Виды бурения при геологоразведочных работах

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Ручное бурение - бурение, проводимое с применением ручного инструмента, выполняется непосредственно физическим трудом. Применяется в труднодоступных, и отдаленных районах, при незначительных объемах работ, небольшой глубине, в породах мягкой и средней твердости. Два способа: вращательный и ударный. При вращательном бурении используется буровой снаряд состоящий из змеевика или ложкового бура и бурильных труб, переходник (муфта). Процесс бурения скважины начинается с закрепления на первой буровой штанге бура. К штанге так же крепится ворот, с помощью которого колонне придается вращательное движение. Двое вращают колонну, третий поднимает всю конструкцию для удаления породы. Порода при каждом обороте бура поднимается по лезвию, в его внутреннюю полость, вытесняя уже имеющуюся. Буровой снаряд для ударного бурения: долото, ударная штанга, обычные штанги или желонка. Снаряд приводится в движение ручным способом или с помощью лебедки. После каждого удара поворачивается на 20-40 градусов. Периодически в скважину подливают воду.

Не допускать бурения без вышек на глубину свыше 15 м и длины свечи более 4,5м. Запрещается: состовлять свечи, длина которых выше высоты вышки, поддерживать трубы ключами при спуске и подъеме штанг лебедкой; становится ногами на балансир; поддерживать руками ударную штангу или забивную головку во время ударов.

2.Спуско-подъёмные операции в разведочном бурении производятся в процессе углубления скважины.

Кроме обеспечения функции подъема из скважины и спуска в скважину бурового инструмента оборудование для спуско-подъемных операций используется для устранения прихватов и затяжек снарядов, а в некоторых случаях - для снятия излишней осевой нагрузки в процессе бурения.

Механизмы разворота - механизмы для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений бурового оборудования (РТ-1200). Колонну пропускают через центральное отверстие в корпусе вращателя или в центраторе и подвешивают на подкладной вилке. Хвостовик вилки удерживает колонну от проворачивания. При включении электродвигателя водило вращает ведущую вилку и свинчивает или развинчивает резьбовое соединение.

Элеватор является грузоподъёмным приспособлением, которое служит для захвата и поддержания на весу колонны бурильных труб, соединенных двухпрорезными ниппелями или замками.Бывают обычные и полуавтоматические. Обычные требуют участия верхового рабочего, который снимает элеватор, направляет свечу на подсвечник, при спуске - надевает элеватор обратно. Поэтому при бурении скважин глубиной 700-900 м. применяют полуавтоматические элеваторы - без верхового рабочего.

3. ОСВЕЩЕНИЕ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ - обеспечение необходимой освещённости горных выработок с помощью искусственных источников света. По правилам ТБ освещенность в выработках должна составлять: в забоях - 30 люкс, на складах ВМ - 50, в разминовках - 10, в насосных камерах - 30. Горные выработки освещаются стационарными и переносными светильниками. Для стационарного освещения применяют электрические светильники (напряжение должно быть 127 В): рудничные в нормальном исполнении для выработок не опасных по пыли и газу, и повышенной надежности (опасных по пыли и газу); во взрывоопасном исполнении ВЗ (опасных по газу, нефтевыделению и пыли особенно); люминесцентные светильники (нормальные и взрывобезопасные). К переносным светильникам относятся: ацетиленовые, бензиновые, аккумуляторные. Для шахт, опасных по газу и пыли, светильники выпускаются в взрывобезопасном исполнении. Для индивидуального освещения чаще всего применяют аккумуляторные лампы; ручные и головные (выдаются каждому рабочему в выработке).

4. УДАРНОЕ БУРЕНИЕ - способ бурения, при котором разрушение породы происходит под действием ударов падающего на забой скважины бурового снаряда либо ударов по снаряду, стоящему на забое. Инструменты: долота (плоские, двутавровые, крестовые, пирамидальные, эксцентричные) иногда с применением расширителя, рабочие ножницы для отрыва бурового инструмента от забоя, желонки (с плоским, шариковым и полусферическим клапанами), буровой снаряд (из долота, ударной штанги, ножниц, канатного замка и каната), затяжная рещотка. Используется в основном в мягких и рыхлых отложениях с обломочными включениями, а также скальных породах до глубины 100 и более метров. Разрушение пород носит характер дробления, раздавливания и рыхления. Разрушение достигается сбрасыванием снаряда массой 500-2500 кг с высоты 300-1000 мм с частотой 45-60 уд/мин. Канат в скважине с буровым инструментом на конце получает возвратно-поступательные вращательные движения, долото наносит удары по забою. В момент подъёма снаряда под действием упругости каната происходит его поворот на 20-50°, что обеспечивает обработку всей площади забоя. После накопления шлама на забое включают в работу инструментальный барабан и извлекают рабочий инструмент. Очистка забоя от шлама производится посредством обычной или поршневой желонки, которая в песках и галечниках применяется также и для бурения.

5. МОРСКОЕ БУРЕНИЕ - разновидность буровых работ, выполняемых на акваториях Мирового океана и внутренних морей с целью поиска, разведки и разработки нефти, газа и других полезных ископаемых, а также инженерно-геологических изысканий и научных исследований. Применяется для поиска твёрдых полезных ископаемых, инженерно-геологических и структурно-картировочных изысканий, научных исследований (неглубокое бурение), для поиска и освоения нефтегазовых ресурсов Мирового океана, с целью изучения строения земной коры (глубокое 500 м). Морское бурение осуществляется со стационарных гидротехнических сооружений (дамбы, искусственные острова, нефтяные платформы)) и плавучих буровых установок (крупные льдины, корабли). По технологии закачивания скважин различают морское бурение с надводным (производится со стационарных гидротехнических сооружений) или подводным расположением устья скважины (с буровых суден, самоподъемные буровые установки, льдин). Техника и технология бурения скважин с подводным расположением устья имеют ряд отличий от техники и технологии бурения на суше.

После забивки в морское дно направления, играющего роль сваи, на нём устанавливают донную плиту, на которой с помощью водолазов или направляющих канатов монтируют подводный устьевой буровой комплекс.

6. В настоящее время основным способом проходки подземных выработок является взрывной. При проходке в сплошном забое выработки бурят врубовые и отбойные шпуры. Врубовые шпуры образовывают дополнительные плоскости обнажения (вруб), что дает больший эффект при взрыве. Отбойные шпуры образовывают проектный контур выработки. Взрывание зарядов во всех шпурах производится в порядке их нумерации. Порядок взрывания в горизонтальных выработках: вруб, внутренние ряды отбойных шпуров, боковые оконтуривающие шпуры, верхние и нижние шпуры. В вертикальных: вруб, концентрическими кругами отбойные шпуры, угловые шпуры. Время на подготовку и производство взрыва не должно превышать 15 мин.

7. ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ - погружная машина, преобразующая гидравлическую, пневматическую или электрическую энергию, подводимую с поверхности, в механическую работу породоразрушающего инструмента (долота) при бурении скважин. Энергия к забойному двигателю подводится от источника по колонне бурильных труб или кабелю. Преобразование подведённой энергии в механическую работу осуществляется в рабочих органах забойного двигателя. По типу движения, сообщаемого породоразрушающему инструменту, различают забойные двигатели вращательные (турбобур, винтовой забойный двигатель и электробур) и ударные (гидро- и пневмоударник), по виду энергоносителя - гидравлические, пневматические и электрические, по особенностям породоразрушающего инструмента - для бурения сплошным забоем и колонковые, по конструкции - одинарные, секционные, шпиндельные, редукторные и т.п. Забойные двигатели ударного типа сообщают долоту возвратно-поступательные движение. Основным рабочим органом такого забойного двигателя является поршень-молоток, энергия удара которого передаётся долоту.Особенно эффективно применение забойного двигателя при бурении наклонно направленных скважин. Наибольшее использование имеют в бурении на нефть и газ.

8. Ликвидационное тампонирование - полная постоянная герметизация ствола скважины, с целью избежания проникновения вод по скважине под основание будущего сооружения или в горные выработки в период эксплуатации месторождения. Ликвидация применяется в скважинах: Пришедших в негодность, не подлежащих восстановлению Заброшенных или не планируемых для эксплуатации Поисковых или разведочных объектов Поглощающих скважин Неправильных конструкций или не предполагающих ремонта.

В глинистых породах применяют вязкую глину, а в скальных и полускальных - бетон. Шарики глины бросают через устье в скважину, трамбуют . Доставку бетона в скважину производят с помощью загрузочных желонок.

9. БУРЕНИЕ УДАРНО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ - способ бурения, при котором разрушение п. на забое происходит под комбинированным воздействием ударов и вращения, передаваемых породоразрушающему инструменту. Вращение осуществляется от двигателя. Ударные импульсы генерирует пневмоударник. Применяется при ведении горных работ для бурения шпуров и скважин глубиной 25-50 м, диаметром от 40 до 850 мм и при поисках и разведке месторождений для бурения скважин глубиной до 2000 м, диаметром 59-151 мм. При горных работах для ударно-вращательного бурения шпуров используют тяжёлые пневматические бурильные молотки на каретках, скважин - поверхностные пневмо- и гидроударные машины; для бурения геологоразведочных скважин - погружные гидро- и пневмоударники. Осевая нагрузка и крутящий момент передаются с поверхности через колонну бурильных труб породоразрушающему инструменту (коронки и долота с лезвийными и штыревыми твердосплавными вставками, шарошечные долота и коронки, армированные сверхтвёрдыми материалами и алмазами).

10. ПРОМЫВКА СКВАЖИН - циркуляция промывочных жидкостей при бурении, применяется с целью очистки забоя от шлама и транспортирования его на поверхность или к шламосборникам, передачи энергии забойным двигателям, охлаждения и смазки породоразрушающего инструмента, закрепления неустойчивых стенок скважины. Различают два вида промывки: прямую (струя поступает в систему штанг, проходит через буровой снаряд на забой и поднимается в кольцевом зазоре между стенками скважины и буровым снарядом) и обратную (струя поступает в скважину и, пройдя под торец бурового снаряда, выходит на поверхность по колонне штанг). При бурении скважин используют следующие промывочные жидкости: глинистые растворы, техническую воду, эмульсии. В скважину опускают шланг, через который с поверхности, с помощью специальной помпы, подается промывочная жидкость под высоким давлением. Она выносит шлам на поверхность через эксплуатационную трубу.

ПРОДУВКА СКВАЖИН - используется когда для очистки забоя, выноса выбуренной породы на дневную поверхность, охлаждения долота вместо промывочной жидкости в скважину нагнетают газообразные агенты сжатый воздух, естественный газ и выхлопные газы двигателей?внутреннего сгорания. Продувка применяется в замерзших породах или тогда, когда нежелательно ее соприкосновение с водой.

Процедура производится специальными приспособлениями - эрлифтами - это обычный компрессор со шлангом, который закачивает в скважину воздух под давлением 10-15 атмосфер. Давление, создаваемое воздухом в стволе скважины, выталкивает выбуренную породу на поверхность.

11. Искривление ствола скважины подразделяется на два вида: естественное и искусственное. Естественным называют самопроизвольное отклонение ствола от своего проектного направления, искусственным - принудительное искривление ствола в заранее заданном направлении с помощью специальных технических средств - отклоняющих компоновок низа бурильной колонны. Элементы искривления замеряют специальной аппаратурой. Приборы для измерения кривизны делятся на: приборы, замеряющие только угол кривизны, универсальные приборы (инклинометры), замеряющие угол кривизны и направление этой кривизны. Чаще всего полное измерение искривления скважины производится каротажными станциями. Приборы с плавиковой кислотой: для фиксирования положения уровня жидкости, по которому определяют угол наклона, используют химическое воздействие плавиковой кислоты на стекло. Инклинометр: фиксация положения измерительных частей прибора в скважине происходит путем арретирования магнитной стрелки и отвеса. Гироскопы: действие основано на свойстве быстровращающегося предмета устанавливать ось вращенияв строго определенном положении - в плоскости астрономического меридиана.

12. Геологическая документация при геологоразведочных работах представляет точную и систематическую фиксацию наблюдений в естественных и искусственных обнажениях, горных выработках и буровых скважинах.

Формы первичной геологической документации включают:

1) полевые книжки или дневники;

2) журналы документации горных выработок (пикетажные книжки) - шурфов, канав, расчисток, траншей, карьеров, штолен, квершлагов, восстающих и др.;

3) первичную документацию керна буровых скважин;

4) формы регистрации каменного материала - журналы образцов, проб и др.;

5) этикетки;

6) зарисовки обнажений, горных выработок, керна буровых скважин, отдельных деталей геологических тел и др.;

7) фотографии естественных и искусственных обнажений и их деталей;

8 ) специальные формы для радиометрических, геохимических и других наблюдений.

Сюда же относят каменный материал (образцы, штуфы и др.), керн, шлихи, шлам, муть и т.д.

Общие правила заполнения форм первичной геологической документации:

1) все записи должны быть максимально разборчивы и производятся простым карандашом ТМ-2М, в крайнем случае шариковой ручкой, использование химических карандашей, фломастеров и др. не разрешается;

2) записи должны иметь одинаковую форму и последовательность перечисления признаков описываемого объекта;

3) во всех формах документации оставляются поля с внешней стороны листа во избежание затирания, а записи ведутся только на одной стороне листа;

4) запрещается стирать записи, их можно только зачеркивать одной линией;

5) все данные о номерах наблюдений, образцов, проб и др., об элементах залегания выделяются из текста отдельной строкой или условным знаком, если для них не предусмотрена фиксация в специальных графах формы документации;

6) все страницы дневников, пикетажных книжек и других сброшюрованных форм документации должны иметь сквозную документацию.

Документацию желательно вести в двух экземплярах. Она относится к документам строгой отчетности и ответственного хранения. Все записи и зарисовки, выполненные непосредственно в горных выработках, переписываются и перерисовываются начисто в тот же день. Первичная документация разведочных выработок ведется по установленным стандартным документаци-онным формам. Журналы, реестры и другая первичная геологическая документация должны быть сшиты, переплетены, пронумерованы и скреплены печатью партии или экспедиции.На крупных месторождениях, которые разведываются по частям, нумерацию обнажений и горных выработок можно производить по участкам. Но лучше использовать дополнительный индекс и исключить путаницу между выработками с одинаковыми номерами. В основу новой нумерации можно положить нумерацию выработок стадии поисковых работ, те номера выработок проходимые в процессе разведки, продолжают номера поисковых выработок. 

13. БУРЕНИЕ с копром и лебедкой

Бурение скважин станками вращательного бурения. На двух лыжах станка, соединенных на концах и посередине поперечными планками, установлен копер. Трубы копра на верхнем конце соединены поперечной планкой, на которой закреплен конец каната и блок. С боков и с задней стороны копер имеет укосины. Между трубами копра с помощью лебедки и каната передвигается буровой агрегат. Он состоит из электродвигателя 2 и редуктора 3 с патроном. Электродвигатель и редуктор смонтированы на общей раме 4, к которой прикреплены направляющие лапы, охватывающие трубы копра. Справа у копра смонтирован щиток управления. За копром, на средней части лыж, укреплено шагающее устройство, а на заднем конце лыж - лебедка и электродвигатель для лебедки и шагающего устройства.

Спуско-подъемные операции при бурении производятся с помощью электрической лебедки. Барабан лебедки насажен на вал свободно на втулках.

14. Шнековое бурение применяется при сейсморазведке, инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях, геологической съемке, поисках и разведке разных полезных ископаемых на глубину до 50-80 м диаметром от 60 до 400 мм и мягких и рыхлых породах I-IV категории по буримости. При /гом способе бурения породы разрушаются долотом, а ее транспортирование осуществляется шнеками. Шнек, ввинчиваясь в разрушенную долотом породу, как винт в гайку, поднимает ее к устью скважины. Подъем породы происходит за счет разности скоростей вращения шнеков и породы. Преимущества шнекового бурения - высокая механическая скорость (до 40-80 м/ч), незначительные затраты времени на монтажно-демонтажные работы и вспомогательные операции; возможность отбора керна при использовании колонковых шнеков; большой диаметр скважины; отсутствие промывочной жидкости. Недостатки шнекового бурения - большой расход мощности, небольшие глубины бурения и только в мягких породах, трудность проведения качественной геологической документации. Буровой инструмент Буровой снаряд шнекового бурения состоит из колонны шнеков, иногда нескольких утяжеленных шнеков и долота. При отборе ненарушенных образцов в состав бурового снаряда включается колонковый шнек и специальное колонковое долото.

15. Геологическая документация - это фиксация в определённой форме и обработка результатов геологических наблюдений. Значение геологической документации разведочных выработок очевидно, поскольку возможность повторных наблюдений часто исключается. Забои выработок после их крепления, обрушения, выветривания, керн после отбора проб не сохраняются в том состоянии, в котором они наблюдались.

Документация - ответственная операция при изучении геологического материала. Важно следить за качеством документации, поскольку ошибочные выводы из-за некачественной документации исправить часто становится невозможным. Геологическая документация должна быть тщательно составленной, предельно точной, по возможности компактной, краткой, без ненужных деталей, но в то же время она должна отражать существенные наблюдения и факты. На получение исходного материала затрачиваются крупные средства, поэтому проведение геологической документации должны выполнять квалифицированные опытные специалисты. Документация должна быть объективной, иначе она искажает действительность и приводит к ошибочным выводам. Совершенно недопустимо подчинять документацию предвзятым, ранее сложившимся геологическим представлениям.

16. Строительство подземного сооружения должно быть обеспечено искусственной непрерывно действующей вентиляцией. Использование естественной вентиляции подземных выработок допустимо только в период организации искусственной вентиляции на расстояние, не превышающее 10 и 45 м

Проект вентиляции при строительстве подземного сооружения должен содержать план горных работ, где показано размещение вентиляционного оборудования, а также направления движения и объемы воздуха, и пояснительную записку, в которой приводят: расчеты количества воздуха, необходимого для проветривания отдельных выработок и сооружения в целом, и тепла для подогрева воздуха в зимний период; расчет и выбор вентиляционного оборудования, его ведомость и спецификацию; расчет экономических показателей вентиляционной системы.

Для проветривания тупиковых выработок и камер площадью поперечного сечения применяют вентиляторы с трубами, а при площади поперечного сечения выработок более 150 м2 и длине более 150 м следует проектировать сквозную вентиляцию при помощи штолен, стволов, фурнелей, сбоек. Проходческие работы в глухих забоях обеспечивают воздухом для проветривания при помощи трубопроводов, отбирающих воздух у последней сбойки.

17. ВРАЩАТЕЛЬНОЕ БУРЕНИЕ- способ сооружения скважин путём разрушения горной породы за счёт вращения прижатого к забою породоразрушающего инструмента (долото, коронка).

Основные разновидности вращательного бурения, используемого для сооружения исследовательских и эксплуатационных скважин, - роторное бурение (вращение передаётся инструменту через бурильную колонну ротором, установленным в буровой вышке), турбинное бурение (вращение инструмента двигателем-турбобуром непосредственно на забое), роторно-турбинное бурение (вращение инструмента турбобуром, установленным в забойном агрегате, вращаемом через колонну ротором),реактивно-турбинное бурение (вращение инструмента турбобуром, агрегат вращается от реактивных моментов), электробурение (вращение инструмента электромотором непосредственно на забое), бурение объёмным двигателем (вращение инструмента винтовым гидравлическим двигателем на забое). Процесс вращательного бурения заключается в том, что буровым станком производится вращение буровой трубы имеющей на своем конце долото той или иной формы. Для удаления частиц породы по мере углубления долота скважина непрерывно промывается глинистым раствором или водой.

18. Извлечение заключения и документация керна и шлама.

Керн - образец горной породы, извлеченный из скважины посредством специально предназначенного для этого вида бурения. Часто представляет собой цилиндрическую колонку (столбик) горной породыдостаточно прочной, чтобы сохранять монолитность.

Буровой шлам - водная суспензия, твёрдая часть которой состоит из продуктов разрушения горных пород забоя и стенок скважины, продуктов истирания бурового снаряда и обсадных труб, глинистых минералов (при промывке глинистым раствором).

Привязка керна к разрезу скважины производится периодическими промерами бурового инструмента, результаты которых заносятся в геологический журнал и оформляются соответствующим актом.

Герметизация керна. Керн, отобранный для прямой оценки остаточной водо- и нефтенасыщенности, должен быть тщательно и немедленно после извлечения герметизирован. Герметизация обеспечивает сохранность в кернах содержания воды и нефти. Образцы, отобранные при бурении на безводном растворе, погружают под уровень бурового раствора. При этом они снабжаются металлическими этикетками, которые прикрепляются с помощью металлической проволоки. Образцы, отобранные с применением растворов на водной основе, герметизируются в последовательности: полиэтиленовый мешок, марля, пропитанная расплавленным парафином, парафин. Все операции при герметизации керна необходимо выполнять быстро; для контроля ведут хронометраж, отмечая время начала и конца каждой операции.

Регистрация и нумерация керна должны проводиться в строгом соответствии с порядком извлечения его из колонковой трубы.

Керн плотно укладывают в ящики по порядку номеров, соблюдая его ориентацию и отмечая специальными перегородками начало и конец долбления. Разрушенный керновый материал собирают в полотняные (или полиэтиленовые) мешочки, которые завязывают и укладывают в последовательности извлечения вместе с неразрушенным керном. Разбитый негерметизированный керн при укладке совмещается по плоскости раскола. Укладку производят в направлении слева направо, на ящиках обязательно должны быть нанесены стрелки и написаны интервалы долбления. Запрещается укладка керна в два и более рядов в одну секцию ящика

19.Ликвидационное тампонирование. В зависимости от геологических условий и места расположения ствола скважины ее тампонируют по всей глубине или только нижнюю часть ствола. Для ликвидационного тампонирования в глинистых породах применяют вязкую глину, а в скальных и полускальных бетон. Тампонажный материал - из вязкой глины и 6% песка, влажность должна быть минимальной, чтобы масса его обладала свойством набухать в скважине. Для приготовления бетона применяют цемент, который в равных долях с песком и гравием перемешивают и разбавляют водой до консистенции жидкого теста. Доставка бетона в скважину производится с помощью загрузочных желонок.

20. Экскаваторные работы. Экскаватор представляет собой сложную машину, с помощью которой производятся выемка, погрузка горной массы и другие земляные работы.Применяются для проходки канав и траншей в породах 1-6 категорий по добываемости. К одноковшевым экскалаторам относятся: прямая механическая лопата, обратная мех. лопата, драглайн(для работ с породами различной крепости), грейфер и др. На выбор типа экскаватора влияет ряд факторов: физ-механическоесвойства пород, водообильность, наличие валунных отложений; рельеф местности величина продольных и боковых уклонов, масштаб и характер работ. Проходка разведочных канав и траншей осуществляется одноковш. Экск.

Скреперы применяются как проходческие машины для разрыхления и перемещения пород 1-6 категорий и как транспортирующие машины в породах любой категории. Подразделяются на самоходные, прицепные и канатно-скреперные установки. Самоходные и приципные скреперы применяются при проходке канав и траншей, планировке трассы канав и траншей, устройстве дорог, отсыпке дамб, планировке площадок под буровые и др сооружения. Канатно скреперные установки предназначены для проходки канав и траншей и для уборки породы из подземных выработок.

Мех. шурф раб. Бурение является наиболее совершенным способом проходки шурфов в нескальных породах. К преимуществам этого способа относятся: комплексная механизация проходческих работ (разрушение породы в забое шурфа и выдача ее на поверхность);снижение трудоемкости крепления шурфа (устойчивость выработки круглого сечения,применение стандартного крепления); мобильность доставки и монтажа бурового оборудования ( агрегат собирается на автомашине или прицепе). К недостаткам относятся: необходимость устройства рабочей площадки,трудоемкость отвальных работ.

21. Вибрационное бурение скважин применяется преимущественно при инженерногеологических изысканиях, а также при разведке россыпных месторождений, газовой разведке на нефть, глубинной эманационной съемке в относительно нетвердых породах I - IV категории по буримости.

Различают две разновидности вибрационного бурения: чисто вибрационное и ударно-вибрационное. В первом случае инструменту сообщаются вибрационные нагрузки от вибратора, во втором - ударные импульсы высокой частоты от вибромолота.

Сущность вибрационного бурения заключается в следующем. Буровой снаряд, подсоединенный к вибромеханизму, поднимается лебедкой буровой установки или автокраном в вертикальное положение, устанавливается на грунт и ему сообщаются вибрирующие нагрузки или удары высокой частоты. Под влиянием вибрирующих нагрузок частицы породы, расположенные в непосредственной близости от бурового снаряда, приводятся в колебательное движение и отделяются от массива. Опыт показывает, что наилучшую вибробуримость имеют сильно увлажненные супеси и суглинки, худшую-тугопластичные глины и плотные пески, наиболее плохую - крупнообломочные и насыпные грунты.

Буровой снаряд для вибробурения состоит из бурильных труб и породоразрушающего инструмента. В качестве породоразрушающих инструментов наиболее часто применяют зонды, стаканы, грунтоносы, желонки

Для бурения вибрационным методом, также используются специальные самоходные буровые установки на базе автомобилей (реже на базе трактора или прицепа) с собственным источником энергопитания.

22. Аварии, ликвидация, ловильный инструмент

Аварией при бурении называется такое состояние скважины,при котором ее углубление прекращается из-за непредвиденного нарушения нормального хода производственного процесса.Прихват - это такая авария, при которой находящуюся в скважине бурильную колонну нельзя извлечь без проведения дополнительных работ. В настоящее время это самый многочисленный и тяжелый вид аварий. Происходит в результате заклинивания низа бурильной колонны при ее спуске в призабойной зоне. Так же основное число прихватов вследствии прилипания бурильной колонны к стенкам скважины происходит там, где бурение ведется в породах, склонных к набуханию , с применением некачествинных глинистых растворов. Ликвидация: приступают к расхаживанию бурового снаряда и восстановлению циркуляции жидкости. Если образовалась пробка и невозможно продавить ее давлением насоса, в скважину опускают обсадные трубы меньшего размерадля размывания этой пробки. Обрыв бурильных труб. Немедленно поднимают верхнюю оборвавшуюся часть колонны и по нижнему торцу трубы устанавливают характер обрыва. После выяснения характера обрыва подбирают соответствующий ловильный интрумент и приступают к ликвидации аварии. Аварии с обсадными трубами. Чаще всего эта авария происходит изза отвинчиваня низа обсадной колонны , вследствие трения бурильных труб о внутренние стенки обсадных труб. На буровой должен быть полный набор ловильного инструмента: метчики(для ловли труб , с помощью верхней цилиндрической резьбы соединяется с бурильными трубами, ввинчивается под давлением в них), колокола(для ловли оставшейся в скважине колонны за верхний конец трубы), овершоты(применяется для захвата и подъема оборвавшегося и неприхваченного инструмента из скважины), ловушки,труболовки, фрезеры, домкраты. бурение ручной ударный скважина

23. Бурение скважин горных выработок

При колонковом способе бурение ведется кольцевыми твердосплавными и алмазными коронками. При бескерновом бурении уголь и некрепкие породы разрушают коронками с режущими твердосплавными вставками, более крепкие породы перебуриваются алмазными коронками.

При бурении с промывкой (продувкой) штыб или шлам выносится из скважины потоком воды (воздуха). Одновременно происходит охлаждение резцов породоразрушающего инструмента.

Бурильные трубы, соединяющие станок и коронку в сборе с остальным буровым инструментом, образуют буровой снаряд, служащий для передачи на коронку вращения и одновременно являющийся каналом для подачи промывочной жидкости к забою скважины.

· поиск скважины или стволов, пробуренных с поверхности;

· тушения подземных пожаров;

· горноспасательных мероприятий;

· разгрузки от давления подготовленного к выемке угольного массива;

· спуска материалов;

· прокладки кабеля, трубопроводов, линий связи;

· тампонажа пород путем нагнетания растворов на основе БСС (быстросхватывающихся смесей);

· дренажа подземных вод;

· выбуривания угля при проведении уклонов, бремсбергов, разрезных печей, пластовых штреков и т.д.;

· расширения ранее пробуренных скважин;

· проведения геофизических и маркшейдерских работ.

· 24) Ликвидация и консервация горной выработки.

· Ликвидируемые вертикальные горные выработки, имеющие выход на поверхность (стволы, шурфы и скважины диаметром 200 мм и более), должны полностью засыпаться негорючими, нетоксичными материалами (кроме глины), а затем перекрываться железобетонными полками. На время ликвидации выработок устья их должны ограждаться.

· Устья ликвидируемых наклонных выработок, имеющих выход на земную поверхность, должны быть закрыты не менее чем двумя кирпичными, каменными или бетонными перемычками, без извлечения крепи между перемычками и засыпкой участка между ними негорючими и нетоксичными материалами.

· Устья ликвидируемых выработок должны быть ограждены водоотводными канавами, а при необходимости принимаются дополнительные меры против затопления действующих горных выработок.

· Ликвидированные горные выработки должны быть своевременно отражены на планах горных работ.

· Консервация - временная остановка горных и других связанных с ними работ с обязательным сохранением возможности приведения основных горных выработок и сооружений в состояние, пригодное в последующем для их эксплуатации или целевого использования для нужд народного хозяйства. Основанием для консервации служат изменения в горно-геологических, гидрогеологических или технико-экономических условиях разработки месторождения: например, изменение государственных кондиций на разрабатываемое полезное ископаемое, отсутствие потребителя на него. Различают т.н. сухую и мокрую консервации.

· 25) Тампонированием скважины называется комплекс работ по изоляции отдельных ее интервалов. Тампонирование осуществляется с целью предотвращения обвалов скважины и размывания пород в пространстве за обсадными трубами, разделения водоносных или других горизонтов для их исследования, перекрытия трещин, пустот, каверн, для ликвидации водопроявлений, поглощения промывочной жидкости при бурении.

· Применяют постоянное и временное тампонирование. Постоянное тампонирование проводят на длительное время. При постоянном тампонировании околоствольное пространство изолируется от ствола скважины. Временное тампонирование предназначается для изоляции отдельных горизонтов и проводится на срок испытания скважины.В качестве тампонажных материалов используют глину, цемент, глиноцементные смеси с наполнителями, быстро схватывающиеся смеси (БСС), битумы и смолы.Тампонирование глиной применяют при бурении неглубоких разведочных или гидрогеологических скважин.

· Тампонирование с помощью цемента называется цементированием скважин. Цементирование используют при бурении скважины на воду, нефть, газ и в случаях, когда необходимо получить прочный и плотный тампон на весьма продолжительное время.

· Временное тампонирование скважин производится на непродолжительный период проведения раздельного исследования водоносных (нефте- и газоносных) горизонтов.

· Для разобщения отдельных участков скважины, подвергаемых исследованиям (откачки, нагнетания), используют специальные тампоны, называемые пакерами. По принципу действия различают пакеры простого и двойного действия. Пакеры простого действия разделяют скважину на два изолированных друг от друга участка, а двойного действия - на три.

· 26) Крепление скважин - процесс укрепления стенок буровых скважин обсадными трубами и тампонажным раствором. Наиболее распространено крепление скважин последовательным спуском и цементированием направляющей колонны, кондуктора, промежуточной и эксплуатационных колонн. Промежуточная и эксплуатационная колонны могут быть спущены целиком, секциями и в виде потайных обсадных колонн, которые, как правило, входят в башмак предыдущей колонны и в процессе проводки скважины могут быть наращены до устья.

· Крепление скважины проводят с различными целями: закрепление стенок скважины в интервалах неустойчивых пород; изоляция зон катастрофического поглощения промывочной жидкости и зон возможных перетоков пластовой жидкости по стволу; разделение интервалов, где геологические условия требуют применения промывочной жидкости с весьма различной плотностью'; разобщение продуктивных горизонтов и изоляция их от водоносных пластов; образование надежного канала в скважине для извлечения нефти или газа или подачи закачиваемой в пласт жидкости; создание надежного основания для установки устьевого оборудования.

· 27) Глубокое бурение в отличие от бурения скважин обычной глубины характеризуется более высокими температурами (иногда свыше 200°С) и давлениями (горным, пластовым и поровым), наличием зон аномальных давлений, гидроразрывом, нефтегазоводопроявлениями. В этих условиях могут возникать различные осложнения - поглощение бурового раствора, прихваты бурильных труб, аномально высокие гидравлические сопротивления в затрубном пространстве, что вызывает падение проходки на долото и механической скорости с глубиной.

· Глубокое бурение осуществляется буровыми установками грузоподъёмностью 200-250 т, включающими 2-3 насоса с давлением нагнетания 25-32 МПа и гидравлической мощностью 500-900 кВт. При глубоком бурении применяют вращательный (в основном роторный, реже забойные двигатели) способ бурения, при этом скважина может быть пробурена одним из способов или попеременно различными способами.

· Перспектива развития глубокого бурения связана с применением гидромониторных долот с герметизированными маслонаполненными опорами и металлокерамическими насадками с внутренним проходным сечением, позволяющим получить скорость движения жидкости 100-150 м/с; с использованием высокопрочных труб, опорно-центрирующих и стабилизирующих, а также прихватоосвобождающих элементов

28. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЕ БУРЕНИЕ - способ вращательного бурения скважин, при котором горные породы разрушаются под воздействием стационарных высоконапорных струй промывочной жидкости (воды или бурового раствора) и механических породоразрушающих элементов.

· Гидромеханическое бурение осуществляется в основном по двум схемам. По первой схеме одной или несколькими струями прорезают канавку в массиве горных пород, выделяя центральную часть забоя, которая разрушается затем шарошечным долотом, по второй - струями на забое прорезают систему концентрических кольцевых канавок, перемычки между которыми разрушают безопорным долотом режуще-истирающего типа. Скорость гидромеханического бурения определяется эффективностью разрушающего действия высоконапорных струй, зависящей главным образом от давления жидкости, физико-механических свойств горных пород, угла наклона оси насадки, скорости перемещения насадки вдоль поверхности забоя. Давление жидкости, необходимое для гидромеханического бурения рыхлых слабосцементированных горных пород, 20-50 МПа, мягкой и средней твёрдости - 70-100 МПа, крепких - свыше 150 МПа. Рациональные окружные скорости перемещения насадок 10-40 см/с, осевые нагрузки на породоразрушающий инструмент 1-2 кН на 1 см диаметра инструмента.

· 29) Долота - основной элемент бурового инструмента для механического разрушения горной породы в процессе бурения скважины. По назначению различают 3 класса буровых долот: для сплошного бурения, колонкового бурения и для специальных целей (зарезные долота, расширители, фрезеры и др.).

· Вертлюг - важный элемент буровой установки, обеспечивающий свободное вращение буровой колонны с одновременным подводом промывочной жидкости в неё. Вертлюг устанавливается между талевой системой и буровым инструментом и предотвращает скручивание каната. Также вертлюг поддерживает весбурильной колонны.

· Буровой сальник соединяется с ведущей трубой и с нагнетательным шлангом и служит для подачи промывочных жидкостей во вращающуюся колонну труб. 

· БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ- основная составная часть бурильной колонны, предназначенная для спуска в буровую скважину и подъёма породоразрушающего инструмента, передачи вращения, создания осевой нагрузки на инструмент, транспортирования бурового раствора к забою скважины.

· Бурильные трубы соединяются между собой с помощью бурильных замков; в колонковом бурении применяют также ниппельные соединения.

· БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА - ступенчатый полый вал, соединяющий породоразрушающий инструмент (долото) с наземным оборудованием при бурении глубоких скважин (например, на нефть или газ).

· Бурильные замки предназначены для соединения труб. Замок состоит из замкового ниппеля (внешняя резьба) и замковой муфты (внутренняя).

· Обсадные трубы. Обсадные трубы служат для крепления неустойчивых стенок скважины, а также для изоляции одних пластов от других. При бурении используются бесшовные цельнотянутые обсадные трубы с гладкой внешней и внутренней поверхностью, которые соединяются с помощью ниппелей или труба в трубу. Обсадные трубы безнипельного соединения имеют резьбу того же профиля, но на одном конце трубы нарезается наружная резьба, а на втором - внутренняя. Обсадные трубы муфтового соединения имеют треугольную внешнюю резьбу на обоих концах.

· Шарнирные ключи для обсадных труб употребляют для свинчивания обсадных и колонковых труб, применяемых при геологоразведочном бурении.

· Подкладная вилка используется для свинчивания и развинчивания бурильных труб и удержания бурового снаряда на весу.

· Хомуты применяются для перемещения к устью скважины и подвешивания обсадной трубы или колонны труб, с захватом за гладкую часть трубы или под муфту. Хомут состоит из двух половин, облегающих поверхность трубы и стягиваемых по бокам болтами

· 30) Вращательный способ бурения характеризуется высокой производительностью, более низкой стоимостью буровых работ, возможностью бурения вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин. При вращательном способе бурения порода забоя истирается, ее режут или скалывают буровым инструментом, жестко закрепленным на нижнем конце вращающейся штанги. При бурении нефтяных и газовых скважин применяют исключительно вращательный способ бурения. При этом способе бурения скважина как бы высверлиливается непрерывно вращающимся долотом. Разбуренные частицы породы в процессе бурения выносятся на поверхность непрерывно циркулирующей струей бурового раствора или нагнетаемым скважину воздухом или газом.

· В зависимости от местонахождения двигателя вращательное бурение разделяют на роторное -двигатель находится на поверхности и приводит во вращение долото на забое при помощи колонны бурильных труб и бурение с забойным двигателем (гидравлическим или при помощи электробура)- двигатель перенесен к забою скважины и устанавливается над долотом.

· 31) Геологическая документация геологоразведочных выработок - основной исходный материал для составления геологических отчетов, подсчета запасов и промышленной оценки МПИ. + один из основных критериев оценки квалификации самого геолога.

· Это первый и, следовательно, самый ответственный этап в освоении геологической информации, полученной в ходе ГРР. Поэтому особое внимание и контроль за качеством. Неправильные выводы, сделанные при правильном ведении геологической документации, можно исправить путем их пересмотра, но неправильно составленную документацию исправить нельзя!

· Геологическое наблюдение включает описание отдельного объекта, при необходимости, зарисовку и (или) фотографирование, отбор проб и пространственную привязку.Вся первичная геол. документация после анализа подлежит сдаче в архив.

· 32) Водоотлив - удаление шахтных и карьерных вод из горных выработок. При подземной разработке различают главный водоотлив, предназначенный для откачки общешахтного притока воды, и участковый водоотлив - для перекачки воды из отдельных участков шахты к водосборникам главного водоотлива (реже непосредственно на поверхность земли). В редких случаях применяется центральный водоотлив, когда несколько шахт имеют общую водоотливную установку, и региональный, обеспечивающий водоотлив всего района в целом.

· Водоотлив по схеме откачки воды на поверхность разделяется на прямой, когда откачка воды из главного водосборника производится сразу на поверхность, и ступенчатый, когда из нижних горизонтов через стволы (реже скважины) вода перекачивается в промежуточные водосборники вышележащих горизонтов и затем на поверхность

Размещено на Allbest.ru