Колонковое бурение

Колонковое бурение – наиболее распространенный способ проходки картировочных, структурных, поисковых и разведочных скважин. Колонковое бурение особенно широко применяется при разведке месторождений твердых полезных ископаемых. При производстве работ на нефть и газ колонковым способом выполняются большие объемы бурения структурно-поисковых скважин. Применяется оно и при инженерно-геологи- ческих и гидрогеологических исследованиях, в сейсморазведке – для закладки взрывчатых веществ; в большом объеме применяется и для других технических целей, например, для нагнетания цемента и битума при создании водонепроницаемых завес в трещиноватых породах при инженерных сооружениях и т. п. Колонковым способом в крепких породах иногда проходят разведочные шурфы.

Широкое применение колонкового бурения в геологической службе объясняется тем, что оно обеспечивает получение ненарушенных образцов в виде столбика или колонки горных пород (керна) на всем протяжении скважины; отсюда происходит и название – колонковое бурение. Керн (колонка) позволяет получить наиболее надежную геологическую документацию; по данным керна определяются геологическое строение месторождения, глубина залегания и мощность полезного ископаемого, проводится его опробование, подсчитываются запасы, выявляются горнотехнические условия эксплуатации. На основании этих данных месторождение полезного ископаемого передается горным предприятиям для организации добычи.

Особенно наглядно достоинства колонкового бурения проявляются при разведке в условиях преобладания твердых пород, когда можно бурить скважины малых диаметров (36, 46, 59 мм) и получать кондиционный выход керна. При кольцевом забое объем разрушения горных пород в 3–5 раз меньше, чем при бурении сплошным забоем. Поэтому установки колонкового бурения значительно легче и транспортабельнее установок других систем, рассчитанных для бурения на одни и те же глубины.

Преимущество колонкового бурения перед другими видами проходки скважин заключается еще и в том, что оно обеспечивает проходку практически под любым углом к горизонту. Если к этому добавить, что экономические показатели колонкового бурения выше, чем при других видах бурения, то становится ясной весьма значительная роль колонкового бурения при обеспечении разведанными запасами минерального сырья промышленности и народного хозяйства страны.

Для осуществления проходки скважин колонковым способом используется поверхностное и забойное оборудование.

Поверхностное оборудование состоит из бурового станка, насоса, двигателя и вышки (мачты); вместе они составляют буровой агрегат, или буровую установку. Буровые установки бывают стационарные и передвижные; в последнем случае станок, насос и двигатель монтируются на салазках или на колесном ходу, на гусеницах; у самоходных агрегат монтируется на автомашине.

Забойное, или подземное оборудование состоит из породоразрушающего инструмента в колонковом наборе, колонны бурильных и обсадных труб.

На рис. 8.1 показана схема установки для колонкового бурения.

Для разрушения горных пород при проходке скважин применяют алмазы как самые твердые минералы на земле, твердые сплавы и дробь – чугунную, литую стальную и дробь-сечку. Отсюда различают виды колонкового бурения – алмазное, твердосплавное и дробовое. Алмазы и твердые сплавы крепятся в торце короночного кольца, представляющего собой короткий патрубок с резьбой на верхнем конце. Такое устройство породоразрушающего инструмента обеспечивает бурение по кольцу, в то время как в центре коронки образуется столбик породы – керн.