Лекція № 18 Особливості опробування розвідувальних свердловин при різних способах буріння. Відбір проб зі стінок свердловин

Опробування при бурінні свердловин у порівнянні з опробуванням у гірничих виробках має наступні недоліки: недоступність вибою для безпосереднього огляду, а також обмежену кількість проби і неповторність матеріалу проби (керна і шламу). Це накладає особливу відповідальність на геолога і опробовувача при, опробуванні бурових свердловин.

Опробування у процесі ручного буріння. Незважаючи но широку механізацію геологорозвідувальних робіт ручне буріння іноді ще застосовується при пошуках рудних тіл пластової і пластоподібної форми низької і середньої міцності з неглибоким і горизонтальним заляганням (бурого і кам’яного вугілля, силікатних нікелевих руд, деяких залізних і марганцевих руд, вогнетривких глин і ін.). Свердловини проходять з початковим діаметром до 117 мм і кінцевим до 45-75 мм.

Для отримання достовірних результатів опробування надрудна товща, складена рихлими і нестійкими породами, а іноді і продуктивний пласт в свердловині повинні бути закріплені обсадними трубами.

Проби беруть інтервалами в 0,5-1,0 м змійовиком, ложкою або желонкою залежно від фізичних властивостей руди. Після виймання зі свердловини буровий інструмент встановлюється на дерев’яний щит і ретельно очищається від матеріалу. Проби зі свердловини розкладають купками на щиті в послідовному порядку. Після сушки на повітрі частину матеріалу в якості зразків поміщають в плоскі дерев’яні ящики з квадратними комірками для кожною зразка. Решту матеріалу після подрібнення і скорочення зсипають в мішки для проб і відправляють в хімічну лабораторію.

Геологічну документацію і відбір проб зі свердловин ручного буріння повинен вести технік-геолог або колектор, який може обслуговувати одночасно два бурових комплекси, що працюють поряд.

Опробування свердловин механічного ударного буріння. Механічне ударне буріння на штангах або на канаті широко застосовується при пошуках і розвідці корисних копалини, а також при експлуатації покладів відкритими гірськими роботами. Головними робочими інструментами служать долото і желонка. Діаметр свердловин може змінюватися від 117 до 600 мм.

В цілях прискорення буріння і для повнішого очищення вибою в свердловину зазвичай заливають декілька відер води. Багатократні удари долота і желонки настільки добре перемішують відбиту на вибої свердловини породу з водою, що буровий шлам можна розглядати як цілком однорідний матеріал для відбору від нього представницької проби. Початкова маса бурового шламу з одного погонного метра досягає декількох десятків і навіть сотень кілограмів.

Опробування ведеться рівними інтервалами по 0,5; 1,0 і 2,0 м. Желонку, що витягується із свердловини, з шламом поміщають в розвантажувальний пристрій, що являє собою вертикальний циліндр з розтрубом, прикріплений на платформі бурового верстата.

Циліндр центрує желонку над опорним стержнем, і його п'ята піднімає клапан. У нижній частині циліндра знаходиться жолоб, по якому шлам із желонки виливається в приймальний бак. Бак розміром 60×80 см і заввишки 50 см виготовляється листового заліза і ставиться на каретку з коліщатами.

Пробу шламу для хімічного аналізу відбирають з бака точковим способом за допомогою спеціального пробовідбірника, що представляє собою шматок газової труби діаметром 56 мм і завдовжки 420 мм. Проба шламу складається з п’яти порцій, узятих з бака за способом конверта (чотири порції по кутах і одна в середині).

Відібрані проби бурового шламу сушать в широких тазах або на залізних листах, зсипають в мішки для проб із етикеткою посилають в лабораторію. На етикетці відзначають номер свердловини, інтервал по глибині і номер проби.

Опробування свердловин механічного шнекового буріння. Для пошуків і розвідки неглибоко залягаючих рудних тіл в осадових породах, а також в рихлих породах кори вивітрювання широко застосовується шнекове буріння. Продуктивність буріння від 80 до 140 м в зміну при однорейсовій проходці свердловин завглибшки до 20 м. При бурінні глибших свердловин продуктивність знижується операцією з відбору проб.

Зруйнована долотом порода поступає на гвинтову спіраль шнеків і подається із вибою до гирла свердловини. Повнота виходу породи залежить від її типу, вологості, а також від інструменту, що застосовують і технологічного режиму буріння.

Породу, що знімається з шнеків, розкладають на широкій дошці або на щиті біля гирла свердловини окремими купками по інтервалах проходки: геологічна документація ведеться безпосередньо під час буріння. У пробу беруть близько половини матеріалу кожної з купок.

Дійсну глибину відбору зразка визначають як глибину у момент появи породи з-під шнека, що обертається, із застосуванням поправочного коефіцієнта в межах 0,80-0,95.

Результати аналізів проб із шнекових свердловин менш якісніші даних колонкового буріння. Звідси витікає, що шнекове буріння доцільно застосовувати тільки при пошуково-розвідувальних роботах, а колонкове – при детальній розвідці.

При інших способах буріння пошуково-розвідувальних свердловин опробування проводиться у вигляді керну та шламу.

Відбір проб зі стінок свердловин. Відбір проб зі стінок свердловини є важливим джерелом одержання фактичного матеріалу при низькому виході керна, при безкерновому бурінні, а також у всіх випадках, коли потрібен додатковий матеріал для вивчення речовинного складу порід.

Для взяття проб зі стінок свердловин, складених м’якими і середньої міцності породами, застосовуються стріляючі бічні ґрунтоноси. Конструкція таких ґрунтоносів полягає у тому, що буйок забивається у стінку свердловини у результаті вибуху порохового заряду.

Якщо стінки свердловини складені міцними породами, для відбору проб застосовуються свердлувальні ґрунтоноси.

Свердлувальний ґрунтонос працює в такій послідовності:

1. Прилад опускається в свердловину за допомогою каротажного кабелю на задану глибину, керує приладом спеціальна самохідна станція.

2. Прилад закріплений у свердловині гідравлічними розпорами.

3. Бур висувається і висвердлює зразок породи. Прилад залишається притиснутим до стінки свердловини.

4. Бур за допомогою керновідривача відриває висвердлений зразок і входить разом з ним усередину приладу.

5. Розпори приймають початкове положення.

Повторне шламове опробування стінок свердловин. Бічні шламові опробовувачі, що застосовуються в практиці геологорозвідувальних робіт, за принципом дії поділяються на механічні й гідравлічні пристрої, обладнані шламоприймальними камерами (контейнерами). У деяких приладах використовується і механічний, і гідравлічний принцип дії.

За видом руйнування породи відомі шламові пробовідбирачі скребкової і розширювальної (обертальної) дії. Спуск шламових пробовідбирачів у свердловину здійснюється на бурильних трубах або тросі.

Найбільше поширення знайшли пробовідбирачі, що спускаються на трубах. Порівняно з канатними вони мають такі переваги:

1. Полегшується досягнення і випробування інтервалів при роботі в ускладнених свердловинах, коли потрібна примусова подача випробувачів до місця роботи, і при необхідності здійснюється промивання.

2. Зменшується кількість випадків обриву інструменту.

3. Полегшується ліквідація аварій.

Найбільш простими за конструкцією є шламові пробовідбирачі скребкового типу. Конструкція найпростішого пробовідбирача: наконечник задавлюється установкою в породу колоною труб, при витяганні пробовідбирача його різальна кромка здирає зразки пройдених порід зі стінок свердловини, які накопичуються у виїмці пробовідбирача.

Для відбору шламових проб зі стінок свердловини на великих глибинах A.A. Зверюга запропонував конструкцію рівчакового гідравлічного пробовідбирача

Для відбору проби пробовідбирач опускають на колоні бурильних труб у свердловину до потрібного інтервалу і вмикають буровий насос. Під дією промивальної рідини поршень зі штоком переміщається вниз і за допомогою зубчастого зачеплення гребінки висуваються з корпусу. Після розсування гребінок інструмент повільно, без обертання, піднімають нагору, не вимикаючи насос.

При цьому твердосплавні скребки будуть урізатися в стінки свердловини і зрізати породу, що у вигляді шламу осяде в шламозбірник.

Недоліком даних пробовідбирачів є мала місткість шламоприймальних камер і труднощі відбору зразків з порід середніх і високих категорій буримості, для опробування яких успішно використовуються ударно-механічні й гідравлічні пробовідбирачі-розширювачі.

За принципом дії розширювачі поділяються на ударні та обертальні.

Питання для самоперевірки:

1 Обґрунтуйте порядок опробування свердловин ручного буріння.

2 Розкажіть процедуру опробування свердловин механічного ударного буріння.

3 Схарактеризуйте опробування свердловин механічного шнекового буріння.

4 Розкажіть про механізацію відбору проб із керна.

5 Що таке раціональне опробування керна?

6 Що розуміють під опробуванням бурового шламу.

7 Розкажіть процедуру опробування шламу.

8 Дайте визначення рівчакового опробування стінок свердловини.

9 Яка мета відбору проб зі стінок свердловини?

10 Що таке бічні ґрунтоноси?

11 Які види бічних ґрунтоносів вам відомі?

12 Дайте характеристику стріляючих бічних ґрунтоносів.

13 Схарактеризуйте свердлувальний ґрунтонос.

14 Розкажіть про повторне шламове опробування стінок свердловини.

15 Як класифікують шламові пробовідбирачі за видом руйнування породи.

16 Схарактеризуйте пробовідбирачі скребкового типу.

17 Що таке бічний ґрунтонос?

18 Схарактеризуйте відбір проб бічним ґрунтоносом.

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1 Вирвінський П.П. Геологорозвідувальна справа і техніка безпеки: навчальний посібник / П.П. Вирвінський, Ю.Л. Кузін, В.Л. Хоменко. – Д.: Національний гірничий університет, 2010. – 368 с.

2 Ларін К.Л. Геологорозвідувальна справа: підручник / К.Л. Ларін, Г.Ф. Виноградов, В.С. Шабатин. – К.: Либідь, 1996. – 336 с.

3 Максимов А.А. Краткий курс геологоразведочного дела: учебное пособие / А.А. Максимов, Г.Г. Милосердина, И.И. Еремин. – М.: Изд-во МГУ, 1980. – 231 с.

4 Альбов М.Н. Опробование месторождений полезных ископаемых / М.Н. Альбов. – М.: Недра, 1975. – 232 с.

5 Астафьев Ю.П. Горное дело / Ю.П. Астафьев, Г.С. Сулима, В.Г. Близнюков. – М.: Недра, 1973.

6 Куличихин Н.Н. Разведочное бурение: учебник для студентов вузов / Н.Н. Куличихин, Б.И. Воздвиженский. –М.: Недра, 1973. – 440 с.

7 Ловля С.А. Взрывное дело / С.А. Ловля, Б.Л. Каплан, В.В. Майоров. – М.: Недра, 1976. – 276 с.

8 Марков П.Н. Геологоразведочное дело: учебное пособие / П.Н. Марков. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1967. – 346 с..

9 Милосердина Г.Г. Задачник по геологоразведочному делу / Г.Г. Милосердина. – М.: Недра, 1968. – 212 с.

10 Милосердина Г.Г. Сборник типовых задач по геологоразведочному делу / Г.Г. Милосердина, А.П. Прокофьев. – М.: Недра, 1976. – 151 с.

11 Пономарев П.П. Отбор керна при колонковом геологоразведочном бурении / П.П. Пономарев, В.А. Каулин. – Л.: Недра, 1989. – 256 с.

12 Горное дело. Терминологический словарь. – Москва: Недра, 1989. – 694 с.

13 Формы геологических тел: справочник / Под ред. Ю.А.Косыгина, В.А.Кулындышева, В.А.Соловьева – М.: Недра, 1977. – 246 с.