Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Ввиду того что в условиях железно дорожного транспорта вра­щательное бурение скважин зачастую приходится производить на отдаленных друг от друга станциях, для приготовления гли­нистого раствора на каждом очередном объекте изыскивают и применяют местную глину.

Разнообразие глин, а следовательно и глинистых растворов, обусловило выработку требований к качеству глинистого раст­вора, обеспечивающему как временное крепление, так и после­дующую быструю разглинизацию стенок скважины. Глинистый раствор, применяемый при бурении скважин на воду, должен при нормальной вязкости удовлетворять следующим требованиям: быть коллоидальным (т. е. содержать частицы глины во взве­шенном состоянии), не содержать песка и иметь удельный вес, соответствующий гранулометрическому составу бурящихся пород.

Глинистый раствор очищает ‘забой скважины от разбуренной породы и выносит ее на поверхность, охлаждает долото во время разрушения породы, глинизирует стенки скважины и придает им устойчивость. В случае прекращения циркуляции частицы раз­буренной породы, находящиеся в коллоидальном глинистом раст­воре, удерживаются в нем во взвешенном состоянии и не осе­дают на забой скважины. Поэтому нет опасений, что при пре­кращении циркуляции буровой инструмент будет. прихвачен осев­шим на забой шламом.

Водосодержащие пески, как показала практика бурения, име­ют мощность о среднем от 10 до 60 м; на их бурение затрачива­ется от 8 до 30 часов. За такой короткий промежуток времени циркулирующий в скважине коллоидальный глинистый раствор удельного веса 1,25—1,3 не успевает глубоко проникнуть в стен­ки скважины, а лишь создает тонкую корку. Глинистая. корка за-

7

тем легко отделяется от стенок скважины при повторной про­мывке ствола скважнны глинистым раствором удельного веса 1,1—1,15.

В табл. 1 приведены удельные веса глинистых растворов, применяемых при проходке различных пород.

Таблица 1

Удельный вес

Наименование породы

1.15- 1,18 1.15— 1,18 1.25- 1,3 1,2 1.25- 1,3 1,2

Пески сухие………………………… ….

Пескн, содержащие непригодную воду. Пески водоносные (эксплуатационные) .

Мел слабый………………………………………….

Известняки с мелкими трещинами. . Известняки монолитные

Наличие песка в поступающем в скважину глинистом растворе снижает способность последнего выносить породу, а абразивные свойства частиц песка приводят к разрушению и быстрому износу насоса, бурильных труб и шлангов.

На транспорте при бурении скважин на воду замеряют сле­дующие параметры глинистых растворов: коллоидальность, про­центное содержание песка, удельный вес и ‘вязкость.

Определение коллоидальности

Нами уже отмечалось, что в коллоидальном глинистом раст­воре частицы глины находятся во взвешенном состоянии. Колло­идальность глинистого раствора обычно определяют по отстою воды в «ем. Определение производится с помощью градуирован­ных стаканов или пробирок. Показатель коллоидальности (от­стоя) выражается в процентах от высоты первоначального столба раствора

Определение отстоя рекомендуется производить следующим образом: в мерный стаканчик наливают 100 см3 глинистого раст­вора. Через 24 часа измеряется столбик отстоявшейся воды. При­нимая налитое количество раствора за 100%, определяют в про­центах суточный отстой воды. Если чистой воды над глинистым раствором отделилось 10 см3, то отстой считают равным 10%.

Нормальный глинистый раствор должен давать не более 4% отстоя.

Определение процентного содержания песка

Разрушенная в процессе бурения порода выносится «а по­верхность циркулирующим в скважине глинистым раствором.

Для определения количества песка в глинистом растворе (в %) применяют мензурку Лысенко, представляющую собой стеклянный сосуд, градуированный до 500 см3 И имеющий в верх­ней части пробку.

В мензурку наливают 50 см3 испытуемого глинистого раст­вора и доливают водой до общего объема 500 еле3. Смесь взбал­тывают и мензурку устанавливают в штативе в вертикальном положении. По истечении 1 мин. по шкале в нижней части мен­зурки отсчитывают количество осевшего песка. Полученное на шкале число умножают на 2. Таким образом, получается объем песка, содержащийся не в 50 см3, а в 100 см3 глинистого раст­вора. Нормальный глинистый раствор должен содержать не бо­лее 5% крупных частиц.

Определение удельного веса

Для определения удельного веса глинистого раствора наибо­лее часто применяют ареометр Михайлова (рис. 3), предназна­ченный для определения удельного веса раствора до 1,6 г/см3. Ареометр состоит из стакана 1 с крышкой 2 и поплавка трубки 3 со шкалой 4 в верхней части трубки, припаянной к дну стакана. Шкала имеет пределы от 1 до 1,5 г/см3 с градуировкой через каждые 0,02 г/см3.

Для измерения удельного веса ареометр обмывается водой и е поднятой крышкой осторожно погружается в глинистый раствор до полного заполнения стакана. Затем, не вынимая стакана из глинистого раствора, ареометр плотно закрывают крышкой и из­влекают, после чего тщательно обмывают и опускают в сосуд с чистой водой. Деление, до которого погрузился ареометр, пока­зывает удельный вес глинистого раствора.

По окончании измерения ареометр должен быть освобожден от глинистого раствора и вымыт. Все ареометры перед каждым измерением должны быть проверены. При наполнении стакана водой ареометр должен показывать по шкале «1,0». В случае отклонения от 1 г/см3 ареометр подлежит ремонту.

Нормальные удельные веса глинистых растворов дачы в табл. 1.

Определение вязкости

Для определения вязкости глинистого раствора применяется стандартный полевой вискозиметр СПВ-5 (рис. 4), который со­стоит из воронки 1 с ручкой, оканчивающейся трубкой 2. Длина трубки 100 мм, внутренний диаметр 5 мм. Высота воронки 300 мм, диаметр большого конуса 160 мм, малого 5 мм. В комплект вис­козиметра входят мерная кружка 3 с ручкой и сосуд с сеткой 4. Кружка разделена внутренней перегородкой на два отделения объемом 200 и 500 см3. Время истечения из вискозиметра 500 см3 воды составляет 15 сек. и называется водным числом вискози­метра.

Вязкость глинистого раствора определяется следующим обра­зом: воронку и кружку промывают водой, на воронку наклады­вают сосуд с сеткой для задержания крупных частвд песка и

9

комочков глины. Закрыв пальцем нижнее отверстие воронки, мер­ной кружкой в нее наливают сначала 200, а затем 500 см3 глини­стого раствора. После этого мерную кружку подставляют под воронку отделением в 500 см3. Затем одновременно отнимают

Рис. 3. Ареометр Михайлова	Рис. 4. Вискози­метр СПВ-5

палец от нижнего отверстия трубки и пускают секундомер. Время истечения глинистого раствора в кружку, до краев ее, исчисляе­мое в секундах, будет характеризовать вязкость глинистого рас­твора.

Для нормального (без осложнений) процесса бурения сква­жин на воду глинистый раствор должен обладать: отстоем не бо­лее 4%, содержанием песка не более 5%, вязкостью в 18—22 сек. по СПВ-5. При этих данных удельный вес глинистого раствора может быть © пределах от 1,1 до 1,3 г/см3.

Очистка глинистого раствора

Глинистый раствор, как и любая промывочная жидкость, дол­жен освобождаться от вынесенных им из скважины частиц поро­ды. Если не принимать мер к очистке глинистого раствора, то он в сравнительно короткое время настолько обогатится выбурен­ной породой, что станет не пригодным для бурения. Наличие об­ломков в глинистом растворе, поступающем в скважину, снижает его способность выносить выбуренную породу и вызывает прежде­временный износ бурового оборудования и прежде всего грязе­вых насосов.

Для очистки глинистого раствора чаще всего пользуются си­стемой желобов ‘И отстойников (рис 5).

Глинистый раствор, выходящий из скважины 1, проходит че­рез отстойники 2, 3 и желоба 4, установленные в земле. Желоба применяются деревянные, прямоугольного сечения, размерами:

3 6

х

■О

ширина 40—60 см, высота 35 40 см и длина 3—6 м; уклон желобов 1 : 100. В желобах имеются перегородки 7, высо­той 20—25 см, установленные под углом 60° к направлению движения глинистого раствора.

Рис. 5. Схема циркуляционной системы

Отстойники имеют размер 1,0X1,0Х 1,0 м. В отстойниках и желобах глинистый раствор = меняет свое .направление и ско­рость, благодаря чему осажда­ется песок. Отстойники и же­лоба необходимо периодически очищать от осадка. Из отстой­ников и желобов глинистый раствор попадает в чан 5А, откуда, окончательно освободившись от песка, поступает в сообщающийся с ним приемный чан 5Б, из которого очищенный глинистый раствор насосом 6 вновь закачивается в скважину. Приемные чаны деревянные, прямоугольного сечения, размером 1,5X2,5 X Х2,5 м, так же как желоба и отстойники, находятся в земле.

Очистка глинистого раствора указанным способом при вра­щательном бурении скважин глубиной 200—300 м на транспорте вполне себя оправдала.

Комментарии запрещены.