Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Сопротивление горных пород разрушению в процессе бурения скважин обусловлено главным образом их физико-механическими свойствами. Физические свойства характеризуют физическое сос­тояние породы, к ним относятся: плотность, влажность, пористость, трещиноватость, степень связности, зернистость, структура и тек­стура горных пород. Механические свойства породы, обусловленные ее физическими свойствами и минералогическим составом, опре­деляют сопротивление горных пород разрушению при различных видах деформаций. К ним относятся: прочность, твердость, абра­зивность, упругость, хрупкость и пластичность.

Физико-механические свойства пород, методы их определения, влияние свойств породы на показатели работы породоразрушаю­щего инструмента, возможность использования данных о физико­механических свойствах для расчетов оптимальных режимных па­раметров бурения, проектирования породоразрушающего инстру­мента — предмет постоянных и многочисленных исследований. По­дробно это описано в работах [21, 32 и др.].

Один из главнейших факторов, определяющих производитель­ность труда при бурении скважин, — буримость горной породы.

Буримость — это обобщенная характеристика горной породы, являющаяся результирующей действия всех физико-механических свойств породы и определяющая способность породы сопротивле­нию внедрения в нее породоразрушающего инструмента. При ко­лонковом разведочном бурении все породы по показателю механи­ческой скорости классифицируются на 12 категорий буримости (прил. 1).

С целью повышения объективности при определении ка­тегории породы по буримости утвержден отраслевой стандарт] ОСТ-41-89—74 «Породы горные. Метод контрольного определения] категорий по буримости для вращательного бурения». В соответЛ ствии с этим стандартом буримость горной породы определяется по методу Н. И. Любимова по величине объединенного расчетного! показателя рм, который учитывает динамическую прочность поро-‘ ды Рс и ее абразивность /Сабр [32]. ,

Для вращательного способа бурения

Рм = З^’Хбр. 0-1)

для ударно-вращательного способа бурения

Р — = ЖоКХ. (1.2)

В соответствии с величиной объединенного расчетного показа­теля рм разработана шкала для определения категории породы по буримости (табл. 1) [32].

Таблица 1 Категория буримости Показатель рм Категория буримости Показатель рм III 2,0—3,0 VIII 15,2—22,7 IV 3,1—4,5 IX 22,8—34,1 V 4,6—6,7 X 34,2—51,2 VI 6,8—10,1 XI 51,3—76,8 VII Ю,2—15,1 XII 76,9—115,2

При отсутствии оборудования для определения объединенного расчетного показателя рм и невозможности проведения хрономет — ражных работ для предварительного суждения о свойствах породы и ее буримости можно воспользоваться классификацией горных пород по составу и механическим свойствам, приведенными в табл. 2 [21, 31].

Одно из важных ‘физических свойств горной породы, оказыва­ющих влияние на ее прочность, устойчивость, буримость,— трещи­новатость. В результате проведенных ВИТР исследовании трещи­новатости горных пород были установлены критерии оценки сте­пени трещиноватости и на их основании составлена классификация горных пород по трещиноватости применительно к колонковому бурению (табл. 3). Классификация пород по трещиноватости про­изведена по трем критериям: удельной кусковатости керна Ку, шт/м; выходу керна Вк, %; показателю трещиноватости V?, ед/об. Показатель трещиноватости рассчитывается по следующей фор­муле:

Iр = (1.3)

где IV — показатель трещиноватости породы, определяющий сред­нее количество трещин, встречаемых коронкой за один ее оборот, ед/об; Ок — диаметр керна, м; К — опытный коэффициент, учиты­вающий степень вторичного дробления породы; для расчета может •быть принят Х=0,7; р— угол встречи плоскости трещины с осью скважины, градус. Удельная кусковатость и угол р определяются по поднятому из скважины керну [31, 34].

Выбор способа бурения, типа породоразрушающего инструмен­та, параметров режима бурения следует производить по показа­телям буримости и трещиноватости горной породы.

Т а блица 2 Физико-механические свойства (средние давнее) Категория буримостн по значе­ниям рм, РМ1 Генетический тип пород Группа пород по кислотности и щелочности Типичные разновидности пород Динами­ ческая Абразив* Объединенный пока­затель прочность ностъ Клбр Ом

14,0 1,1 23,3 29,4 VIII—IX 13,0 1,6 30,0 31,2 IX 12,0 1,7 45,8 29,6 X 10,0 2,3 42,0 28,3 X 8,0 2,0 30,0 21,2 IX 12,0 1,3 28,0 27,0 IX 7,5 2,2 31,0 30,0 IX 17,0 1,2 46,0 36,0 X 12,0 1,4 30,0 28,3 IX 13,0 1,5 33,5 30,9 1Х-Х 14,0 1,3 32,0 31,5 IX 15,0 1,4 38,0 35,1 X 6,0 2,3 28,0 17,2 IX 4,5 2,5 30,0 13,7 IX 19,4 1,1 33,4 39,8′ IX 16,6 0,8 26,0 30,3 VIII—IX 17,5 0,8 23,0 49,4 VIII—IX 11,4 1,2 30,0 25,0 IX 14,7 1,3 34,0 33,0- IX—X 13,9 1,8 38,0 35,2 X .14,8 1,7 44,0 36,6 X 9,8 1.3 28,0 22,0 IX 9,4 1,2 23,0 20,6 VIII

10,0 0,6 1 11,0 16,7   9,7 1,4 22,0 23,0   12,0 0,5 10,6 18,3   8.2 1,2 21,0 18,0   6,4 0,6 8,4 10,8   5,6 0,8 10,7 10,3   8,9 0,9 16,2 10,7   4,3 1,1 10,6 9,5   12,1 из, 23,6 26,3   10,8 1,8 35,0 27,3   13,2 1,3 22,0 29,7   4,6 0,1 1,2 4,3   8,5 0,4 16,5 11,8   11,3 0,4 8,2 15,3   11,6 1,1 21,6 24,4   20,3 1,2 46,6 43,9   23,7 1,1 42,4 49,1

1—VII VIII VI—VII VIII VI VI—VII IV»—VIII VI—VII VIII— IX IX— X VIII III IV—V VI VIII X

8,2 0,9 13,1 15,8 14,3 2,3 56,7 40,5 33,1 1,9 87,3 84,9 6,5 0,4 6,5 9,0 11,0 0,8 18,4 20,1 17,2 1,5 42,3 40,7 15,3 1,4 27,0 35,8 11,5 2,2 46,0 31,9 24,6 2,3 85,7 69,0 8,2 1,8 22,5 20,7 7,5 1.1 16,5 16,0 30,0 0,9 35,0 57,0 25,5 1.9 67,5 65,6 25,0 2,6 103,0 79,7

VII X XII VI VII— VIII X IX IX XII VIII— IX VII—VIII IX—X IX XII

Магматические породы Перидотиты, пироксениты Габбро Диориты и кварцевые диориты Гранодиориты, граниты Сиениты сиенито-диориты Фойянты, ийолиты Габбро-диабазы Микрограниты Гранит-порфиры Сиенит-порфиры Мончикиты Луявриты Пегматиты* Базальты и диабазы Андезиты Порфириты Дациты Фсльзиты Липариты Кварцевые порфиры Кварцевые альбитофиры

Туфы кислых эффузивов

Интрузивные абиссальные	Ультраосновные Основные Средние Кислые С повышенной щелочно­стью Щелочные Основные Кислые
Интрузивные гипабиссаль­ ные
С повышенной ностью Щелочные Кислые Основные Средние Кислые
щелоч-
Эффузивные
С повышенной ностью Кислые
щелоч-
саоочные порооы
Аргиллиты Аргиллиты окремиениые Алевролиты Алевролиты окремненные Сланцы глинистые Сланцы песчаноглинистые Сланцы песчаные Песчаники слабые Песчаники Кварцевые песчаники Конгломераты Мергели Известняки- Доломиты Известняки окремненные Доломиты окремненные Туффиты
Обломочные
Карбонатные
Вулканоген- о-осадочные н
Метаморфические породы Филлиты Роговики Роговики биотитовые Мрамор Мрамор скарнироваиный Скарны гранат-пироксеновые Скарны рудные Кварциты Кварциты вторичные Гнейсы Сланцы кристаллические Амфиболиты Железистые кварциты Джеспилиты
Контактово- метаморфизо- ванные
Регионалыю- мстаморфи- зованные

Группа		Критерии оценки степени трещиноватости горных пород
горных пород по трещино­ватости	Степень трещиноватости горных пород	Удельная кус- коватость, пгг/м	Показатель трещиновато­сти, ед/об	Выход керна, %
I	Монолитные	1—5	<0,50	100—70
II	Слаботрещиноват&е	6—10	0,51—1,00	90—60
III	Трещиноватые	11—30	1,01—2,00 2,01—3,00	80—50
IV	Сильнотрещиноватые	31-50	70—40
V	Весьма и исключительно силь­но трещиноватые	51 и более	3,01 и более	60—30 и более

Комментарии запрещены.