1.5 Выбор способа бурения

При выборе способа бурения определяют геологическую задачу, стадию разведки и тщательно изучают геологотехнические условия бурения: наличие осложненных интервалов (неустойчивых, обваливающихся пород, интервалов водопоглощений и водопроявлений и т.д.), наличие подземных вод, их дебит и минеральный состав. На основании анализа разреза выбирают наиболее эффективный способ, позволяющий реализовать его в данных условиях, получить качественную пробу перебуриваемых горных пород и полезного ископаемого, достигать высокую производительность бурения с низкой стоимостью одного погонного метра скважины.

Вначале в зависимости от геологической задачи и геологотехнических условий выбирают и обосновывают наиболее рациональный способ бурения (вращательный или ударновращательный с отбором керна или без него). Затем подбирают наиболее эффективный очистной агент (промывочную жидкость или воздух) и наконец, - разновидность способа по типу разрушающего инструмента (твердосплавный, алмазный, шарошечный) и по типу забойного снаряда (одинарными, двойными, ко­лонковыми снарядами, снарядами с гидротранспортом керна, снарядами со съемными керноприемниками).

Из двух способов бурения (вращательного и ударно-вращательного) последний производительней и позволяет получать качественный керн, но требует больших денежных затрат. Поэтому его рекомендуют применять только при бурении больших объемов скважин глубиной не менее 300 и не более 1000 м, при бурении мощных толщ клинящихся, трещиноватых, кавернозных и часто перемежаемых горных пород с высокой интенсивностью естественного искривления при хорошо налаженном водоснабжении буровой, в остальных случаях (при отсутствии мощных толщ трещиноватых, кавернозных и перемежаемых косослоистых горных пород) более эффективен вращательный способ.

Выбор колонкового или бескернового способа производят также в зависимости от геологической задачи и стадии геологоразведочных работ. В стадии поисков и предварительной разведки требуется получение пробы (керна) на всем протяжении скважины, поэтому обычно применяют колонковый способ. При детальной разведке, когда геологический разрез месторождения хорошо изучен и необходимо опробовать только полезные ископаемые, наиболее целесообразно скважину бурить бескерновым способом, и только по пласту полезного ископаемого, его кровле и подошве бурение ведут колонковым снарядом.

Из очистных агентов предпочтение всегда отдают воздуху. Продувка сжатым воздухом при вращательном бурении и использование пневмоударников при ударно-вращательном бурении позволяют увеличить механическую скорость бурения в 2-3 раза.

Однако при наличии водопритоков, вследствие образования в скважине шламовых сальников, бурение с продувкой воздухом становится невозможным. Поэтому бурение скважин с применением воздуха как при вращательном, так и при ударно-вращательном способах рекомендуется только в безводных («сухих») скважинах высокогорных, пустынных районов, в условиях развития многолетней мерзлоты, при наличии в геологическом разрезе мощных зон поглощений.

Во «влажных» скважинах (при наличии водопроявлений) можно применять только промывочные жидкости.

Выбор породоразрушающего инструмента производят в зависимости от буримости горных пород и разновидности способов бурения (колонкового или бескернового).

Горные породы I-VII категории с отбором керна рекомендуется бурить твердосплавными коронками, горные породы V-XII категории - алмазными. При наличии в разрезе горных пород I-XII категории используют как твердосплавные, так и алмазные коронки, причем при бурении пород средних категорий (V-VII) предпочтение отдают твердосплавным коронкам.

При бескерновом бурении чаще применяют шарошечные долота.

Наиболее эффективным буровым снарядом при бурении вращательным способом твердосплавными коронками является снаряд с гидротранспортом керна. Область применения этого снаряда - бурение скважин глубиной 100 и 300 м в породах II-IV категории с пропластками пород V-VII категорий.

Весьма эффективным снарядом для бурения скважин алмазными коронками как при вращательном так и при ударно-вращательном (гидроударном) способах в породах от V до IX категории с пропластками X категории является снаряд со съемными керноприемниками.

В остальных случаях рекомендуется использовать одинарный колонковый снаряд с прямой и обратной циркуляцией промывочной жидкости. Последний применяют при частом самозаклинивании керна в колонковой трубе.

При бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые станками Atla Copco также применяют вращательный и ударно-вращательный, колонковый и безкерновый способы бурения алмазными и твердосплавными коронками.

При бурении неустойчивых горных пород наиболее производительным считается пневмоударный способ методом «обратная циркуляция».