Окончание табл 6.7.

1	2	3	4	5	6	7
Весьма неравномерный	III. Большинство месторождений редких, некоторых цветных и благородных металлов, значи-тельная часть месторождений горнорудного сырья (слюда, асбест). Наиболее сложные месторождения цветных металлов, не вошедшие во II группу.	Благоприятная	32	ОКТ-44	ТДН-46-УТ	ССК-59
		Неблагоприятная	42-60	ОКТ-57 ОКТ-73 ОКТ-89	ТДН-59-УТ ТДН-76-УТ ТДН-93	ССК-59 ССК-76 КССК-76
Крайне неравномерный	IV. Мелкие и весьма нарушенные месторождения редких и благородных металлов. Месторождения, не вошедшие в I-III группы.	Благоприятная и неблагоприятная	60	-	ТДН-76-УТ ТДН-2-93 ТДН-4-93	ССК-76 КССК-76

также возможность применения различных геофизических и других скважинных приборов.

Надежность получения кондиционного керна малого диаметра обеспечивается достаточно большим выбором двойных колонковых наборов.

Основными размерами разведочных скважин следует считать диаметры 59-76 мм, а для обеспечения отбора керна различными колонковыми наборами в чрезвычайно сложных геологических условиях диаметр 93 мм. Размеры гидрогеологических, инженерно-геологических, технических и других скважин обусловливаются их целевым назначением.

При выборе конструкции скважин необходимо стремиться к составлению наиболее простых конструкций – одно- и двухколонных. При алмазном бурении следует также учитывать одно из основных специфических требований к конструкции – рациональное соотношение диаметров бурильных колонн и диаметров скважин, диаметров открытого ствола скважинных и внутренних диаметров предыдущих обсадных колонн. При выборе конструкции нужно избегать применения обсадных колонн, спущенных «впотай», и ступенчатости открытого ствола скважины. В необходимых случаях следует предусматривать спуск всех обсадных колонн с поверхности с последующим извлечением их по окончании бурения для повторного использования. При неалмазном способе бурения в экономически и технологически оправданных ситуациях допустимо применение «потайных» обсадных колонн для перекрытия зон нарушений или подземных горных выработок.

Применение «потайных» обсадных колонн и бурение в ступенчатом открытом стволе категорически запрещается при использовании комплекса снарядов со съемными керноприемниками (ССК).

Ступенчатость ствола скважины при алмазном бурении допускается в аварийных ситуациях или глубоких (более 1000 м) скважинах, когда на нижних интервалах бурение ведется на сравнительно небольших (400-500 мин^-1) частотах вращения; в этих же случаях допускается и применение «потайных» обсадных колонн.

Наиболее сложным вопросом при конструировании скважин является определение числа ступеней смены диаметра, которые зависят в основном от характера и числа зон осложнений, меры борьбы с которыми не приводят к положительным результатам и требуют перекрытия таких зон колонной обсадных труб.

Число обсадных колонн в конструкции скважин и глубина спуска каждой колонны устанавливается в конкретных геологических условиях и определяется сложностью разреза и конечным диаметром скважины.

Выбор диаметров обсадных колонн должен производиться с учетом их износостойкости.

Определение числа обсадных колонн и их диаметра может быть решено на ПЭВМ путем использования алгоритма разработки проекта конструкции скважины^. Алгоритм состоит из двух последовательных этапов:

• составление предварительного проекта конструкции скважины;

• упрощение предварительного проекта конструкции скважин.

Первый этап предусматривает изучение объективных (не изменяющихся во времени) факторов, определяющих конструкцию скважины:

- целевых факторов, определяющих глубину бурения и конечный диаметр скважины;

• геологических факторов, определяющих число обсадных колонн и глубину их постановки.

Наиболее значимыми для конструкции скважины являются геологические факторы, т.к. именно они могут вызвать необходимость крепления ствола скважины в нескольких интервалах; остальное многообразие факторов при проектировании конструкции скважины менее существенно.

По степени устойчивости стенок и возможности их самопроизвольного обрушения выделяют четыре группы пород:

1. С низкой устойчивостью – породы, требующие обсадки сразу, после их разбуривания (несвязные моренные отложения, сильнотрещиноватые, раздробленные, зоны обрушений отработанных шахтных горизонтов и т.п.).

2. С пониженной устойчивостью (1-20 суток – породы, находящиеся в неравновесном состоянии с преобладанием в них (вблизи стенок скважины) высоких пластических напряжений; отягощение этого напряженного состояния вызывается многократными динамическими нагрузками от работающего бурового инструмента.

3. Породы средней устойчивости, способные сохранять устойчивость открытого ствола от 20 до 150 суток; состояние стенок скважины, сложенной этими породами, характеризуется упруго-пластичными напряжениями; воздействие бурового инструмента не оказывает заметного влияния на устойчивость стенок скважины длительное время.

4. Плотные, ненарушенные породы с устойчивостью более 150 суток.

Поглощающую способность горных пород оценивают коэффициентом фильтрации от 0,005 до 6500 м³/сут. Выделяют три группы пород, исходя из разрешающей способности буровых геологоразведочных насосов: с катастрофическим, сильным и частичным поглощением.

По наличию водопритоков геологический разрез разделяют на четыре группы пропорционально проценту водопритока, отнесенного к расходу промывочной жидкости: горизонты с очень сильным, сильным, частичным и несущественным водопритоком.

При опасности экологического нарушения массива необходимо каждый из экологически опасных факторов исключить, например, каждая отработанная горная выработка, водоносный горизонт или газоносный пласт должны быть изолированы.

Чувствительность горных пород к водоотдаче определяется их качественным изменением при контакте с водой; по этому свойству выделяют три группы пород: существенно изменяющие свое агрегатное состояние или выщелачивающиеся; изменяющиеся частично; водоустойчивые.

По температурному фактору выделяют три группы горизонтов: вечную мерзлоту (отрицательные температуры ствола скважины); горизонты со средним (0-60⁰) и повышенными (свыше 60⁰С) температурами.

По углам падения пород выделяют две группы: пологие и крутопадающие пласты.

В производственных условиях следует стремиться к постановке многофункциональных обсадных колонн, способных одновременно перекрывать несколько опасных для процесса бурения горизонта.

Составленный таким образом на основании целевых и геологических факторов предварительный проект конструкции скважины на втором этапе предусматривается упростить. Упрощение проводится за счет изучения района ведения работ, внедрения в практику буровых работ передовой технологии, совершенствования организации труда, повышения квалификации буровиков.

Для обозначения конструкций скважин в практике буровых работ применяется их буквенно-цифровая характеристика; рекомендуется шифр, включающий:

• глубину скважины (проектную или фактическую), м;

• способ бурения на конечной глубине (А – алмазными коронками, Т – твердосплавными коронками, Г – гидроударниками, П – пневмоударниками, Ш – шарошечными долотами, АС – комплексами ССК или КССК, АГ – гидроударниками с алмазными коронками);

• конечный диаметр скважины (46, 59, 76, 93), мм;

• сложность конструкции скважин по числу обсадных колонн (I, II, III, БО – без обсадки);

• глубину спуска, диаметр и тип обсадных колонн;

• диаметр, вид бурения и глубину каждой ступени открытого ствола.

Примеры.

1. Шифр конструкции скважины проектной глубиной 500 м алмазного бурения двухколонной конструкции – первая (считая сверху) колонна на глубину 50 м из труб диаметром 89 мм ниппельного соединения, вторая – до глубины 150 м из труб диаметром 73 мм ниппельного соединения, конечный диаметр скважины 59 мм:

500 А 59 П 50 (89Н) 150 (73Н).

2. То же, но последняя колонна из труб безниппельного соединения, бурение открытого ствола комплексом ССК:

500 АС 59 П 50 (89Н) 150 (73БН).

3. Шифр конструкции скважины глубиной 1520 м твердосплавного бурения конечным диаметром 76 мм трехколонной конструкции – третья колонна длиной 50 м составлена из труб ниппельного соединения диаметром 108 мм опущена «впотай» на глубину 350 м; вторая колонна – до глубины 200 м из труб ниппельных заготовок диаметром 146 мм; первая колонна (направляющая труба) ниппельного соединения диаметром 168 мм опущена до глубины 17 м; открытый ствол скважины имеет ступенчатую форму, причем до глубины 917 м бурение велось шарошечными долотами диаметром 93 мм:

1520 Т 76 III 17(168Н) 200 (146Н3) 350(108Н/50) 93Ш917.

Учитывая определенную сложность проектирования рациональной конструкции скважины и многообразие условий бурения, рекомендуется на каждую сложную конструкцию составлять отдельный проект, иметь экспертное заключение и строго следить за выполнением проекта. При этом проекты скважин, бурение которых предусматривается в экстремально сложных по заданию или геологическим условиям обстоятельствам (сверхглубокие скважины, многократные пересечения горных выработок или карстовых образований и т.д.), должны обязательно рассматриваться и обсуждаться компетентными лицами и утверждаться техническим руководителем предприятия.