Геолого-технические условия исследуемого района

На исследуемом участке в верхней части, на глубине до 24 м, залегают четвертичные отложения, представленные легким лессовидным суглинком. Они подстилаются неогеновыми отложениями, залегающими на глубине до 127 м, и представленными плотными, монолитными известняками; песками мелкозернистыми; вязкими, плотными глинами; песком с гравием. Ниже, на глубине до 296 м, залегают отложения палеогена, представленные вязкими, плотными глинами; плотными, монолитными известняками; очень плотными, песчанистыми алевролитами. Они подстилаются отложениями мела, залегающими до глубины 326 м и представленными тонкозернистыми песками. Ниже,на глубине до 350 м, располагаются отложения юры, представленные прочными, мелкозернистыми песчаниками.

I. I. Специальная часть:

Разрушение породы может осуществляться механическим воз­действием породоразрушающими инструментами, а также исполь­зованием различных физических явлений (высокой температуры, энергии взрыва, ультразвука, электронных и лазерных лучей). Основными в настоящее время являются механические способы бурения, при которых порода на забое скважины разрушается путем резания, дробления, скалывания или истирания. К механи­ческим способам бурения относятся ударное, вращательное, ударно-вращательное и вибрационное.

Колонковым бурением называется такой способ быстровращательного бурения, при котором горная порода разрушается по наружной кольцевой части забоя с сохранением столбика (ко­лонки) породы—керна.

Возможность бурения колонковым способом поисковых и геологоразведочных скважин малых диаметров позволяет при­менять установки, которые значительно легче и транспортабельнее установок, рассчитанных для бурения на такие же глубины другими способами.

Получаемый при колонковом бурении керн дает информацию
о геологическом строении месторождения, позволяет определить
глубину залегания, мощность и качество полезного ископаемого.

Однако при колонковом бурении для освобождения колонковой трубы от керна приходится часто извлекать из скважины буровой снаряд, прекращая углубку скважины, что вызывает снижение производительности. Поэтому если скважины пересекают уже изученные породы, то на интервалах, где полезное ископаемое отсутствует, целесообразно перейти на бескерновое бурение.

Бескерновое бурение. Глубокое вращательное бурение применяется при разведке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений для сооруже­ния скважин при водоснабжении, добычи рассолов и минеральных вод, а также при изучении строения земной коры с помощью опорных структурных скважин.

Различают две разновидности глубокого вращательного бу­рения:

1) роторное, при котором колонна бурильных труб с долотом на нижнем конце приводится во вращение ротором, установленным над устьем скважины;

2) с применением забойных двигателей, установленных в сква­жине непосредственно над долотом.

Забойные двигатели могут быть гидравлические (турбобуры) и электрические (электробуры).

Сущность роторного бурения аналогична бурению колонковым способом.

Как при турбинном бурении, так и при бурении электробуром долото приводится во вращение непосредственно от вала забой­ного двигателя. Колонна же бурильных труб не вращается и не испытывает динамических нагрузок, возникающих при передаче через нее мощности долоту, что имеет место при роторном буре­нии.

Начальные диаметры бурения роторным и турбинным спосо­бами достигают 700 мм, а глубины скважин — 9—10 км.

Шнековым называется вращательное бурение, при котором разрушенная на забое порода выдается на поверхность винтовым транспортером — колонной шнеков.

Основной частью снаряда при шнековом бурении является ко­лонна шнеков, представляющих собой пустотелый или массивный вал, на поверхность которого по винтовой линии наварена сталь­ная лента (реборда). На нижнем конце шнековой колонны закреп­ляется породоразрушающий инструмент.

Под действием осевой нагрузки, вращающийся породоразруша­ющий инструмент отделяет от забоя частицы породы, которые попадают на винтовую поверхность реборды и центробежными силами приближаются к стенкам скважины. Трение о стенки скважины не позволяет частицам породы вращаться со шнеком, вследствие чего они скользят по винтовой поверхности колонны шнеков и перемещаются к устью скважины.

Таким образом, отделяемая от забоя в процессе бурения по­рода непрерывно транспортируется на поверхность.

При движении породы от забоя к устью скважины некоторая ее часть втирается ребордой шнековой колонны в стенки сква­жины, оштукатуривая и закрепляя их.

Быстрое внедрение породоразрушающего инструмента в мяг­кую породу с относительно низкой температурой обеспечивает его охлаждение. Незначительная скорость продвижения породо­разрушающего инструмента в твердых породах приводит к силь­ному нагреванию и преждевременному выходу его из строя. Поэтому шнековое бурение эффективно в рыхлых, мягких и сред­ней твердости породах (супеси, суглинки, угли и т. п.). С успехом шнековый способ применяется для бурения слаботрещино­ватых отложений, мелкой гальки и щебня. Галька при этом не разрушается, а выносится на поверхность целой. Благодаря этому достигается высокая скорость углубления скважины.

Шнековым способом бурят скважины диаметром от 67 до 490 мм на глубину до 50—80 м.

Недостатками шнекового бурения являются большое потреб­ление мощности на вращение шнековой колонны, относительно небольшая глубина бурения, невозможность бурения в твердых породах, трудность бурения ниже уровня подземных вод, а также вязких и липких глинистых пород.

Разрушение пород производится долотами, конструкция кото­рых зависит от условий их применения. Наибольшее распростра­нение имеют двух- и трехлопастные долота.

Ударно-механическим бурением называется бурение, при кото­ром разрушающее породу усилие создается воздействием ударов сбрасываемого на забой с некоторой высоты породоразрушающего инструмента — долота-ударного.

В зависимости oт физико-механических свойств породы и диа­метра скважин интервал углубления за одно долбление колеблется от 20 до 100 см.

В мягких, рыхлых породах долбежный снаряд не используется, а углубка скважины производится желонкой.

При пересечении неустойчивых пород стенки скважины за­крепляют обсадными трубами, широко используя их принуди­тельную посадку как с опережением забоя, так и с отставанием от него.

Ударно-канатное механическое бурение применяется при: разведке россыпных месторождений и вкрапленных руд цветных металлов, разведке и эксплуатации подземных вод, инженерно-геологических исследованиях, открытой разработке месторожде­ний полезных ископаемых для проходки взрывных скважин, про­ходке скважин для водопонижения, вентиляции горных вырабо­ток, спуска в них крепежного и закладочного материала, про­кладки кабелей и трубопроводов.

Ударно-канатным способом бурят скважины глубиной до 400— 500 м начальным диаметром 500—900 мм и конечным— 150 мм.

Разведочная скважина будет буриться колонковым способом.

Все водозаборные скважины по заданию будут проходиться бескерновым (роторным) способом. Достоинствами его являются: глубина бурения до 15 км, диаметр до 1 м, большая скорость, простота конструкции скважины, мобильность, мощные двигатели.