Назначение направленных и многоствольных скважин

Основным назначением направленных и многоствольных скважин является проведение стволов скважин в заданные пункты разведуемого геологического объекта, а также забуривание из ранее пройденной скважины новых дополнительных стволов с различных глубин в требуемом направлении.

Направленные скважины разделяются на четыре группы: вертикальные (зенитный угол θ=0°±5°), наклонные (0°<θ<90°), горизонтальные (θ=90°±5¸7°) и восстающие (95<θ≤180°).

Бурение строго вертикальных скважин обычно обусловлено специальными техническими требованиями, главным образом при проведении горных работ; при геологоразведочном бурении проходка вертикальных скважин выполняется весьма редко.

Направленное бурение наклонных скважин широко применяется при поисках и разведке большинства месторождений твердых полезных ископаемых, так как методы направленного бурения практически необходимо использовать в большинстве скважин глубиной более 300-400 м [3].

Направленное бурение позволяет решать ряд задач технологического, методического и экономического характера:

– корректировать трассы скважин с целью их проводки в заданный пуект разведочной сети в условиях нежелательного естественного искривления и улучшать качество геологоразведочных работ;

– бурить глубокие наклонные скважины с вертикальным заложением ствола, что позволяет использовать высокие копры, сокращать затраты времени на спуско-подъемные операции и оптимизировать параметры режимов бурения;

– обходить горные выработки при производстве буровых работ в пределах шахтного поля;

– производить бурение в условиях труднодоступной, гористой, заболоченной местности и в населенных пунктах благодаря проектированию специальных трасс скважин;

– проектировать оптимальные трассы скважин за счет использования закономерностей естественного искривления и рационального применения отклоняющих, центрующих и других средств направленного бурения;

– пересекать тело полезного ископаемого с минимальными отклонениями от проектной точки разведочной сети и под заданным углом встречи с ним и др.

Бурение горизонтальных и восстающих скважин определяется, как правило, морфологией месторождения и углами падения рудных тел (крутое, вертикальное, серия крутопадающих тел и др.) и осуществляется обычно из подземных горных выработок или на крутых склонах сильно пересеченной горной местности.

Их бурение позволяет:

– сократить глубину скважин;

– пересекать рудную залежь или серию залежей под углами, близкими к прямым;

– заменять в ряде случаев проходку горных выработок или осуществлять разведочные работы на ряде горизонтов, в том числе в противоположные стороны или между горными выработками;

– уточнять морфологию месторождения и структуру рудных тел и увеличивать отбор образцов керна, в том числе ориентированного;

– проходить технические и вспомогательные скважины и др.

Многоствольными (многозабойными) называются скважины, из основного ствола которых проходится один или несколько дополнительных стволов с различных глубин, в том числе и из ранее пройденных дополнительных стволов.

Бурение многоствольных скважин позволяет:

– сокращать объемы буровых работ и затраты на сооружение новых вышек, зданий, дорог и др. путем бурения из пройденных скважин дополнительных стволов на соседние горизонты и разведочные профили;

– перебуривать частично скважины и ликвидировать сложные буровые аварии;

– повышать достоверность разведки бурением группы или куста многоствольных скважин, а также в благоприятных условиях заменять такими скважинами проходку горно-разведочных и других выработок (перебуривание рудных тел);

– то же бурением многоствольно-кустовых скважин для повышения информации по каждому пункту разведочной сети;

– забуривать короткие стволы для отбора керна на отдельных интервалах пробуренной скважины при бескерновом бурении, при недостаточном выходе керна и других подобных случаях;

– проверять перспективные аномальные зоны, выделенные геофизическими исследованиями между скважинами, путем повторного бурения коротких дополнительных стволов;

– увеличивать углы встречи скважин с крутопадающими рудными телами и др.;

– производить отбор представительных технологических проб.

Для обоснования проекта буровых работ, включающего направленное и многоствольное бурение, необходимо изучить геологические, технические и экономические вопросы:

1. Стадии геологоразведочных работ на объекте. Следует оценить возможность бурения направленных, многоствольных скважин на каждой основной стадии работ: поисковой, поисково-оценочной или предварительной, детальной и эксплуатационной разведки. Необходимо иметь в виду, что возможности методов направленного бурения на всех стадиях неравнозначны, однако их эффективность с каждой стадией возрастает.

2. Характер рельефа, доступности и застроенности местности в районе работ. При пересеченном и заболоченном рельефе и застроенной местности направленное бурение порой бывает единственным способом выполнения работ.

3. Геолого-методические особенности разведочных работ.

4. Технологические особенности буровых работ: конструкции скважин, категории пород по буримости на разных интервалах, применяемые способы бурения, виды осложнений, показатели скорости бурения на различных интервалах разреза, режимы бурения, характер аварийности. Степень разработанности стенок скважин.

5. Основные технико-экономические показатели буровых работ: производительность труда, стоимость станко-смены и метра бурения, монтажа-демонтажа буровой вышки и подведения коммуникаций; технический уровень организации работ по направленному бурению, подготовленность кадров, наличие каротажной службы и возможность оперативной инклинометрии, оснащенность предприятия необходимыми техническими средствами для проведения работ, наличие механической базы и др.

6. Характер естественного искривления скважин и возможность использования его закономерностей для проектирования оптимальных трасс направленного бурения.

7. Опыт предыдущих работ по искусственному искривлению скважин, оценка результатов и работоспособности применяемых технических средств, их основные недостатки и т.п.

8. Опыт работы других организаций в аналогичных горно-геологических условиях и рекомендации исследователей по выполнению работ, которые могут быть использованы для данных условий.

Изучение и анализ перечисленных вопросов позволяет:

– произвести выбор и обоснование рациональных способов выполнения работ и необходимых технических средств;

– произвести выбор и обоснование рациональных трасс направленных и многоствольных скважин;

– дать прогнозную оценку себестоимости работ при направленном бурении;

– произвести экономические расчеты с целью выбора оптимальной системы разведки, характеризующейся наименьшими затратами времени и стоимости работ.