Назначение и элементы буровых скважин
Буровой скважиной называется цилиндрическая горная выработка в земной коре сравнительно небольшого диаметра и большой протяжённости. Минимальные диаметры скважин 15-26 мм, максимальные 4000-5000 мм (скважины — шахты, шурфы, вентиляционные стволы на рудниках и шахтах). Глубина скважин колеблется от нескольких метров до нескольких километров. Самая глубокая скважина СГ-1 пробурена в нашей стране на Кольском полуострове. Её глубина составляет 12066 м.
Геологические изыскания на территории России подразделяются на следующие стадии:
I — региональные геолого-съёмочные и геофизические работы;
II — поиски месторождений полезных ископаемых;
III — предварительная разведка;
IV — детальная разведка;
V — разведка эксплуатируемого месторождения;
VI — эксплуатационная разведка.
Во всех шести стадиях ведётся бурение скважин, количество которых и их глубина различны для каждой стадии.
По целевому назначению буровые скважины делятся на:
- геологоразведочные,
- эксплуатационные,
- технические,
- взрывные.
Геологоразведочные скважины предназначены для геологического изучения земных недр.
В зависимости от стадии геологоразведочных работ на твёрдые, жидкие и газообразные полезные ископаемые называются:
- картированные, которые бурят только с отбором керна для составления геологических разрезов и карт;
- поисковые, предназначенные для выявления потенциальных месторождений в районах известных и перспективных рудных полей и бассейнов осадочных полезных ископаемых;
- параметрические бурят для изучения геологического строения, геолого-геофизических характеристик разреза и оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления, выявления наиболее перспективных районов для поисковых работ;
- структурные, позволяющие составлять геологические структурные карты, отображающие условия и формы залегания пород на земной поверхности и на глубине;
- опорные — это глубокие скважины, сооружаемые с целью изучения геологического строения территорий (особенно в малоисследованных районах) и получения опорных данных, служащих основой проектирования объёмов и видов региональных, поисковых и геологоразведочных работ;
- разведочные, которые бурят на месторождениях полезных ископаемых для определения его количества, качества и условий залегания с целью установления экономической целесообразности эксплуатации месторождения и получения необходимых данных для составления проекта его разработки;
- опробовательные, служащие для отбора и исследования проб с целью проведения качественного и количественного состава полезных ископаемых;
- гидрогеологические, предназначаемые для определения фильтрационных свойств горных пород, наблюдений за режимом подземных вод, проведения геофизических исследований, как правило, в районах месторождений полезных ископаемых.
Эксплуатационные скважины бурят для добычи жидких, газообразных и реже твёрдых (для подземного выщелачивания, гидродобычи) полезных ископаемых.
Технические скважины предназначены для прокладки трубопроводов и кабелей, вентиляции подземных горных выработок, тушения подземных пожаров, заглушения фонтанирующих нефтяных скважин и т.п.
Взрывные скважины бурят для закладки в них зарядов взрывчатых веществ при сейсморазведочных работах, добыче полезных ископаемых в карьерах, подземной разработке и других целей.
Основные элементы буровой скважины:
- точка заложения скважины — географические координаты её устья;
- устье — начало скважины;
- забой — дно скважины;
- стенки — боковая поверхность скважины;
- диаметр — условный диаметр буровой скважины, равный номинальному диаметру породоразрушающего инструмента (фактический диаметр скважины больше номинального диаметра породоразрушающего инструмента за счет разработки стенок скважины). Конструкция скважины определяется величинами её диаметров на различных интервалах глубины, а так¬же диаметрами и длинами направляющей трубы и обсадных колонн;
- направляющая труба ~ обсадная труба различной длины, предназначенная для закрепления устья скважины, придания направления бурящемуся стволу скважины и обеспечения направления движения потока промывочной жидкости;
- кондуктор — колонна обсадных труб, предназначенная для крепления верхней части скважины;
- ствол — собственно скважина от устья до забоя (внутреннее пространство);
- ось — геометрическая ось симметрии скважины;
- глубина — расстояние от поверхности (устья) до забоя по оси скважины;
- угол наклона — угол между осью скважины и её проекцией на горизонтальную плоскость;
- зенитный угол — угол между осью скважины и её проекцией на вертикальную плоскость (зенитный угол вертикальной скважины равен нулю);
- азимут (азимутальный угол) — угол, измеряемый по часовой стрелке в горизонтальной плоскости между определённым направлением, проходящим через ось наклонной скважины, и проекцией оси скважины на горизонтальную плоскость. Азимут вертикальной скважины равен нулю. Если отсчёт азимута производится от географического меридиана, то получают истинный азимут, от магнитного меридиана — магнитный, от произвольного направления на репер -условный;
- апсидальная плоскость — вертикальная плоскость, проходящая через касательную линию к оси наклонной скважины в данной точке;
- трасса — положение оси скважины в пространстве;
- профиль — проекция оси скважины на вертикальную плоскость;
- план ~ проекция оси скважины на горизонтальную плоскость.
В зависимости от пространственного положения скважины подразделяются на:
- вертикальные;
- наклонные;
- горизонтальные и слабонаклонные (с углом наклона до 5 град.);
- восстающие, пробуренные из подземных горных выработок с углом наклона более 5 град, к горизонту;
- многозабойные (многоствольные) скважины, в которых из основного ствола забуривается один или несколько дополнительных стволов.
