менным их вращением; производ­ ство спуско-подъемных операций; производство свинчивания и раз­ винчивания бурильных и обсадных труб.

Установка несложна по кон­ струкции, проста в управлении, обслуживается двумя рабочими невысокой квалификации. В про­ цессе бурения обеспечивает получе­ ние кернового материала высокого

Рис. 93. Установка УБР - 2 .

1 — рама; г — лебедка; 3 — двигатель; 4 — мачта; 5 — ротор.

качества, а при использовании пробоотборников позволяет отобрать пробу с ненарушенной структурой с заданной глубины.

В зависимости от местных условий установка может быть смон­ тирована на следующих видах транспортной базы: автомашине

высокой проходимости, гусеничном тягаче, двухосном прицепеv полозьях (деревянных или металлических санях).

В этом случае для замены ручного бурения в настоящее время при­ меняют буровые станки РБУ-50А, УШБ-16, ЛБУ-50, УГБ-50М и др.

Установки ЛБУ-50, УШБ-16, УГБ-50М могут быть использованы также для бурения скважин большого диаметра (до 1200 мм) и шахт­ ных колодцев. При этом глубины скважин могут достигать 15—20 м,