Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Бурение скважин на’ воду носит в значительной мере ха­рактер опытио-нсследовательской работы. Получаемая при бу­рении первичная гидрогеологическая информация позволяет оценить геологический разрез скважины, уточнить ее конструк­цию, а также наметить дополнительные исследования интере­сующих интервалов скважин.

Во всех случаях геолого:технйческую документацию при бурении скважин на воду подготавливает техник (коллектор)- гидрогеолог под контролем и руководством инженера-гидро — геолога. Геофизический комплекс исследований в скважине проводят специализированные каротажные отряды.

Вид и характер гидрогеологических наблюдений различен В зависимости от способов буренИя, вместе с тем для разных способов бурения имеются не только сходные но и общие по­ложения. Исходя из, этого рассмотрим результаты, полученные при вращательном способе бурения, как наиболее широко при­меняемом; гидрогеологические наблюдения при других спосо­бах бурения будут ддны лиШь с учетом их специфики.

В процессе бурения скважины проводят комплекс гидро­геологическая наблюдений, позволяющих уточнить геологиче­ский разрез, гидрогеохимическую характеристику подземных вод, их температуру, что позволяет скорректировать ранее на­меченную конструкцию скважииы.

Отбор проб пород при бурении скважины позволяет наи­более полно определить тип и характер пород, их возраст, ме­ханический состав и т. д.

В зависимости от изучения района работ и целевых задач исследований образцы пород можно отбирать либо по всему интервалу скважины, либо по отдельным ее участкам, при­чем требования к отбору керна на отдельных интервалах мо­гут быть также различны. Все эти вопросы решаются инже — нером-гидрогеологом перед началом бурения скважины и уточ­няются ь процессе ее проводки.

Отобранные образцы пород описывают сразу же после извлечения их из скважины согласно имеющимся методиче­ским руководствам и инструкциям.

Выход керна зависит не только от технологических режи­мов бурения, но и от свойств породы: чем порода мягче и не­связнее, тем больше она разрушается при бурении и тем меньше выход керна при прочих равных условиях. Это обсто­ятельство следует иметь в виду при построении геологического разреза скважин и описании пройденных пород.

Очень важно получить пробы и установить точно глубины залегания кровли и подошвы водоносного пласта; в этом слу­чае можно наиболее правильно подобрать тип и конструкцию фильтра.

Для отбора образцов пороД применяют обычные и двой­ные колонковые fpyбы и грунтоносы различных конструк­ций.

Для более полного освещения проходимых мягких и рых­лых пород применяют бурение с ограниченной промывкой, укороченными рейсами и с затиркой керна всухую.

После окончания бурения скважины отбор образцов пород может быть выполнен с помощью боковых грунтоносов. Для рыхлых и мягких пород можно использовать боковые стреляю­щие ГРУНТОНОСЫ, для пород средней твердости — боковые грун­тоносы сверлящего тйпа.

Поднятый из скважины керн извлекают из колонковой трубы или грунтоноса, очищают, укладывают в специальные ящики и наклеивают этикетки, на которых указывают интер­вал отбора и процент выхода керна. Примерная форма эти­кетки приводится ниже.

Коллектор описывает керн и заносит запись в буровой жур­нал.

Монолиты пород отбирают обычно при инженерно-геологи­ческих изысканиях под строительство н в ряде других

Организация——— :————

Скважина №———————-

Местонахождение скважины — Образец №

Дата взятия Образца —

Глубина взятия образца — Описаиие образца

(ПОДПИСЬ)

Буровой мастер — Техиик-геолог —

(подпись)

случаев. Отобранные монолиты пород обертывают марлей и пропитывают смесью парафина.

При бескерновом бурении образцы пород получают из бу­рового шлама, поступающего из скважины в желобную си­стему; шлам отбирают специальной ловушкой. Отобранный шлам сливают в емкость и отмывают от глинистого раствора чистой водой. После этого образцы пород просушивают, опи­сывают и укладывают в специальные ящики, подобные тем, которые служат для хранения керна, но имеющие поперечные перегородки в секциях. Шлам из глинистого раствора отбирают регулярно в процессе углубления скважииы, обычно через каждый 1 м проходки; особенно важно отбирать пробы пород при встрече кровли нового пласта. Глубину залегания отби­раемого шлама определяют с поправкой на время, необходи­мое для подъема образца пород с забоя на дневную поверх­ность.

Глубину залегания кровли пласта, из которого отобран шлам, рассчитывают по формуле

А = Н—(III.1) *р

где Н — глубина скважины в момент отбора пробы шлама, м; V« —скорость бурения, м/мии; г>р — скорость подъема раствора по межтрубному пространству, м/мии; к — поправочный коэф­фициент к скорости подъема частиц бурового шлама в гли­нистом растворе (А = 0,80-^0*85).

Необходимость отбора образцов пород при бурении требует перехода иа бурение с колонковыми снарядами, что значи­тельно снижает производительность работ, особенно в случае частого отбора керна.

Вместе с тем определенную геолого-гидрогеологическую ин­формацию можно получить непосредственно в процессе соору­жения скважины по ряду косвенных признаков, главные из ко­торых представлены в табл. 111.3.

Таблица 111,3 Характерные особенности работы агрегата вращательного бурения П роходимые породы Скорость бурения Режим промывки Иэнос’долота Рыхлые и слабо- сцементированные пески Углубка скважины происходит быстро, ха­рактерны периодические вертикальные перемещения бурового снаряда вверх (под — ‘ скакивания) н стук ротора Частое поглощение раствора и умень­шение плотности, выпадение в желобной системе песка, показания манометра нор­мальные Незначительный Песчаники’ Углубка скважины происходит медленно, характерны периодические вертикальные перемещения бурового снаряда вверх в тре­щиноватых породах Поглощение раствора неравномерное, выпадение в желобной системе песка и частиц песчаника, показания мано­метра нормальные Значительный Глины и суглинки Углубка скважины происходит медленно, часто наблюдаются повышенные крутящие; моменты в роторе Изменение цвета раствора, повышение вязкости, частое повышение показаний манометра Незначительный Глины вязкие плотные Углубка скважины, происходит равномер­но, Над долотом часто образуются саль­ники, высокие крутящие моменты в роторе Изменение цвета раствора, повышение его вязкости, высокие показания мано­метра Песчано-глинис­тые сланцы Углубка скважины происходит медленно, наблюдаются периодические вертикальные перемещения инструмента вверх В желобной системе выпадает много шла­ма Значительный Известняки, доло­миты, мергели и другие относи^ тельио твердые и крепкие трещино­ватые породы Углубка Скважины происходит медленно, наблюдаются периодические‘вертикальные перемещения инструмента вверх и толчки Показания манометра низкие, в желоб­ной системе выпадает мало шлама, чаще— редкие небольшие обломки Умеренный и ин­тенсивный

Важный показатель относительной твердости пород — ме­ханическая скорость бурения. Изменения этого параметра сви­детельствуют об изменении твердости буримых пород и должны отмечаться в буровом журнале. То же относится и к провалам бурового инструмента, поскольку это характери­зует кавернозность разреза и часто связано с водообильностью горных пород.

Наблюдения за водоносностью пород при вращательном бу­рении с глинистым раствором основываются обычно на ряде косвенных признаков. Непосредственные наблюдения за воз­можным уровнем воды при бурении затруднены вследствие наличия в скважине столба промывочной жидкости. Такого рода замеры возможны лишь при остановке процесса бурения. Для контроля правильности замеров статического уровня ре­комендуется сделать повторные замеры после добавления в скважину некоторого количества воды (до 50—100 л) или откачки такого же количества воды из скважины. Если после некоторого. времени (до 1—3 ч) уровень воды в скважине установится на той же глубине, то его можно принять за ста­тический уровень вскрытого при бурении водоносного гори­зонта.

Когда водоносный горизонт имеет слабую водопроводи — мость или сильно закольматирован раствором, гидравлическая связь вскрытого пласта со стволом скважины может не су­ществовать в течение довольно длительного времени (до 2— 3 сут и более) и указанные замеры уровня воды (в данном случае раствора) не могут быть приняты за статический уро­вень водоносного горизонта.

Уровень воды в скважине следует замерять строго от одного и того же’ уровня (репера). Таким образом, репером может служить либо торец обсадной трубы, либо специально заце­ментированный штырь у устья скважины. Уровень воды изме­ряют рулетками или уровнемерами.

Один из признаков вскрытия водоносного горизонта при бурении — нарушение режима промывки скважины, что ска­зывается на поглощении промывочной жидкости: сильное по­глощение промывочной жидкости свидетельствует о большой проницаемости пласта и его небольшом напоре. Наиболее про­стым способом учета потерь промывочной жидкости является емдостный, основанный на учете количества воды, добав­ляемой в зумпф.

За величину поглощения принимается разность между ко­личеством промывочной жидкости в зумпфах до начала на­блюдений (с учетом добавлений) и количеством жидкости, ко­торое будет находиться в зумпфах через какой-либо проме­жуток времени.

Рекомендуется потери промывочной жидкости замерять в конце каждой смены или рейса. В случае значительных по­

глощений необходимо сократить время измерения расхода до более коротких промежутков.

Мерные линейки имеют деления через каждый сантиметр или могут быть протарированы в единицах объема. Мерные сосуды должны быть также протарированы. Очень важно, чтобы зумпфы, отстойники и желоба циркуляционной системы не имели значительных потерь. Если в качестве промывочной жидкости используется вода, то интенсивность ее погло­щения хорошо коррелируется с фильтрационными свойствами пород.

В большинстве случаев поглощающие пласты обнаружи­ваются сразу же после их вскрытия по изменению уровня про­мывочного раствора в скважине. Наблюдения за поглоще­нием промывочной жидкости при бурении проводят члены буровой бригады под руководством бурильщика.

Исследование зон поглощения промывочной жидкости при бурении целесообразно проводить с помощью скважинных рас­ходомеров, которые позволяют установить интервалы и ин­тенсивность поглощения промывочной жидкости.

Вскрытие водоносного горизонта может быть отмечено и по изменению параметров промывочной жидкости. Например, при вскрытии рыхлых водоносных горизонтов в глинистом рас­творе сильно увеличивается количество песка (до 5—8%), уменьшается вязкость раствора и т. д. К числу Параметров промывочной жидкости, которые необходимо регулярно (два — три раза в смену) контролировать, следует отнести плотность (г/см3), вязкость Т (с), содержание песка П (%), водоотдачу В (см3).

Результаты измерений фиксируются в сменном рапорте.

Наблюдения за минерализацией промывочной жидкости могут быть полезны, если бурение ведется в районах распро­странения соленых вод, рассолов, а также залегания соленос­ных толщ. За изменением общей минерализации наблюдают путем экспресс-исследования проб жидкости, отбираемых пе­риодически у устья скважин. Изменение общей минерализации промывочного раствора будет свидетельствовать о встрече со­леносных толщ или соленых вод и рассолов. В качестве при­боров, используемых для этих целей, могут быть солемеры и резистивиметры.

Наблюдения за температурой промывочной жидкости целе­сообразно проводить, если в разрезе возможны перегретые (термальные) воды. Температуру можно измерять непрерывно и периодически, применяя для этих целей различные типы и конструкции термометров.

При наблюдении за минерализацией и температурой про­мывочной жидкости для определения интервала возможного засоления или подогревания раствора следует учитывать время, в течение йоторого раствор движется от забоя к устью

скважины, и определять поправку на глубину того или иного измерения. ‘

Наблюдения за выходом газа из скважины могут свидетель­ствовать о вскрытии подземных вод, обогащенных углекисло­той и другими газами, или о вскрытии нефтегазоносной тол’щИ. Таз может подниматься в’ виде мелких и крупных пузырьков или выбрасываться вместе с промывочной жидкостью, из сква­жины, Необходимо по возможности отобрать пробу г^за в стек­лянный баллон (байку), в буровом журнале и смеином ра­порте следует указать глубину, на которой произошло выделе­ний газа, и вызвать инженера-гидрогеолога. Выделение газа из скважины может быть опасным, поэтому следует быть особо осторожный при пользовании огнем. До выяснения войрОса о составе газа работы рекомендуется прекратить.

Помимо глинистого раствора и воды в практике4 работ в последнее время успешно применяются различные полимер­ные жидкости (на основе гипана, полиакриламида и др.), пейы, а также сжатый воздух.

Важное и принципиальное преимущество бурения* с про­дувкой — отсутствие в стволе промывочной жидкости, поэтому в процессе бурения имеется возможность качественного на­блюдения за водоносностью пород. При вскрытии водоносного горизонта непрерывно регистрируют количество воды, подни­маемой воздухом (буровой снаряд по существу является эр — лифгным водоподъемником) вместе с породой;

При бурении с продувкой можно измерять статический на­пор пласта после остановки процесса бурения, а также опре­делять интенсивность восстановления уровня посЛе окончания бурения!

Как и при бурении с водой и раствором, при бурении этим способом также следует отбирать пробы пород и шлама в про­цессе бурения (в зависимости от целевых задач и изученности района работ) и измерять скорости бурения. Пробы пород Из шлама при бурении с воздухом отбирают из специальных устройств — циклонов и шламоуловителей.

Для замера уровня воды в скважйнах используют гидро­геологические рулетки и электроуровнемеры. При бурении зон водопритоков резко повышается рабочее давление на компрес­соре и изменяется режим очистки забоя (в стволе скважины образуются сальники).

Комментарии запрещены.