Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

При бурении горных ледников, температура которых по всей толще близка к температуре плавления льда («теплые» ледники), в качестве заливочной жидкости может быть использована полу­ченная в процессе плавления вода, так как ее замерзание в усло­виях «теплого» ледника процесс довольно длительный. Для буре­ния плавлением скважин в этих условиях с отбором и без от­бора керна были разработаны простейшие термобуровые снаряды. Основным элементом этих снарядов, как и снарядов для бурения «сухих» скважин, является проплавляющее забой и формирующее стенки скважины нагревательное устройство, состоящее из элек­трического нагревательного элемента, заключенного в герметич­ный корпус. Материал и форма нагревателя обеспечивают эффек­тивный отвод тепла к поверхности забоя и выдавливание талой воды под действием веса снаряда из зоны забоя.

Снаряд опускается в скважину на грузонесущем кабеле (часто одножильном), длина снаряда не превышает 2—3 м, мощность обычно от 1 до 2 кВт, а скорость бурения плавлением от 10— 15 м/ч в снежно-фирновой зоне до 3—10 м/ч во льду. К таким снарядам относятся разработанные в ДАНИИ и в ЛГИ различ­ные конструкции термоигл для проходки скважин без отбора кер­на и малогабаритных переносных колонковых термобуровых сна­рядов [2, 22], которые успешно используются для бурения на

Рнс. 4.11. Схема электротермобурового колонкового снаряда

ЭТБ-3.

I —короика; 2—кернорвательное устройство; 3 —выпускные отверстия; 4 — поршень; 5 —колонковая труба; 6 —заправочные штуцеры; 7—подпружинен­ный кабельный замок; 8—кабель.

ледниках Кавказа, Памира, Полярного Урала, Аркти­ческого архипелага скважин различного назначения для сейсмических, термометрических, гляциологиче­ских и других исследований. Так как скорость буре­ния плавлением ледовой толщи находится в прямой зависимости от ее физических и теплофизических свойств, большой интерес представляет использование скорости термобурения для расшифровки структур­ных и текстурных особенностей снежно-фирновых и ледовых отложений.

Для бурения плавлением скважин в умеренно хо­лодных ледниках с температурой до —20 °С в каче­стве заливочной жидкости широко используются раз­личные водные растворы антифризов. Так, в 1972 г. в ДАНИИ был разработан электротермобуровой ко­лонковый снаряд на грузонесущем кабеле ЭТБ-3, схе­матический разрез которого показан на рис. 4.11. Сна­ряд состоит из двойной колонковой трубы 5 с керно — рвателем 2, кольцевой коронкой /, поршнем 4 и за­правочным штуцером 6.

Перед спуском в скважину снаряд заполняется раствором этилового спирта необходимой концентра­ции, и поршень, выполняющий роль подвижного дна бака, занимает нижнее положение во внутренней кер­ноприемной трубе. В процессе бурения плавлением керн перемещает поршень вверх, вытесняя спиртовый раствор через кольцевой зазор между наружной колонковой и внутренней керноприемной трубами в зону забоя. Здесь раствор смешивается с талой водой и образует незамерзающую заливоч­ную жидкость. После заполнения керноприемной трубы керном льда буровой снаряд поднимается на поверхность, керн извлекает­ся, а снаряд заполняется новой порцией концентрированного спир­тового раствора.

Кольцевой нагреватель снаряда представляет собой два соос­ных тонкостенных медных кольца, в зазоре между которыми уло­жен электрический нагревательный элемент в виде хорошо изоли­рованной нихромовой проволоки. Тонкостенные медные кольца сварены между собой в нижней и верхней частях, выводы нагрева­тельного элемента тщательно изолированы.

Снарядом ЭТБ-3 в 1975—1976 гг. в Антарктиде было осу­ществлено сквозное бурение шельфового ледника: в районе стан­ции Новолазаревская были пробурены 3 скважины глубиной 375, 350 и 430 м, в которых был выполнен комплекс геофизических и

океанологических наблюдений. В дальнейшем успешное бурение плавлением скважин с использованием водно-спиртового раствора было выполнено на шельфовых ледниках Шеклтона и Росса. Так, в декабре 1978 г. советскими специалистами в составе антаркти­ческой экспедиции США сквозь шельфовый ледник Росса снаря­дом ЭТБ-3 была пробурена за 12 дней скважина с полным отбо­ром керна глубиной 416 м [22]. Техническая характеристика тер­мобуровых снарядов ААНИИ приведена в табл. 4.6.

Комментарии запрещены.