Общее сведение о буровых работах

Буровые скважины представляют собой цилиндрические выработки, имеющие вертикальную, наклонную или горизонтальную ориентировку. Диаметры скважин колеблются от 26 до 1000-1500 мм; известны случаи проходки буровым способом шахтных стволов диаметром от 2 до 8 м. Глубина скважин разнообразна: от первых метров до нескольких километров. В настоящее время бурятся сверхглубокие скважины глубиной до 15 км, имеются технические возможности проходить скважины глубиной до 25 км.

Скважины можно бурить в разнообразных, практически в любых условиях: с поверхности земли, из подземных выработок, с плавучих и стационарных буровых установок в море, во льдах и др. Буровые работы проведены нa Луне и Венере.

Бурение скважин применяется для решения широкого круга вопросов, по назначению скважины можно подразделить на несколько групп:
1) картировочные и структурные, которые проходят в процессе геологической съемки;
2) поисковые, используемые при детальных поисках глубокозалегающих месторождений;

3) разведочные, которые проходят практически на всех стадиях разведки;
4) эксплуатационные, для добычи жидких и газообразных полезных ископаемых, а также для отработки месторождений методами подземного выщелачивания;

5) глубинные, для изучения глубоких горизонтов земной коры;
6) гидрогеологические, предназначенные для изучения подземных вод;
7) инженерно-геологические, с помощью которых проводятся исследования грунтов перед строительством различных сооружений;

8) вспомогательные, или технические, скважины различного назначения: водопонижающие, для уменьшения притока подземных вод в разведочные и эксплуатационные горные выработки; замораживающие, для замораживания неустойчивых водонасыщенных пород при проходке подземных выработок; вентиляционные; взрывные, при открытой и подземной разработке и др.;
9) скважины специального назначения: для подачи заливающего материала при тушении пожаров; для подачи закладочного материала в выработанное пространство; для проведения электрокабелей, водопроводов и других коммуникаций; для подачи воздуха и пищи при авариях в подземных выработках; для создания подземных газо- и нефтехранилищ.

Бурение скважин включает три основных процесса: разрушение породы на забое, извлечение разрушенного материала на поверхность, закрепление стенок скважины.

По способам разрушения породы различают ударное, вращательное и ударно-вращательное бурение (рис. 7).

Рис. 7. Классификация способов бурения

При ударном бурении горная порода разрушается посредством ударов по забою специальным буровым инструментом (долотами, буровыми стаканами и др.), подвешенным на канате (ударно-канатное бурение) или на штангах (ударно-штанговое бурение). Разрушенная порода удаляется из скважины специальным инструментом — желонкой.

Вращательное бурение подразделяется на бурение сплошным забоем (бескерновое) и кольцевым забоем (колонковое). Разрушение породы производится вращающимся инструментом путем резания, скалывания и истирания; при бурении сплошным забоем используют долота вращательного типа, при колонковом — коронки, армированные твердыми сплавами и алмазами. Вращение бурового снаряда может осуществляться с поверхности с помощью штанг и шпинделя или ротора; могут применяться и забойные двигатели. Разрушенная порода (шлам) выносится на поверхность промывочной жидкостью, сжатым воздухом или другими агентами; при бурении шнеком — транспортируется по виткам реборды; при бурении ложковыми и змеевиковыми бурами — поднимается из скважины вместе с инструментом.

Ударно-вращательное бурение представляет собой вид комбинированного бурения, при котором разрушение породы производится в результате вращения коронки на забое с одновременными частыми ударами, передающимися на коронку от пневмо- или гидроударника, помещенного выше колонкового бурового снаряда.

Вибробурение производится с помощью вибраторов обычно в мягких грунтах.

Кроме перечисленных способов разрушения пород специальными породоразрушающими инструментами используются различные физические методы: огневой, взрывной и др.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: В. В. Авдонин, и др.

Источник: Технические средства и методика разведки месторождений полезных ископаемых.

Данные публикации будут полезны для студентов инженерно-геологической и геохимической специальностей.