Вопрос №30

1. Надо ясно понимать и помнить, что геологоразведочные скважины не самоцель, а инструмент в руках геолога для получения им полной и, главное, достоверной информации в первую очередь все о пластах полезного ископаемого, но и о толще вмещающих пород и всего геологического разреза в целом. Цель геологоразведочного бурения – получение полной и достоверной геологической информации. Кроме того, что они дают геологу, разведочные скважины должны давать информацию и тем, кто будет потом разрабатывать месторождение – горнякам. Им важно знать физико-механические свойства пород разреза, их трещиноватость, раздробленность или монолитность, возможность тех или иных осложнений при проходке горной выработки, гидрогеологические условия. Все это надо иметь в виду при разработке и реализации методов и технологии бурения каждой разведочной скважины. В зависимости от потребностей геолога и свойств буримых пород могут использоваться разные пути и приемы получения геологической и горнотехнической информации:

Надо ясно понимать и помнить, что геологоразведочные скважины не самоцель, а инструмент в руках геолога для получения им полной и, главное, достоверной информации в первую очередь все о пластах полезного ископаемого, но и о толще вмещающих пород и всего геологического разреза в целом. Цель геологоразведочного бурения – получение полной и достоверной геологической информации. Кроме того, что они дают геологу, разведочные скважины должны давать информацию и тем, кто будет потом разрабатывать месторождение – горнякам. Им важно знать физико-механические свойства пород разреза, их трещиноватость, раздробленность или монолитность, возможность тех или иных осложнений при проходке горной выработки, гидрогеологические условия. Все это надо иметь в виду при разработке и реализации методов и технологии бурения каждой разведочной скважины.

В зависимости от потребностей геолога и свойств буримых пород могут использоваться разные пути и приемы получения геологической и горнотехнической информации:

- получаемый при колонковом бурении столбик выбуренной породы – КЕРН;

- сбор на поверхности или в призабойном устройстве разрушаемой в процессе бурения породы – шлама;

- отбор образцов породы со стенок скважины в уже пробуренном интервале;

- отбуриванием дополнительного ствола для получения керна в случае неполучения или потери керна в пробуренном интервале скважины;

- механический каротаж путем измерения и регистрации основных параметров процесса бурения;

- геофизические методы исследования скважин;

- исследование и измерение гидрогеологических параметров по скважине.

Конкретно те или иные методы получения геологической информации выбираются исходя из геологических условий каждого интервала скважины и задач, решаемых данной скважиной.

Конкретно те или иные методы получения геологической информации выбираются исходя из геологических условий каждого интервала скважины и задач, решаемых данной скважиной. Так, например, в начале бурения при проходке поверхностных наносных отложений, как правило, ведется бескерновое бурением с минимальной информацией по выносимому на поверхность шламу. При бурении во вмещающим породам, геолог назначает интервалы бескернового или колонкового бурения в зависимости от изученности разреза и стадии разведочных работ. При подходе и при бурении по пласту полезного ископаемого почти всегда задается колонковое бурение с полным отбором керна.

Отбор шлама буримых пород.

Как уже указывалось отбор шлама буримых пород целесообразно проводить либо вместо керна – при бескерновом бурении, либо дополнительно к керну для повышения представительности и точности информации.

При бескерновом бурении полноценный отбор шлама позволяет получать информацию о составе буримых пород и границах пластов, т.е. позволяет достаточно точно составить литологическую колонку по разрезу скважины. Однако, только по шламу нельзя судить о состоянии пород, о соотношении компонентов, о наличии включений, о механических свойствах пород, Там, где этих подробностей не требуется, шлам вполне может заменить керн, и вместо колонкового можно применить более дешевое и быстрое бескерновое бурение.

При бурении по полезному ископаемому в сложных геологических условиях, как бы мы не старались получить абсолютно полноценный керн за редким исключением (например, трубы «штамп») не удается – какая-то часть из столбика породы – керна будет разрушена и потеряна. Но эта часть породы вместе с остальным шламом попадет в циркуляцию очистного агента и при сборе шлама будет собрана и добавлена к керну, что значительно повышает представительность пробы.

Отбор шлама может производится, как на поверхности, так и в призабойной зоне, над колонковой трубой или долотом, в шламовую трубу, при любых очистных агентах.

При бурении с промывкой на поверхности шлам собирается в желобной части циркуляционной системы. В желобах для осаждения шлама и с целью очистки промывочной жидкости и с целью сбора шлама для опробования устанавливаются перегородки, при переливании через которые из жидкости оседают частицы шлама. Для лучшего отбора шлама в желоба у перегородок размещают специальные ящички, которые периодически, например, после углубки на один метр, вынимают из желобов, и извлекают из них пробу шлама. Если используется густая вязкая жидкость или частицы шлама очень мелкие и легкие, применяют специальные гидроциклоны с насосом, что позволяет полностью отделять все твердые частицы шлама.

При бурении с продувкой условия для получения керна хуже (нет смазывающего действия жидкости), но зато значительно лучше условия сбора шлама, практически вся разрушенная порода, как при колонковом, так и при бескерновом бурении поднимается потоком воздуха и направляется в шламосборники, как правило, циклонного типа. В шламосборниках шлам отделяется от воздуха и собирается в трубках в последовательности буримых пород. Если трубки стеклянные в них сразу виден геологический разрез пробуренного интервала. А недостаток, что мы не видим структуру и другие особенности залегания пород в натуре, частично восполняется тем, что мы получаем измельченную пробу, готовую для лабораторных анализов.

В условиях полного поглощения промывочной жидкости или резкого ограничения расхода жидкости шлам не будет подниматься на поверхность. В этих случаях шлам можно собирать в шламовую трубу, включаемую в колонковый набор над колонковой трубой. Используются как открытые, так и закрытые шламовые трубы.

Отбор проб породы со стенок скважины.

Отбор образцов породы со стенок бурящейся скважины широко применяется при бурении нефтяных и газовых скважин, которые бурятся бескерновым способом. У нефтяников имеется целый ряд стреляющих, сверлящих и механических боковых грунтоносов. В геологоразведочном бурении при разведке твердых полезных ископаемых отбор боковых проб со стенок скважины применяется только в двух крайних случаях: в случае полной потери керна в слабых, рыхлых полезных ископаемых типа каменного угля и, наоборот при бурении в наиболее твердых породах с тонкими прожилками более мягкого полезного ископаемого, характерными представителями этого случая являются кварцевые золоторудные месторождения Восточной Сибири.

В геологоразведочном бурении, с учетом небольших диаметров скважин, получили применение только механические боковые пробоотборники. При разведке угольных месторождений представленных маломощными (до 1 – 2 м.) слабыми углями возможны случаи, когда бурильщик не примет необходимых мер при встрече угольного пласта, и керн может быть полностью разрушен. Чтобы получить хотя бы минимальную информацию о полезном ископаемом, можно отобрать боковую пробу со стенок скважины по всей длине угольного пласта, наиболее часто для этой цели использовался бороздовый пробоотборник А.А.Зверюги. В месторождениях, где вмещающей породой является кварц, а полезный компонент представлен тонкими прожилками значительно более слабой породы (золото, платина, молебденит), практически всегда происходит избирательное истирание керна, при котором полезный компонент может быть полностью разрушен и исчезнет бесследно. Даже получив 100% выход керна, мы не будем иметь информации о полезном ископаемом. Для решения этой проблемы разработан и успешно применяется двухрезцовый вибрационный пробоотборник И.Б. Булнаева.

(Конструкции пробоотборников рассматриваются в практикуме по бурению на ТПИ).