ПОБУДУВАННЯПРОЕКТНОЇ КОНСТРУКЦІЇ СВЕРДЛОВИНИ
Конструкція - характеристика свердловини, що визначає її глибину і напрямок, діаметр на різних інтервалах глибини, кількість, діаметр і глибину спуску обсадних колон.
Вихідними даними для побудови проектної конструкції розвідувальної свердловини є: глибина та кут залягання корисних копалин, фізико-механічні властивості та гірничо-геологічні умови залягання порід, вибраний спосіб буріння.
Глибина свердловини наведена в контрольному завданні, кут нахилу свердловини до горизонту приймається рівним 900 (вертинні свердловини).
Визначення діаметрів свердловини на різних інтервалах глибини проводиться знизу нагору, починаючи з визначення діаметра останнього інтервалу свердловини (кінцевий діаметр буріння). При бурінні розвідувальних свердловин на тверді корисні копалини кінцевий діаметр буріння визначається представництвом кернової проби за корисними копалинами (Корисна копалина – передостанній шар) та розмірами свердловинного геофізичного обладнання.
Мінімально допустимий діаметр керна, який задовольняє вимогам якісного випробування пласта корисних копалин і відповідно діаметр свердловини, за якого виконується ця умова, наведені в табл.1.
Діаметри свердловин наведено у діапазоні значень. При виборі кінцевого діаметра свердловини краще вибирати більше значення, залишаючи менше запасного діаметра.
При складанні таблиці виходили з причини, що керн не руйнується у процесі буріння. Насправді гірські породи дуже часто перебувають у порушеному стані, що ускладнює отримання необхідного вмісту проби. Для підвищення виходу керна при бурінні таких порід необхідно застосовувати спеціальні снаряди, що мають більший діаметр, ніж звичайні снаряди(Див. табл.)
Генетичні типи родовищ та найголовніші промислові типи руд
Мінімально допустимий діаметр керна, мм
Діаметр свердловини, мм
Магматичні родовища
Пегматитові родовища
Контактно-метасоматичні (скарнові) родовища
Руди інших металів (Au, Pb, Zn)
Гідротермальні родовища
Сурм'яно-ртутні та миш'якові
Осадові родовища
Метаморфогенні родовища
Золотоносні конгломерати з ураном
У практиці розвідувального буріння на корисні копалини рудні отримання представницьких проб забезпечується при застосуванні наступних мінімальних розмірів породоруйнівних інструментів:
При бурінні алмазними коронками – 46-59 мм;
При бурінні коронками твердосплавними - 59-76 мм.
Коронки більшого діаметра рекомендується застосовувати при бурінні тріщинуватих порід. При бурінні за нерудними корисними копалинами мінімальний діаметр буріння 93 мм.
При розвідці вугільних родовищ залежно від типу вугілля рекомендують наступні діаметри буріння: по м'якому вугіллю – 93 мм, по середньому – 76 мм, по щільному – 59 та 76 мм з урахуванням застосування спеціальних снарядів для отримання представницького керну.
При виборі кінцевого діаметра буріння необхідно враховувати розміри свердловинної апаратури для проведення різних досліджень (геофізичні дослідження, інклінометрія, кернометрія та ін.). Мінімально допустимі діаметри свердловин залежно від габаритних розмірів апаратури, що застосовується, наведені в табл.2.
Зовнішній діаметр свердловинного приладу, мм
Номінальний діаметр свердловини, мм
Радіометричні дослідження (ДК, ГГК, ПНК, НГК та ін.)
Після визначення кінцевого діаметра буріннянеобхідно: намітити ділянки, що вимагають закріплення стін свердловини обсадними трубами; вибрати розміри та намітити глибини спуску обсадних колон.
Кріплення вимагають: верхній (перший) інтервал завжди; нестійкі породи (пісок, супісок); тріщинуваті і кавернозні породи.
Обсадні труби застосовують для кріплення гирла свердловини, запобігання його від розмивання, відведення промивної рідини в жолоби (перша обсадна колона називається напрямною), для роз'єднання водоносних горизонтів, закріплення нестійких порід і ізоляції інтервалів, де можлива витік кондуктором, всі наступні – технічними колонами).
Обсадні труби колону можуть з'єднуватися за допомогою ніпелів або «труба в трубу». Безніпельне з'єднання труб менш міцне, тому застосовується для з'єднання труб діаметром не більше 89 мм. Коротку технічну характеристику обсадних труб наведено в табл.3.
Показники ГОСТ 6238-77
Зовнішній діаметр труб, мм
Товщина стінки труби, мм
Внутрішній діаметр труб, мм
Внутрішній діаметр ніпелю, мм
Маса 1 м гладкої труби
Обсадна колона вибирається таким чином, щоб внутрішній діаметр ніпелів обсадних труб був більшим за діаметр розташованого нижче інтервалу свердловини.
Діаметр інтервалу свердловини, в який опускається обсадна колона, повинен бути на 2-5 мм більшим за зовнішній діаметр обсадної колони. У слабко пов'язаних, нестійких, схильних до спучування породах різниця діаметрів повинна становити 10-20 мм.
Приклад. Побудувати проектну конструкцію свердловини за умов буріння, наведених у табл.4. Рудна зона представлена радіоактивними елементами. В інтервалі 180-500 м передбачається взяття орієнтованогокерна для вивчення елементів залягання порід, а також проведення геофізичних досліджень та інклінометрії по всій глибині свердловини.
Рішення. Буріння в інтервалі 0-600 м передбачається вести із застосуванням твердосплавних коронок, а в інтервалі 600-700 м із застосуванням алмазних коронок, що обумовлено буримістю гірських порід на цих інтервалах. У зв'язку з тим, що кут падіння пласта корисних копалин понад 300, свердловини мають бути похилими.
Кінцевий діаметр буріння задля забезпечення необхідної представницькості керна за даними табл.1 можна прийняти рівним 36 мм. Оскільки рудна зона представлена роздробленими породами, при бурінні яких підвищення виходу керна потрібно застосування спеціальних технічних засобів, діаметр буріння може бути збільшений.
Враховуючи тріщинуватість гірських порід, що складають рудну зону, діаметр буріння має бути не менше 59 мм, що забезпечить необхідну кількість кернового матеріалу для проведення випробування. Для взяття орієнтованого керна (кернометрія) застосовуємо прилади, які називають керноскопами, діаметр яких дорівнює 57 мм (див. табл. 2), що відповідає обраному кінцевому діаметру.
Діаметр приладів, що застосовуються для проведення інклінометрії та інших геофізичних досліджень у свердловинах, не перевищує 50 мм (див. табл.2). Таким чином остаточно приймаємо кінцевий діаметр буріння рівним 59 мм.
Для закріплення гирла свердловини, запобігання його від розмиву, відведення промивної рідини в жолоби та завдання свердловини в інтервалі 0-4 м необхідно встановити напрямну. Простір між напрямною та стінками свердловини необхідно зацементувати.
В інтервалі від 0 до 62 м залягають глинисті породи, схильні до набухання та обвалення. Їх необхідноперекрити обсадною колоною (кондуктором). Черевик кондуктора має бути зацементований.
Глибина буріння під кондуктор повинна перевищувати 62 м з таким розрахунком, щоб обсадні труби були посаджені в тверді монолітні породи. Приймаємо її рівним 65 м.
Діаметри обсадних колон та інтервалів свердловини визначаємо у напрямку знизу вгору. Внутрішній діаметр ніпелів кондуктора має бути більше 59 мм (кінцевий діаметр свердловини). З табл.3 вибираємо обсадні труби діаметром 73 мм (внутрішній діаметр ніпелю 62 мм).
Для гарантованого спуску кондуктора в набухають породах проектуємо буріння інтервалу свердловини від 4 до 65 м інструментом породоруйнівним діаметром 93 мм (див. табл.6).
Внутрішній діаметр ніпелів напрямної обсадної труби має бути більше 93 мм. Вибираємо обсадні труби діаметром 108 мм (табл. 3).
Буріння свердловини в інтервалі від 0 до 4 м необхідно вести породоруйнівний інструмент діаметром не менше 132 мм (табл.6).
При бурінні пошуково-розвідувальних свердловин у невивчених геологічних умовах необхідно передбачити резервний діаметр 76 мм. Породоруйнівним інструментом цього діаметра можна розбурювати ствол у разі ускладнень. Тоді розмір обсадних колон буде відповідно 89/81 мм та 146/134 мм. Діаметр буріння під ці колони відповідно 112 та 151 мм.
Проектну конструкцію свердловини наведено в табл. 4.
У всіх випадках необхідно прагнути вибору найпростішої конструкції свердловин із застосуванням мінімальної кількості колон обсадних труб. Це полегшує буріння свердловин, скорочує набір інструментів, витрату обсадних труб та знижує вартість робіт. Проста конструкція свердловини забезпечує можливість застосування високих частот обертання бурового інструменту.