Научное обоснование методов повышения эффективности технологии бурения и опробования разведочных скважин в сложных геологических условиях

Содержание

Актуальность проблемы. Сложные геологические условия — это совокупность природных факторов, характеризующих состояние горных пород, бурение в которых сопровождается высокой вероятностью геологических осложнений, повышенной трудностью получения представительного кернового материала для достоверного опробования и, в итоге, снижением качественных и технико-экономических показателей бурения. К числу наиболее распространенных относятся сложные условия по бурению (неустойчивость горных пород, поглощения промывочной жидкости) и по трудности отбора керна (сильно-трещиноватые горные породы, имеющие удельную кусковатость керна Куд. >11 при отношении длины куска керна к диаметру его 1К / с1 к < 2,5, а также малопрочные, слабосвязные и перемежающиеся по твердости породы, объединенный показатель динамической прочности и абразивности которых рм< 22,5).

При бурении в сложных геологических условиях часто происходят обвалы как неустойчивых горных пород, так и шламового материала, отложенного на стенках скважин из циркулирующей промывочной жидкости. Основным меропг. ем по предотвращению этих осложнений является применение пром" жидкостей с высокими реологическими свойствами, одним из эффе-тодов поддержания которых в процессе бурения является очистку жидкостей от шлама с помощью гидроциклонов. Эффективная мой в скважину промывочной жидкости от шлама является та?., мероприятием, обеспечивающим получение представительр — «& ^^ ** призабойными шламоуловителями. Однако гидроциклонаг, — '», у: няе^ым в бурении, свойственны серьезные недостатки: недостаточно высокая степень очистки промывочное кости от шлама- большие потери промывочной жидкости с удаляемйм из нее шламом- отсутствие возможности бесперебойного управления технологическим процессом очистки промывочной жидкости с целью поддержания его в оптимальном режиме.

Повышение эффективности гидроциклонной очистки промывочной жидкости является актуальной научно-технической проблемой.

Несмотря на то, что для отбора керна и шлама создано много различных 'эдмческих средств, проблема получения представительного материала для^{верного,} опробования при бурении скважин в сложных геологических ] иях остается актуальной. Известные технические средства предназначе-' |ак правило, для отбора керна или шлама в конкретных специфических ¡-г -|иях. Вместе с тем, в природе наблюдается не только чрезвычайное разно-= фие свойств горных пород и руд, но и частая перемежаемость их. Поэтому '4:д такие технические средства, которые могут обеспечить отбор кондици→4керна в изменяющихся реальных геологических условиях.

В трещиноватых, дробленных, кавернозных горных породах бурение зачастую сопровождается поглощением промывочной жидкости, являющимся одним из распространенных видов геологических осложнений. Известные методы изоляции зон поглощения сопровождаются значительными непроизводительными потерями времени и резким снижением рентабельности буровых работ, но далеко не всегда приводят к ликвидации поглощения. Вместе с тем, как показывают гидрогеологические исследования, в большей части поглощающих скважин устанавливается определенный уровень пластовых вод, которые можно использовать для создания местной (призабойной) циркуляции. Известные технические средства для этой цели не эффективны. Поэтому актуальной научно-технической проблемой является создание комплекса методов и технических средств, способного обеспечить высокопроизводительное бурение поглощающих скважин с минимальным расходованием материально-технических ресурсов.

Каждое из названных геологических осложнений в процессе бурения может встречаться отдельно и в разных сочетаниях. Наиболее сложным вариантом является наличие всего комплекса сложных условий (неустойчивость стенок йскважин, поглощение промывочной жидкости, трудные условия получения кон-?Нного керна).: В практике геологоразведочных работ такие случаи неред-могут служить золоторудные месторождения в Якутии (В.В. Лы-1999), Подмосковный буроугольный бассейн и многие другие различных регионах Российской Федерации, щмендовавшие себя известные прогрессивные способы бурения мююгращ&ЗД^ые области применения, к числу которых сложные геологические услови1||||

§-Ьсятся не всегда.

Так, при буреййи с ГЖС не обеспечивается. необходимая представительность керно-шламового материала и не во всех горных породах поддерживается устойчивость ствола скважин. Область эффективного бурения с гидротранспортом керна1 ограничивается мягкими породами с пропластками пород до VIII категории- не" обеспечивается устойчивость стенок скважины в случае бурения ее более чем за один рейс- достаточно велики (0,1−0,35 м 3 на 1 м бурения) потери промывочной жидкости в зонах поглощения- возможности получения представительной шламовой пробы ограничены в связи с тем, что частицы размером менее 0,25 мм сеткой керноприемного. узла не улавливаются. Бурение скважин снарядами со съемными керноприемниками в условиях поглощения невозможно, более того, в связи с очень малыми зазорами и высокими перепадами давления поглощение жидкости в скважинах даже интенсифицируется- в этих снарядах не предусмотрено призабойное шламоулавливание, но в то же время для эффективной работы их необходима тонкая очистка промывочной жидкости (содержание шлама с размером частиц > 0,07 мм не должно превышать 1%). Такая же тонкая очистка промывочной жидкости от шлама необходима для повышения надежности работы гидроударников.