Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Классификация буровых скважин по целевому назначению

По целевому назначению буровые скважины подразделяют на три основные категории: геологоразведочные, эксплуатационные и тех­нические.

Первая категория — геологоразведочные скважины, проводимые для изучения месторождений полезных ископаемых или с целью изуче­ния геологического строения определенного района. Геологоразве­дочные скважины в зависимости от целевого назначения бывают сле­дующими:

1. Картировочные скважины бурят при проведении геологической съемки с целью обнажения коренных пород, по которым ведется геологическое картирование, в районах, где эти породы скрыты слоем наносов.

2. Поисковые — бурят с целью определения наличия или отсут­ствия в данном районе того или иного полезного ископаемого.

3. Разведочные — бурят с целью оконтуривания и определения запасов полезного ископаемого на данном месторождении.

4. Гидрогеологические — бурят с целью изучения подземных вод, условий их залегания, определения возможного дебита и химического состава.

5. Артезианские — являются разновидностью гидрогеологических скважин, пробуренных на напорные пластовые воды. Свое название они получили от древнеримского «Артезия» — провинции во Фран­ции, которая теперь именуется провинцией Артуа. В 1126 г. в этой провинции была пробурена первая в Европе буровая скважина на самоизливающуюся воду. Однако подобные скважины и колодцы были известны еще в глубокой древности в Китае и Египте.

6. Инженерно-геологические — бурят для вскрытия верхних горизон­тов земной коры с целью составления геологического разреза, испы­таний физико-механических свойств грунтов в скважине и отбора об­разцов грунтов с ненарушенной структурой для определения их свойств в лабораторных условиях для нужд промышленного и гражданского строительства.

7. Сейсмические — бурят при сейсмической разведке для проведе­ния подземных взрывов, в результате которых с помощью сейсмогра­фов определяют глубину и углы падения пластов.

8. Параметрические — бурят с целью измерения параметров гео­физических свойств горных пород и температуры в условиях естест­венного залегания пород и изучения глубинного строения возможных зон нефтегазонакопления.

9. Структурные — бурят с целью изучения геологических структур и элементов залегания (мощности, углов падения и простирания) пластов пород, для контроля и уточнения данных геологических и геофизических съемок.

10. Опорные — бурят в пределах площадей, геологическое строе­ние которых не освещено бурением, для геологической съемки, по­исков, регионального изучения глубинного геологического строения, изучения рудоносности или нефтегазоносности глубоких горизонтов.

Вторая категория — эксплуатационные скважины, буримые для извлечения из недр жидких (вода питьевая, минерализованная, нефть), газообразных и некоторых твердых полезных ископаемых. Сюда от­носятся:

1. Водозаборные скважины для водоснабжения городов, промыш­ленных предприятий, курортов, сельского хозяйства, железнодорож­ного транспорта и др.

2. Нефтяные и газовые —для добычи нефти и газа.

3. Скважины подземной газификации угля для получения горючих газов путем неполного сгорания угля непосредственно в массиве уголь­ного месторождения; получаемые газы используются как топливо или сырье в химической промышленности.

4. Скважины для добычи рассолов, залегающих в коллекторах зем­ной коры и служащих для выщелачивания из них различных солей: брома, иода и др.

5. Геотехнологические — бурят с целью гидродинамического разру­шения горных пород, содержащих полезные ископаемые, или с целью нагнетания в скважину растворов кислот, растворяющих минералы полезного ископаемого с последующим выносом его на поверхность.

Третья категория — технические скважины, проводимые для раз­личных технических целей.

1. Взрывные скважины для размещения в них зарядов взрывчатого вещества с целью отделения полезного ископаемого или породы от массива при производстве взрыва на открытых или подземных гор­ных работах. Шпурами называют взрывные скважины малых разме­ров: диаметром от 30 до 60 мм и глубиной до 5 м.

2. Стволы шурфов и шахт, пройденные в горных породах бурением.

3. Скважины для замораживания грунтов, пробуриваемые по коль­цу вокруг ствола будущей шахты для замораживания водоносных пород перед проходкой шахтного ствола и устранения тем самым затопле­ния водой шахты во время ее прохождения и возведения водоупор­ного крепления. Замораживание водоносных пород при этом осу­ществляют путем спуска труб в пробуренные скважины и циркуляции по этим трубам холодильных растворов.

4. Скважины для укрепления грунтов при строительстве путем нагнетания в трещиноватые породы цементного раствора, различных смол или жидкого стекла.

5. Водопонизительные, или дренажные, скважины предназначены для дренажа, т. е. осушения карьера, месторождения или участка под строительство путем снижения уровня подземных вод.

6. Водоспускные — для спуска воды из одного подземного горизон­та в другой при осушении горных выработок, а иногда и целых во­доносных пластов.

7. Нагнетательные — служат для организации нагнетания воды, воздуха или нефтяного газа в оконтуриваемую зону нефтяной залежи с целью оказать давление на нефть и улучшить приток нефти в этой залежи к эксплуатационной скважине.

8. Внутрипластовые — буримые из подземных выработок по пла­стам с целью их дегазации и обеспыливания угля при его выемке путем нагнетания воды через внутрипластовые скважины в угольный пласт для его увлажнения.

9. Вспомогательные — для вентиляции выработок, прокладки тру­бопровода с целью подачи сжатого воздуха от компрессора на земной поверхности к пневмомашинам, в горных выработках для спуска лесо­материалов, применяемых для крепления, тушения подземных пожа­ров и др.

Скважины специального назначения, которые бурятся для выполне­ния следующих задач:

— захоронение отходов вредных производств: токсичных, ядерных и т. п.;

— создание фундаментов, оснований, закрепление грунтов в кот­лованах и при строительстве транспортных магистралей и раз­вязок за счет применения буровых технологий: буро-набивные и шпунтовые сваи, стена в грунте, игло-фильтры в скважинах для водопонижения и др.;

— сооружение скважин-каналов для трубопроводов и инженер­ных коммуникаций и т. п.;

— решение экологических проблем за счет мониторинга химическо­го состава почв и грунтов в пределах крупнейших мегаполисов.

Целевые назначения буровых скважин могут объединяться либо изменяться во время производства буровых работ. Например, опорная скважина может объединять целевые назначения поисковой, струк­турной и параметрической скважин; поисковая или разведочная сква­жина на воду, нефть или газ может стать эксплуатационной и т. п.

В соответствии с классификацией буровых скважин по целевому назначению существуют следующие разновидности бурения скважин: разведочное, эксплуатационное и техническое.

По принципам разрушения горной породы бурение скважин мо­жет осуществляться следующими способами, принципиально отли­чающимися по своей физической природе.

Механическое бурение, или бурение скважин породоразрушающими инструментами, при котором разрушение горной породы осуществля­ется механическим воздействием породоразрушающего инструмента на породу забоя.

Достоинства механического бурения:

— возможность отбора натуральных образцов пород для составле­ния геологического разреза и для их всестороннего изучения;

— благоприятные условия для вскрытия и исследования водонос­ных и нефтегазоносных горизонтов;

— возможность бурить скважины в заданном направлении.

Благодаря перечисленным достоинствам механическое бурение

породоразрушающими инструментами получило повсеместное прак­тическое применение.

Недостатки механического бурения:

износ рабочих элементов породоразрушающих инструментов, при­водящий к необходимости его замены; этот недостаток привел к поиску других физических «бездолотных» способов разрушения горных пород при бурении;

низкий коэффициент использования энергии, уменьшающийся с увеличением глубины скважины, если двигатель расположен на по­верхности земли; этот недостаток привел к созданию забойных дви­гателей (турбобуров, электробуров), у которых двигатель установлен в скважине над породоразрушающим инструментом.

Механическое бурение породоразрушающими инструментами имеет много разновидностей. Их появление и развитие обусловлены теми задачами, которые ставились перед бурением скважин в данных гео — лого-технических условиях.

Гидродинамическое бурение, при котором разрушение горной по­роды осуществляется высоконапорной струей жидкости путем разру­шения или растворения породы забоя. Известны две разновидности гидродинамического бурения:

а) струя полностью разрушает забой и формирует ствол скважины. При этом для разрушения пород давление струи должно быть от 20 до 200 МПа, в зависимости от твердости породы. Способность струи раз­рушать породу возрастает при эрозионном и гидромоторном ее разру­шении, когда в водяную струю вводят абразивный материал (стальную дробь, кварцевый песок) в концентрации от 5 до 15 % по объему;

б) водяная струя частично разрушает и размягчает породу забоя, ствол скважины формируется долотом, имеющим гидромониторные насадки, увеличивающие скорость выхода струи. Эта разновидность получила практическое применение при бескерновом бурении гидро­мониторными долотами в мягких и рыхлых породах.

Термическое (огневое или огнеструйное) бурение, при котором раз­рушение горной породы происходит путем высокотемпературного теплового воздействия на породу. Высокая температура (около 2300 °С) создается при сгорании струи керосина в струе кислорода, выходящих из сопел огнеструйной горелки, опускаемой в скважину на трубах. Горелка охлаждается водой.

Свободному расширению нагретых участков породы забоя пре­пятствует противодействие ненагретых. Поэтому в породе возникают термические напряжения, вызывающие отслаивание от массива чешу­ек ее, которые выносятся отработанными газами и паром из зоны действия горелки вверх. Отсос из скважины газов и пара осуществ­ляется вентилятором. Огневое бурение применяют для бурения взрыв­ных скважин. Станки для огневого бурения проходят скважины диа­метром от 160 до 250 мм на глубину от 8 до 50 м. Производительность огневого бурения в кварцитах около 30 м/смену вместо 3—3,5 м/сме­ну станками ударно-канатного бурения. При геологоразведочных ра­ботах термическое бурение не применяют.

Термомеханическое бурение предусматривает ослабление прочности пород местным нагревом с последующим разрушением их обычным инструментом вращательного бурения.

Электротермическое бурение применяют в условиях Антарктиды для расплавления льда электронагревателями. Электротермобур при­способлен для бурения скважины во льду глубиной до 1000 м диамет­ром и до 300 мм с получением выхода керна льда до 100 %; мощность нагревателя до 8 кВт. Снаряд имеет насос для откачки воды, образую­щейся при расплавлении льда.

Взрывное бурение разработано А. П. Островским. При взрывном бу­рении разрушение горной породы забоя осуществляют под действием направленного взрыва. При ампульном взрывном бурении ампулы из пластмассы, заполненные компонентами взрывчатого вещества, через равные промежутки времени подаются к забою по трубам в потоке нагнетаемой промывочной жидкости.

При ударе о забой срабатывает взрыватель и ампула взрывается. Разрушенная в результате взрыва порода выносится струей промы­вочной жидкости с забоя на поверхность. Взрывным бурением про­бурена скважина глубиной до 2800 м в осадочных породах с подачей зарядов 300 шт./ч. Вследствие гидростатического давления, создавае­мого столбом жидкости на забой скважины, эффективность единич­ного взрыва уменьшается с глубиной. Взрывное бурение находится в стадии экспериментов и практического применения пока не полу­чило.

Электрофизические способы бурения объединяют группу методов, в основе которых лежит применение электрического тока для прямо­го разрушения горных пород. К ним относят:

электрогидравлический эффект, открытый Л. А. Юткиным,— явле­ние, заключающееся в создании импульсного высоковольтного разря­да (искры) в воде; электрическая искра имеет определенный объем;

и

она возникает мгновенно и с большой силой раздвигает жидкость, вызывая гидравлический удар, разрушающий породу;

электроимпульсный метод разработан проф. А. А. Воробьевым. При этом методе скважину заполняют жидкостью (например, трансформа­торным маслом), элекрическое сопротивление которой превышает электрическое сопротивление породы. К забою плотно прижимают два электрода и подают ток высокого напряжения, который проходит через породу. Электрический пробой сопровождается эффективным разрушением породы.

Были предложены и другие физические способы разрушения гор­ных пород для бурения скважин (ультразвуковой, плазменный, лазер­ный), находящиеся еще на стадии экспериментов.

Оставить комментарий