Направленное и многозабойное бурение: методы и технологии

Направленное и многозабойное бурение. Основное требование, предъявляемое к геологоразведочной скважине, — ее проведение в соответствии с проектным профилем. В ряде случаев эта цель достигается только применением методов искусственного искривления скважины. Скважины называются направленными, если их проведение в заданную точку связано с применением искусственных отклонителей или использованием естественных искривлений. Проведение таких скважин сопровождается регулярными замерами искривления. Имеющиеся технические средства позволяют с большой точностью вести бурение. Известны случаи, когда при ликвидации пожаров на нефтяных и газовых скважинах на расстоянии в несколько сотен метров забуривались наклонные скважины и попадали точно в ствол фонтанирующей аварийной скважины.

Другим применением методов искусственного искривления является бурение многоствольных скважин, или многозабойное бурение. Многоствольными называются скважины, из одного основного ствола которых бурят один или несколько дополнительны) стволов, вскрывающих рудное тело или другой объект в не скольких заданных точках (рис. 15). Это позволяет существенно сократить объемы бурения и время на разведку.

Рис. 15. Варианты использования направленных и многоствольных скважин. А — исправление нежелательного естественного искривления; Б — обход горных выработок и тяжелых буровых аварий; В — перебуривание рудных тел; Г — бурение многоствольных скважин при разведке пологозалегающих рудных тел; Д — бурение вертикально-наклонных скважин при наличии малоустойчивого верхнего интервала пород; Е — бурение пологонаклонных скважин при поисках субпараллельных крутопадающих рудных тел; Ж — бурение скважин в труднодоступной местности; 3 — бурение односторонне-перистых многоствольных скважин

Многоствольные скважины бурят с целью:
1) перебуривание интервалов рудного тела с малым выходом керна;
2) получение большого количества рудного керна для технологических проб;
3) уточнения геологического строения месторождения, расшифровки складчатых деформаций и т.д. Многоствольные скважины используются при необходимости бурения с ограниченных по размерам площадок (например, в горных районах, с морских эстакад), при бурении под дно водного бассейна, под заболоченное место, инженерные сооружения и др.

Технические средства, применяемые при направленном и многоствольном бурении, разделяются на следующие группы:
1) забуривание дополнительных стволов многоствольных скважин с искусственного забоя;
2) искусственное искривление скважин с естественного забоя с целью их проведения по проектному профилю;
3) ориентация отклонителей;
4) измерение кривизны скважин.

Общая схема искусственного искривления скважины в проектном направлении осуществляется в следующей последовательности: создание искусственного забоя, если искривление необходимо осуществить выше забоя основного ствола; спуск отклонителя; ориентирование и раскрепление отклонителя; забуривание нового ствола и замер его направления и угла наклона. Искусственный забой создается с помощью деревянной или металлической пробки или созданием цементного моста. В качестве отклонителей используются различные конструкции отклоняющих клиньев и специальных снарядов для направленного бурения. Для этих технических средств разработаны специальные алмазные долота и коронки.

Аппаратура для ориентирования отклоняющих устройств также довольно разнообразна: она может быть погружной, т.е. входящей в состав бурового снаряда и находящейся в скважине в процессе бурения, или эпизодического действия, спускаемой только на момент ориентирования отклонителя. В качестве чувствительного элемента обычно применяются свободно катающийся в желобе шарик, капля ртути или отвес, замыкающий в момент ориентации один или два контакта, совмещенных с плоскостью действия отклонителя. По конструкции ориентирующая аппаратура делится на измерительные приборы и индикаторы. Первые показывают числовые значения углов установки отклонителей, вторые отмечают по принципу “да” — “нет”, установлен ли отклоняющий снаряд под заданным углом или нет.

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.