ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 207
Скачиваний: 0
трубок часто не обеспечивают удовлетворительного решения этой задачи.
Разработанная под руководством В. И. Ферронского подводная пенетрационно-каротажная станция (ПСПК) обеспечивает определе ние основных физико-механических свойств и литологического со става отложений в разрезе без отбора образцов пород в условиях их природного залегания.
Принципиальное отличие ПСПК от существующих установок аналогичного назначения состоит в том, что установка погружается с плавсредства на дно водоема, откуда производится вдавливание измерительного зонда (рис. 26).
Станция ПСПК состоит из подводной установки для погружения вдавливанием и извлечения измерительного зонда, комплекта изме рительной аппаратуры и плавсредства. Установка представляет собой контейнер, в котором смонтировано устройство для вдавлива ния штанг (рис. 26, б). Измерительная аппаратура включает комби нированный зонд, блок регистрирующей аппаратуры и пульт упра вления работой подводной установки. Комбинированный измери тельный зонд включает пять датчиков: лобового сопротивления, трения, нормального давления, ГГК и ГК. Такая конструкция зонда обеспечивает одновременное получение всех пяти измеряемых параметров грунта и запись их на лентах самописцев в виде непре рывных диаграмм.
В связи с тем что сама установка погружается на дно, разрабо тана специальная система дистанционного управления всеми опера циями. Для питания установки на плавучем средстве установлена электростанция.
Работы, проведенные с помощью ПСПК, показали, что разрабо танная станция обладает высокими технико-экономическими показа телями и позволяет выполнять инженерно-геологические исследова ния акваторий на принципиально новой методической и техничес кой основе.
Г Л А В А |
IV |
ОБЩАЯ СХЕМА |
|
КОЛОНКОВОГО |
БУРЕНИЯ |
Колонковое бурение является основным техническим средством разведки месторождений твердых полезных ископаемых.
Колонковое бурение также широко применяется при инженерно геологических и гидрогеологических исследованиях и на струк- турно-картировочных изысканиях при поисках нефтяных и газовых месторождений. Кроме того, колонковое бурение применяется для различных инженерных целей. Колонковым бурением могут прохо диться шурфы и разведочные шахты.
Колонковое бурение получило столь большое распространение по следующим причинам.
1.Оно позволяет извлекать из скважины столбики породы — керны, по которым можно наиболее точно составить геологический разрез и опробовать полезное ископаемое.
2.Колонковым способом можно бурить скважины под различ ными углами к горизонту, различными породоразрушающими ин струментами в породах любой твердости и устойчивости.
3.Бурить скважины малых диаметров на большую глубину, при меняя относительно легкое оборудование.
Колонковое бурение производится следующим образом. Перед началом бурения на месте заложения запроектированной скважины разравнивается площадка, выкапываются ямы под емкости для про мывочной жидкости и под фундаменты и собирается буровая вышка
14 с буровым зданием 15 (рис. 27). В вышке на фундаментах устанав ливаются буровой станок 7, буровой насос 18, электродвигатели 19 для привода станка и насоса. При отсутствии электроэнергии станок и насос приводятся через соответствующие трансмиссии от двигателя внутреннего сгорания (ДВС). После проверки и наладки буровой установки в должном направлении производится забуривание сква жины, после чего устье скважины закрепляется направляющей тру бой 6.
Бурение скважины производится в следующей последовательно сти. При помощи лебедки 16 в скважину спускается буровой снаряд, собираемый из следующих частей: коронки 1, колонковой трубы 3,
Рис. 27. Общая схема установки для колон кового бурения сква жин.
переходника 4, колонны бурильных труб 5, длина которой увели чивается по мере углубления скважины. Все детали бурового сна ряда соединяются друг с другом при помощи герметичных резьбо вых соединений.
Верхняя ведущая бурильная труба пропускается сквозь шпин дель вращателя 8 бурового станка и зажимается в патронах 9. На
верх ее навинчивается вертлюг-сальник 10, соединенный нагнета тельным шлангом 17 с буровым насосом 18. С вращением и промыв кой доводят коронку до забоя и начинают бурение.
В зависимости от физико-механических свойств проходимых по род, диаметра и типа буровой коронки шпинделю, а следовательно,
ибуровому инструменту, сообщают ту или иную скорость вращения
ипри помощи регулятора подачи создают необходимую осевую на
грузку на коронку. Скорость вращения инструмента подбирается в зависимости от типа коронки, ее диаметра и глубины скважины. Регулятор подачи позволяет создавать необходимое давление резцов коронки на породу забоя независимо от веса колонны бурильных труб (глубины скважины). Вращаясь и внедряясь в породу, коронка выбуривает кольцевой забой, формируя керн 2. По мере углубле ния скважины керн заполняет колонковую трубу (см. рис. 27).
Для охлаждения коронки, очистки забоя от разрушенной породы и выноса ее на поверхность скважину промывают. Промывочная жидкость через всасывающий шланг 23 засасывается насосом из при
емного |
бака 22 |
и нагнетается к забою скважины через нагнета |
тельный |
шланг |
17, буровой сальник 10 и колонну бурильных |
труб 5. |
|
|
Промывочная жидкость омывает забой, охлаждает резцы коронки и транспортирует разбуренные частицы породы (шлам) с забоя на
поверхность. Йз скважины жидкость направляется |
в |
желоба 20 |
|
и отстойные баки 21, где частицы породы |
осаждаются |
и |
очищенная |
жидкость попадает в приемный бак 22, |
откуда вновь |
нагнетается |
|
в скважину. |
|
|
|
Если бурение ведется по устойчивым породам, то для промывкш скважины применяется техническая вода. При проходке скважины в недостаточно устойчивых породах промывку ведут глинистым рас твором. При бурении в относительно безводных скважинах может применяться продувка забоя сжатым воздухом или газом.
После того как колонковая труба наполнится керном, присту пают к подъему инструмента на поверхность. При бурении в креп ких и абразивных породах иногда приходится прекращать бурение и приступать к подъему инструмента из-за значительного снижения скорости бурения вследствие затупления резцов коронки.
Перед началом подъема керн должен быть крепко заклинен в ниж ней части колонкового снаряда и сорван. После заклинки керна насос выключают и колонковый снаряд при помощи лебедки 16, каната 12, кронблока 13, талевого блока 11 с крюком и элеватором поднимают на поверхность, развинчивая колонну бурильных труб на отдельные свечи. Длина свечей определяется высотой буровой вышки. Свеча свинчивается из двух или трех, а иногда и из четырех бурильных труб. Длина свечи на 3—6 м меньше высоты вышки. Свечи устанавливаются на подсвечник 25. Вес поднимаемой колонны можно определять с помощью индикаторов веса 24.
После извлечения колонкового снаряда на поверхность коронку отвинчивают, керн извлекают из колонковой трубы, инструмент
5 Заказ 306 |
65 |
вновь собирают, опускают в скважину, и бурение продолжают. При каждом подъеме коронку осматривают и в случае ее износа заменяют исправной.
Керн омывают, очищают от глинистой корки, замеряют и укла дывают в последовательном порядке в керновые ящики, отмечая глубину скважины, с которой поднят керн, и процент извлечения керна.
Если скважина пересекает неустойчивые породы, которые обва ливаются или выпучиваются даже при применении специальных промывочных растворов, в нее опускают колонну обсадных труб, перекрывая неустойчивые породы, после чего продолжают бурение скважины породоразрушающим инструментом меньшего размера. Через 50—100 м проходки измеряют угол наклона и направление (азимут) скважины. После того как скважина пересечет полезное ископаемое и врежется в пустые породы лежачего бока, бурение прекращают, инструмент поднимают и разбирают. В скважине про изводят геофизические исследования, измеряют кривизну скважины, температуру, проверяют глубину скважины, после чего приступают к ликвидации скважины. Прежде всего извлекают обсадные трубы (если они не зацементированы). Скважину заполняют под давлением тампонирующим раствором, чтобы по стволу скважины не было перетока подземных вод. После этого буровая установка разбирается и перевозится на новую точку. На месте ликвидированной сква жины устанавливают репер.
В крепких породах бурение производят алмазными или (реже) дробовыми коронками (дробью). В крепких, хрупких породах может быть с успехом применено ударно-вращательное бурение гидроудар никами. В породах средней твердости и мягких вращательное буре ние ведется коронками, армированными твердосплавными резцами. Если скважины пересекают уже изученные породы, то на участках, где полезное ископаемое отсутствует, целесообразно перейти на бес керновое бурение, которое в породах мягких и средней твердости позволяет повысить производительность бурения за счет сокраще ния времени на спуско-подъемные операции, а также за счет повы шения механической скорости бурения.
Глубины колонковых скважин бывают различны — от несколь ких метров до нескольких тысяч метров. Самая глубокая колонко вая скважина была пробурена в Южной Африке. Ее глубина ~4500 м. Она бурилась алмазными коронками диаметром 59 и 48 мм.
Диаметры колонковых скважин зависят от целей их проходки и от типа породоразрушающего инструмента.
При алмазном бурении скважины проходятся в основном корон ками диаметром 76, 59, 46 и 36 мм. Твердосплавными коронками чаще всего бурят скважины диаметром 93, 76, 59 мм, а при инженер но-геологических изысканиях применяются коронки диаметром 151, 132 и 112 мм.
При дробо'вом бурении применяют коронки диаметром 150, 130 и 110 мм. При инженерно-геологических и гидрогеологических рабо
тах проходятся колонковым способом скважины диаметром от 1500 до 50Ö мм. За последнее время появились установки для бурения колонковым способом шахт диаметром более 5 м.
Бурение алмазными и твердосплавными коронками и шарошеч ными долотами может производиться в любом направлении. Сква жины, которые бурятся дробью, должны быть направлены только вниз.
В девятой пятилетке колонковое бурение будет быстро разви ваться. Особенно быстро будет расширяться алмазное и гидроудар ное бурение кольцевым забоем, а при детальной разведке — бескер новое бурение.
Г Л А В А V
ПРОМЫВКА И ПРОДУВКА СКВАЖИН ПРИ КОЛОНКОВОМ БУРЕНИИ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Промывка при бурении скважин производится для:
а) очистки забоя от разбуренной породы и выноса ее из скважины на поверхность или в шламовую трубу;
б) охлаждения породоразрушающего инструмента; в) закрепления неустойчивых стенок скважины.
Существуют два способа промывки скважин: прямая и обратная. При прямой промывке жидкость насосом 1 по нагнетательному шлангу 2 подается к забою по вращающейся бурильной колонне 3 (рис. 28, а), охлаждает породоразрушающий инструмент 4, омывает забой и поднимается по кольцевому пространству между стенками скважины и колонной бурильных труб, транспортируя на поверх
ность разбуренную породу.
По выходе из скважины промывочный раствор пропускают по системе желобов 5 и отстойников 6 для очистки его от частиц породы. Очищенный раствор из приемника 7 вторично нагнетается в сква жину. При поглощении промывочной жидкости в пористых породах в емкость добавляют новые порции раствора.
При обратной промывке (рис. 28, б) раствор нагнетается к забою скважины по кольцевому зазору между бурильной колонной 3
истенками скважины и поднимается к поверхности вместе с выбурен ной породой внутри бурильных труб 3 и сливается в желоб 5 через сливной шланг 8. В этом случае устье скважины должно быть гер метизировано и оборудовано специальным сальником—превентером 9, позволяющим колонне труб 3 вращаться и иметь поступательное движение, но в то же время не пропускающим жидкости из сква жины. Существует еще обратно-всасывающая промывка скважин, когда раствор в скважину поступает самотеком.
Раствор в бурильных трубах поднимается с большой скоростью
ибыстро выносит на поверхность частицы породы. Однако такая
