Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Свойства минерального вещества, слагающего земную кору, весьма и весьма разнообразны. Выделяют фи­зические свойства, характеризующие реакцию вещества на воздействие различных физических полей: гравитационных, магнитных, электрических, тепловых. К наиболее важным физическим свойствам минералов и горных пород относятся следующие:

плотность — количество массы вещества в единице его объема;

относительная магнитная проницаемость — соотношение величин магнитной индукции и напряженности магнитного поля;

удельная электропроводность — способность проводить ток определенной величины через единицу площади поперечного сечения под действием единичной разности электрического потенциала, приложенной на единице длины тела;

удельное линейное и объемное термическое расширение — относительное увеличение длины или объема тела при увели­чении температуры на одну единицу (°С или К).

Важными характеристиками физических свойств являются температура плавления и замерзания, скорость распростра­нения продольных, и поперечных упругих волн, в том числе акустических.

Физические свойства используются главным образом для диагностических целей — на их основе разработаны и успеш­но применяются специальные геофизические методы поисков и разведки полезных ископаемых, в том числе скважинные: гравиразведка (основана на различии плотности минеральных тел), сейсморазведка (основана на изучении скорости распро­странения упругих волн), магнито — и электроразведка. Сква­жинные варианты геофизических методов реализуются в ви­де процедуры каротажа — аппаратурного замера величин фи­зических полей в стволе пробуренной скважины и на ее стенках.

В технологии разведочного бурения решающее значение имеет другая группа свойств горных пород — физико­механические свойства, характеризующие реакцию горных пород на элементарные механические воздействия: сжатие, разрыв, ударное и статическое внедрение индентора, истира­ние и т. д.

Элементарные механические воздействия в чистом виде в бурении практически не встречаются. Буровой породоразру­шающий инструмент обеспечивает сложное воздействие на забой скважины, в котором сочетается резание с высоко — или низкочастотной ударной нагрузкой, истиранием и вторичным дроблением частиц горной породы. При этом и способность горной породы сопротивляться комплексному воздействию характеризуется особыми технологическими свойствами. К ним относится прежде всего буримость — комплексный пока­затель степени трудности бурения, возможности быстро осу­ществлять проходку скважины тем или иным способом.

Однако задача бурения не сводится только к проходке или углублению скважины, но и включает в себя отбор проб ве­щества горных пород и руд, гидрохимических проб подзем­ных вод, выполнение комплексов гидродинамических иссле­дований (опытных откачек), проведение скважинных геофи­зических исследований, а также обеспечение заданного по­ложения трассы скважины в пространстве. Влияние горных пород на трудность технологического обеспечения различных задач разведки месторождений, решаемых средствами буре­ния, характеризуется следующими важными технологически­ми свойствами:

устойчивость — способность сохранять без разрушения стенки скважины в естественном состоянии (без специально­го крепления);

кернообразовательная способность — способность выбу­ренных проб горной породы сохранять под воздействием разрушающих факторов процесса бурения (вибрации, размы­ва и других) целостность своего вещественного состава и структуры;

проницаемость — способность горных пород фильтровать через стенки скважины жидкость из околоскважинного про­странства в скважину и обратно.

Изучение технологических и физико-механических свойств горных пород является одним из основных составляющих предмета технологии бурения.

Целостная совокупность характеристик свойств горных пород на участке буровых работ, определяющая содержание и особенности технологического процесса бурения, именует­ся геолого-техническими условиями бурения. Изучение гео — лого-технических условий является обязательным условием правильного выбора бурового инструмента и оборудования, схемы реализации и режима процесса бурения.

На практике технологи оперируют понятием свойства гор­ных пород. Строго говоря, это не совсем точно. Физико­механические и другие свойства в процессе бурения проявля­ет не горная порода (понятие горной породы в определенном смысле — научная условность), а реальное тело минерального вещества (геологическое тело), в котором так или иначе про­являются свойства и отдельных минералов, и горных пород, и даже геоформаций (в случае, например, проявления законо­мерностей естественного искривления скважин), В то же время свойства геологического тела существенно зависят от наличия или отсутствия трещин, рассекающих горные поро­ды, активных в физическом и химическом отношении флюи­дов, природной температуры массива, величины горного дав­ления и т. д.

Но несмотря на это, целесообразно в качестве исходной основы геолого-технических условий бурения использовать характеристики свойств горных пород — усредненные, систе­матизированные на основе опытных и научных данных осо­бенности поведения различных горных пород в процессе бу­рения. Прежде всего это обусловлено тем, что горная порода воспринимает практически весь спектр воздействий процесса бурения — от воздействия резца буровой коронки на отдель­ные минеральные зерна до восприятия крупными блоками горных пород специфического воздействия колонны буриль­ных труб (например, образование желобов вдоль ствола скважины) и воздействий, обусловленных потерей естествен­ного гидродинамического и механического равновесия в мас­сиве при проходке скважины. В то же время горные породы определенного типа характеризуются большим или меньшим постоянством и определенностью свойств.

Комментарии запрещены.