Скважиной называют горную выработку круглого сечения, сооружаемую без доступа человека к забою, у которой длина во много раз больше диаметра.
| Рис. 6.1. Элементы буровой скважины.
1 – устье; 2 – забой сплошной;
3 – стенки; 4 – обсадные колонны; 5 – ствол скважины, не обсаженный трубами;
5а – ствол скважины, обсаженный трубами; 6 – ось скважины; 7 – керн (колонка породы); 8 – забой кольцевой; D 1, D 2 , D 3 – диаметры интервалов скважины; d 1н, d 1в, d 2н, d 2в – диаметры обсадных труб наружные (н) и внутренние (в);
d К – диаметр керна;
L 1, L 2 – глубины обсаженных интервалов скважины;
L 3 – общая глубина скважины
| |
Элементами буровой скважины являются (рис. 6.1).
Устье скважины 1 – начало скважины т. е. место пересечения ее с земной поверхностью или при подземном бурении с поверхностью горной выработки. Забой скважины 2 – дно буровой скважины, перемещающееся в результате воздействия породоразрушающего инструмента на породу. Стенки скажины 3 – боковые поверхности буровой скважины. Обсадные колонны 4 – колонны обсадных труб, соединенных между собой, и предназначенные для крепления неустойчивых стенок скважины. Ствол скважины 5 и 5а (обсадной колонной) – пространство ограниченное стенками. Ось скважины 6 – воображаемая линия, соединяющая центры поперечных сечений буровой скважины.
По характеру разрушения горной породы различают следующие виды забоев (рис. 6.2): сплошной, кольцевой и ступенчатый.
| Сплошной Кольцевой Ступенчатый
| |
Первый способ, называется бескерновым и разрушает породу по всей площади забоя. Широко применяется при бурении эксплуатационных и технических скважин. Второй способ называется колонковым и разрушает породу по кольцу с образованием в центре скважины ненарушенного столбика (колонки) породы – керна. Применяется при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. Легче всего разрушаются породы со ступенчатым забоем.
6.3. Сущность и схема процесса бурения скважин Различают понятия "бурение" и "сооружение скважины".
Под бурением понимают комплекс следующих операций, в результате которых выполнения которых создается буровая скважина (разрушение горной породы на забое, удаление разрушенной породы – шлама с забоя на поверхность, закрепление стенок скважины в неустойчивых породах). Существуют следующие способы удаления частиц разрушенной породы: гидравлический, при котором продукты разрушения выносятся потоком промывочной жидкости (вода, глинистый раствор, специальные промывочные жидкости на основе нефти и полимеров и др.); пневматический, при котором продукты разрушения выносятся потоком сжатого воздуха или газов; механический, осуществляется буровым или специальным инструментом (буровой стакан, ложковый или спиральный бур, шнек, желонка), что определяется способом бурения; комбинированный использует два или три перечисленных выше способов одновременно или последовательно. Стенки скважины в неустойчивых породах в процессе углубки наиболее часто закрепляют вяжущими промывочными жидкостями (глинистые, полимерные и пр.), а также цементом и цементосодержащими материалами, синтетическими смолами, замораживанием и др. Для крепления скважин на более длительное время в основном применяют стальные обсадные трубы, но могут использоваться трубы из нержавеющей стали, чугуна, асбоцемента, пластмасс и других материалов.
Под сооружением скважины понимают комплекс работ по ее подготовке, бурению и поддержанию в устойчивом состоянии, проведению в ней необходимых исследований, ликвидации или сдаче ее в эксплуатацию. Сооружение скважины, кроме бурения предусматривает выполнение следующих видов работ: монтаж буровой установки; испытание и исследования в скважине - каротаж; замер искривления и уровня жидкости, отбор проб воды, определение дебита с помощью откачек и т.п.; тампонирование скважины с целью разобщения и изоляции водоносных и поглощающих пластов; установка фильтра и водоподъемника в гидрогеологической скважине; предупреждение и ликвидация аварий скважины (ликвидационное тампонирование); разборка буровой установки и работы по рекультивации почвы. Перечисленные виды работ выполняются буровыми, монтажными, каротажными, гидрогеологическими и другими бригадами.
