Окончание табл 6.7.
Весьма неравномерный | III. Большинство месторождений редких, некоторых цветных и благородных металлов, значи-тельная часть месторождений горнорудного сырья (слюда, асбест). Наиболее сложные месторождения цветных металлов, не вошедшие во II группу. | Благоприятная | ОКТ-44 | ТДН-46-УТ | ССК-59 | |
Неблагоприятная | 42-60 | ОКТ-57 ОКТ-73 ОКТ-89 | ТДН-59-УТ ТДН-76-УТ ТДН-93 | ССК-59 ССК-76 КССК-76 | ||
Крайне неравномерный | IV. Мелкие и весьма нарушенные месторождения редких и благородных металлов. Месторождения, не вошедшие в I-III группы. | Благоприятная и неблагоприятная | - | ТДН-76-УТ ТДН-2-93 ТДН-4-93 | ССК-76 КССК-76 |
также возможность применения различных геофизических и других скважинных приборов.
Надежность получения кондиционного керна малого диаметра обеспечивается достаточно большим выбором двойных колонковых наборов.
Основными размерами разведочных скважин следует считать диаметры 59-76 мм, а для обеспечения отбора керна различными колонковыми наборами в чрезвычайно сложных геологических условиях диаметр 93 мм. Размеры гидрогеологических, инженерно-геологических, технических и других скважин обусловливаются их целевым назначением.
При выборе конструкции скважин необходимо стремиться к составлению наиболее простых конструкций – одно- и двухколонных. При алмазном бурении следует также учитывать одно из основных специфических требований к конструкции – рациональное соотношение диаметров бурильных колонн и диаметров скважин, диаметров открытого ствола скважинных и внутренних диаметров предыдущих обсадных колонн. При выборе конструкции нужно избегать применения обсадных колонн, спущенных «впотай», и ступенчатости открытого ствола скважины. В необходимых случаях следует предусматривать спуск всех обсадных колонн с поверхности с последующим извлечением их по окончании бурения для повторного использования. При неалмазном способе бурения в экономически и технологически оправданных ситуациях допустимо применение «потайных» обсадных колонн для перекрытия зон нарушений или подземных горных выработок.
Применение «потайных» обсадных колонн и бурение в ступенчатом открытом стволе категорически запрещается при использовании комплекса снарядов со съемными керноприемниками (ССК).
Ступенчатость ствола скважины при алмазном бурении допускается в аварийных ситуациях или глубоких (более 1000 м) скважинах, когда на нижних интервалах бурение ведется на сравнительно небольших (400-500 мин-1) частотах вращения; в этих же случаях допускается и применение «потайных» обсадных колонн.
Наиболее сложным вопросом при конструировании скважин является определение числа ступеней смены диаметра, которые зависят в основном от характера и числа зон осложнений, меры борьбы с которыми не приводят к положительным результатам и требуют перекрытия таких зон колонной обсадных труб.
Число обсадных колонн в конструкции скважин и глубина спуска каждой колонны устанавливается в конкретных геологических условиях и определяется сложностью разреза и конечным диаметром скважины.
Выбор диаметров обсадных колонн должен производиться с учетом их износостойкости.
Определение числа обсадных колонн и их диаметра может быть решено на ПЭВМ путем использования алгоритма разработки проекта конструкции скважины*. Алгоритм состоит из двух последовательных этапов:
- составление предварительного проекта конструкции скважины;
- упрощение предварительного проекта конструкции скважин.
Первый этап предусматривает изучение объективных (не изменяющихся во времени) факторов, определяющих конструкцию скважины:
- целевых факторов, определяющих глубину бурения и конечный диаметр скважины;
- геологических факторов, определяющих число обсадных колонн и глубину их постановки.
Наиболее значимыми для конструкции скважины являются геологические факторы, т.к. именно они могут вызвать необходимость крепления ствола скважины в нескольких интервалах; остальное многообразие факторов при проектировании конструкции скважины менее существенно.
По степени устойчивости стенок и возможности их самопроизвольного обрушения выделяют четыре группы пород:
I. С низкой устойчивостью – породы, требующие обсадки сразу, после их разбуривания (несвязные моренные отложения, сильнотрещиноватые, раздробленные, зоны обрушений отработанных шахтных горизонтов и т.п.).
II. С пониженной устойчивостью (1-20 суток – породы, находящиеся в неравновесном состоянии с преобладанием в них (вблизи стенок скважины) высоких пластических напряжений; отягощение этого напряженного состояния вызывается многократными динамическими нагрузками от работающего бурового инструмента.
III. Породы средней устойчивости, способные сохранять устойчивость открытого ствола от 20 до 150 суток; состояние стенок скважины, сложенной этими породами, характеризуется упруго-пластичными напряжениями; воздействие бурового инструмента не оказывает заметного влияния на устойчивость стенок скважины длительное время.
IV. Плотные, ненарушенные породы с устойчивостью более 150 суток.
Поглощающую способность горных пород оценивают коэффициентом фильтрации от 0,005 до 6500 м3/сут. Выделяют три группы пород, исходя из разрешающей способности буровых геологоразведочных насосов: с катастрофическим, сильным и частичным поглощением.
По наличию водопритоков геологический разрез разделяют на четыре группы пропорционально проценту водопритока, отнесенного к расходу промывочной жидкости: горизонты с очень сильным, сильным, частичным и несущественным водопритоком.
При опасности экологического нарушения массива необходимо каждый из экологически опасных факторов исключить, например, каждая отработанная горная выработка, водоносный горизонт или газоносный пласт должны быть изолированы.
Чувствительность горных пород к водоотдаче определяется их качественным изменением при контакте с водой; по этому свойству выделяют три группы пород: существенно изменяющие свое агрегатное состояние или выщелачивающиеся; изменяющиеся частично; водоустойчивые.
По температурному фактору выделяют три группы горизонтов: вечную мерзлоту (отрицательные температуры ствола скважины); горизонты со средним (0-600) и повышенными (свыше 600С) температурами.
По углам падения пород выделяют две группы: пологие и крутопадающие пласты.
В производственных условиях следует стремиться к постановке многофункциональных обсадных колонн, способных одновременно перекрывать несколько опасных для процесса бурения горизонта.
Составленный таким образом на основании целевых и геологических факторов предварительный проект конструкции скважины на втором этапе предусматривается упростить. Упрощение проводится за счет изучения района ведения работ, внедрения в практику буровых работ передовой технологии, совершенствования организации труда, повышения квалификации буровиков.
Для обозначения конструкций скважин в практике буровых работ применяется их буквенно-цифровая характеристика; рекомендуется шифр, включающий:
- глубину скважины (проектную или фактическую), м;
- способ бурения на конечной глубине (А – алмазными коронками, Т – твердосплавными коронками, Г – гидроударниками, П – пневмоударниками, Ш – шарошечными долотами, АС – комплексами ССК или КССК, АГ – гидроударниками с алмазными коронками);
- конечный диаметр скважины (46, 59, 76, 93), мм;
- сложность конструкции скважин по числу обсадных колонн (I, II, III, БО – без обсадки);
- глубину спуска, диаметр и тип обсадных колонн;
- диаметр, вид бурения и глубину каждой ступени открытого ствола.
Примеры.
1. Шифр конструкции скважины проектной глубиной 500 м алмазного бурения двухколонной конструкции – первая (считая сверху) колонна на глубину 50 м из труб диаметром 89 мм ниппельного соединения, вторая – до глубины 150 м из труб диаметром 73 мм ниппельного соединения, конечный диаметр скважины 59 мм:
500 А 59 П 50 (89Н) 150 (73Н).
2. То же, но последняя колонна из труб безниппельного соединения, бурение открытого ствола комплексом ССК:
500 АС 59 П 50 (89Н) 150 (73БН).
3. Шифр конструкции скважины глубиной 1520 м твердосплавного бурения конечным диаметром 76 мм трехколонной конструкции – третья колонна длиной 50 м составлена из труб ниппельного соединения диаметром 108 мм опущена «впотай» на глубину 350 м; вторая колонна – до глубины 200 м из труб ниппельных заготовок диаметром 146 мм; первая колонна (направляющая труба) ниппельного соединения диаметром 168 мм опущена до глубины 17 м; открытый ствол скважины имеет ступенчатую форму, причем до глубины 917 м бурение велось шарошечными долотами диаметром 93 мм:
1520 Т 76 III 17(168Н) 200 (146Н3) 350(108Н/50) 93Ш917.
Учитывая определенную сложность проектирования рациональной конструкции скважины и многообразие условий бурения, рекомендуется на каждую сложную конструкцию составлять отдельный проект, иметь экспертное заключение и строго следить за выполнением проекта. При этом проекты скважин, бурение которых предусматривается в экстремально сложных по заданию или геологическим условиям обстоятельствам (сверхглубокие скважины, многократные пересечения горных выработок или карстовых образований и т.д.), должны обязательно рассматриваться и обсуждаться компетентными лицами и утверждаться техническим руководителем предприятия.
6.5. Выбор бурового оборудования и инструмента.
Выбор бурового оборудования и инструмента (станка, мачты, насоса, силового привода, бурильных труб, аварийного, вспомогательного и технологического инструмента) для бурения скважин является многофакторной задачей, правильное решение которой во многом обусловливает качество и экономичность решения геологической задачи, поставленной перед буровыми работами.
На выбор конкретного инструмента или оборудования влияют одновременно несколько факторов, каждый из которых, в свою очередь, в той или иной мере оказывает влияние на выбор других видов технических средств. Задачу, таким образом, следует решать взаимосвязано и комплексно, что позволяет эффективно использовать всю номенклатуру выбранного оборудования и инструмента.
Для полного учета всех факторов и их взаимосвязей, влияющих на выбор оборудования и инструмента, на всех этапах проектирования и проведения буровых работ рекомендуется учитывать схему выбора оборудования и инструмента (рис. 6.2), в которой показаны основные связи различных элементов технологии бурения скважин. При этом определяющими факторами являются:
- глубина скважины,
- целевое назначение скважины,
- вид полезного ископаемого,
- характеристика горных пород.
Характеристика горных пород определяет выбор породоразрушающего инструмента и обусловливает необходимость проведения тех или иных мероприятий, способствующих нормальному (безаварийному) процессу бурения скважин. Рекомендации по выбору породоразрушающего инструмента (по областям рационального применения) были приведены выше при описании этих технических средств.
С учетом выбранного способа бурения, геолого-технических условий бурения скважины и ее конструкции выбирается породоразрушающий инструмент, вид промывочной жидкости, определяются оптимальные значения параметров режима бурения. С учетом режима бурения, а также глубины скважины и ее диаметра
выбирается тип бурильной колонны, определяется ее масса, а также необходимая для этих условий мощность привода бурового станка, а затем и тип бурового станка. Одновременно с разработкой конструкции скважины устанавливается наибольшая длина и масса обсадной колонны, оценивается возможность возникновения аварийных ситуаций, их характер и меры, необходимые для предупреждения осложнений и ликвидации аварий.
В зависимости от вида промывочной жидкости, ее расхода, необходимого для обеспечения оптимального процесса бурения, а также глубины и диаметра скважины, типа бурильной колонны определяются параметры бурового насоса и выбирается его тип.
Выбор типа буровой мачты или вышки обусловлен общей массой бурильной колонны и наибольшей массой обсадной колонны. Кроме того, при выборе следует учитывать наибольшие усилия, которые могут возникнуть в мачте от ветровых нагрузок и при ликвидации аварий в скважине.
Более подробно методики выбора бурового оборудования и инструмента изложены в работах ВИТРа и СКБ «Геотехника».
6.6. Методика выбора режима бурения.
Эффективность бурения при рационально выбранном типе породоразрушающего и технологического инструмента зависит от правильного сочетания параметров режима: частоты вращения бурового снаряда, осевой нагрузки на инструмент и расхода промывочной жидкости. Оптимальным режимом бурения является такое сочетание их значений, которое обеспечивает заданные (экономически обоснованные) механическую скорость бурения, проходку за рейс и расход материалов, не превышающий нормативного значения. Для решения особых технологических задач (повышение выхода керна, отбор технологических проб полезного ископаемого, управление трассой скважины, бурение в особо сложных геологических условиях и др.) применяют специальные режимы бурения.
При разработке режима бурения необходимо учитывать следующие факторы:
- для каждого типоразмера породоразрушающего инструмента характерны свои оптимальные параметры режима бурения;
- основное влияние на рациональное сочетание параметров режима оказывают твердость и трещиноватость горных пород;
- при выборе значений параметров режима бурения необходимо учитывать состояние скважины;
- существенное влияние на выбор режима бурения имеют такие свойства пород, как анизотропия, косослоистость, сланцеватость, перемежаемость по твердости, способствующие искривлению скважины; бурить породы с такими свойствами необходимо на специальных режимах.
Основные правила подбора значений параметров режима бурения.
Исследованиями и практикой установлено, что во всех группах пород по буримости (см. табл. 6.2) в особенности – в I-III группах; механическая скорость бурения растет с увеличением частоты вращения до 2000 мин-1 и более при алмазном бурении и до 400-450 мин-1 при твердосплавном.
Высокие частоты вращения рекомендуется выбирать при бурении алмазными импрегнированными коронками, которые менее восприимчивы к ударным нагрузкам, а также твердосплавными коронками малых диаметров. Частоту вращения рекомендуется снижать: при бурении очень твердых пород, когда невозможно обеспечить достаточно высокие осевые нагрузки на породоразрушающий инструмент; при бурении неоднородных, чередующихся по твердости пород; при бурении в условиях зашламования; при специальных режимах бурения.
Механическая скорость бурения возрастает и с увеличением осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, но только до определенных пределов. Если она выше оптимальной, как правило, происходит резкое увеличение расхода истирающих материалов и даже разрушение коронок; скорость в данном случае может даже расти, но лишь за счет интенсивного износа инструмента. Осевые нагрузки ниже оптимальных, наоборот, приводят к зашлифовыванию резцов, что проявляется в быстром снижении механической скорости и прекращении проходки.
Оптимальное соотношение параметров режима бурения определяется для каждых конкретных горно-геологических и технических условий бурящейся скважины.
Методы поиска оптимальных сочетаний могут быть традиционными (ступенчатое изменение каждого параметра) или вероятностными (одновременное изменение двух или даже трех параметров). Последнее в известной мере свободнее от субъективизма, чем первые.
При традиционной методике разработки режима оптимальное значение осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент выбирают из нескольких последовательно увеличиваемых нагрузок. На каждой ступени нагрузка должна увеличиваться на одинаковую величину, при этом пропорциональное увеличение механической скорости бурения показывает, что оптимальная нагрузка на коронку еще не достигнута. Снижение механической скорости при переходе на следующую ступень показывает, что коронка начала работать в условиях чрезмерного шламообразования. В этом случае необходимо уменьшить осевую нагрузку на одну ступень и перейти на предыдущую нагрузку, которая в данных условиях будет оптимальной. При бурении пород пластичного и хрупкопластичного разрушения по достижении ступени нагрузки, при которой механическая скорость уменьшается, необходимо увеличить расход промывочной жидкости и искать нагрузки при увеличенных количествах очистного агента.
Количество промывочной жидкости, подаваемой на забой скважины, должно в первую очередь обеспечивать очистку забоя от разрушенной породы. Недостаток очистного агента приводит к скоплению на забое скважины шлама, который препятствует нормальному процессу разрушения горной породы и приводит к неоправданному росту мощности, затрачиваемой на бурение. Чрезвычайно большой расход промывочной жидкости вызывает наоборот быстрый вынос частиц разрушенной породы с забоя, что приводит к нежелательным явлениям размыва керна, эффекту гидравлического подпора и другим.
Во всех случаях, с повышением механической скорости бурения должен увеличиваться расход жидкости, подаваемой на забой скважины. С увеличением твердости горных пород объем промывочной жидкости уменьшается.
В породах хрупких и упруго-хрупких (кристаллические, изверженные, метаморфические) бурение ведется на максимальной частоте вращения. В породах пластичного и хрупко-пластичного разрушения (глинистые, песчано-глинистые сланцы, аргилиты и другие породы), шлам которых обладает способностью налипать на коронку и спрессовываться, бурение необходимо вести на более низких частотах вращения в зависимости от диаметра коронки.
Частота вращения снижается при увеличении трещиноватости горных пород на 20-50% по сравнению с бурением в монолитных породах. Осевую нагрузку при бурении трещиноватых горных пород необходимо снижать до 40-50% от номинальной во избежание преждевременного выхода коронки из строя.
Конкретные числовые значения параметров режима бурения для различных типоразмеров породоразрушающего инструмента приведены ниже (см. главу 7 «Технология бурения»).
Заключительным этапом разработки технологии бурения является ее постоянное совершенствование на базе новейших достижений науки и техники.
Среди методов совершенствования технологического процесса проведения скважин в первую очередь должны быть выделены те, которые существенно влияют на качество, производительность и стоимость бурения.
Ниже освещены два вопроса, связанные с совершенствованием выбранной технологии бурения геологоразведочных скважин:
1. Оценка качества буровых работ (в том числе в количественных показателях), как обоснования необходимости дальнейшего совершенствования технологии.
2. Использование компьютерных информационных технологий с целью автоматизации процесса сбора, обработки и хранения информации, получаемой при бурении скважин.
6.7. Методика оценки качества буровых работ (по Б.М.Ребрику, В.Н.Калиничеву и др.)
Оценка качества буровых работ является базой для дальнейшего совершенствования применяемой технологии бурения скважин, выявляя недостатки ее отдельных компонентов.
Качество буровых работ (бурения скважин) является комплексным понятием, включающим в себя широкий набор различных самостоятельных элементов.
Попытки разработки объективной и достаточно простой методики оценки качества геологоразведочного бурения предпринимались неоднократно [5, 6]. Наиболее пригодной к практическому использованию в настоящее время является методика, разработанная в МГГА [7, 8]. Ниже изложены основные положения этой методики.
Данная методика является системой определения обобщенного (комплексного) критерия качества бурения на основе количественных значений отдельных элементов качества. Методика разработана применительно к геологоразведочному и инженерно-геологическому бурению, но, по мнению ее авторов, может быть использована для оценки новых технологий и технических средств в части их качественных показателей применительно к скважинам любого назначения.
Качество бурения вообще, и в том числе качество геологоразведочного бурения, рассматривается в двух аспектах.
Широкий аспект включает полноту, достоверность и точность полученного с помощью бурения конечного результата: при разведочном бурении - это точность и достоверность оценки запасов полезного ископаемого разведываемого месторождения. Качество бурения в этом смысле зависит, в первую очередь, от принятой методики разведки. Но качественные показатели собственно бурения (например, выход и качество керна, точность выведения скважины в заданную точку подсечения залежи полезного ископаемого и другие) также имеют существенное значение.
Узкий аспект включает количественную (содержательную) оценку качества элементов, обеспечиваемых непосредственно в процессе бурения, на основе которых и достигается возможность оценки качества бурения в широком смысле.
Перечень качественных показателей бурения определяется, в первую очередь, назначением скважины. Качественные требования в зависимости от назначения скважины могут существенно различаться между собой. Далее, в соответствии со специализацией "Справочника", рассматриваются скважины: геологоразведочные на твердые полезные ископаемые, гидрогеологические и инженерно-геологические. Помимо получения геологической и гидрогеологической информации в скважинах указанных трех групп проводятся различные опытные работы (табл. 6.8). К каждому виду перечисленных в таблице работ предъявляются определенные требования по качеству, в том числе к качеству и параметрам ствола скважины, в котором эти исследования будут проводиться. Не допускается, например, искажения фильтрационных свойств перебуриваемых пород за счет глинизации стенок скважины при использовании в качестве промывочной жидкости глинистого раствора; непригоден для прессиометрических исследований ствол скважины со значительной овальностью и др.
Степень значимости получаемой из скважины информации также существенно различается. Так, для скважин определенного назначения одна какая-то конкретная информация очень важна и к ней предъявляются жесткие требования по качеству, тогда как для скважин другого назначения эта информация является второстепенной и жесткие требования к ее качеству могут не устанавливаться.
Таким образом, качество бурения в целом заключает в себе набор отдельных элементов качества. Как набор в целом, так и значимость каждого элемента
Таблица 6.8 - Классификация геологоразведочных, гидрогеологических и инженерно-геологических скважин по условиям бурения и видам скважинных исследований и работ
Группа скважин | Погруппа по условиям и назначению бурения | Скважинные исследования и опытные работы |
1. Геологоразведочные скважины на твердые полезные ископаемые | 1.1. Бурение преимущественно в твердых (скальных) породах с отбором керна | - инклинометрия - кавернометрия - кернометрия - резистивиметрия - каротаж различного вида - другие виды исследований |
1.2. Бурение преимущественно в мягких рыхлых породах с отбором керна (например: разведка бокситов, глин, песка, гравия и т.п.) | ||
2. Гидрогеологические скважины | 2.1. Бурение с целью поиска и разведки подземных вод, в т.ч. минеральных | - замер уровня воды - отбор проб воды и газа - опытные откачки (одиночные и кустовые) - опытные наливы и нагнетания воды - опытные нагнетания воздуха - геофизические исследования - другие виды исследований |
2.2. Бурение с целью изучения фильтрационных свойств горных пород при гидрогеологических изысканиях | ||
3. Инженерно-геологические скважины | 3.1. Бурение разведочных скважин преимущественно в мягких и рыхлых породах с непрерывным отбором керна (или образцов нарушенного сложения) | - статические, динамические и ударновибрационное зондирование грунтов - штамповые опыты - испытание грунтов на срез - прессиометрия - искиметрия - геофизические исследования - другие виды исследований |
3.2. Бурение технических скважин с поинтервальным (или точечным) отбором образцов ненарушенной структуры (монолитов) |
определяется целевым назначением скважин. В одних случаях это может быть только один элемент, в других - набор элементов, из которых одни являются приоритетными, другие - второстепенными.
Наиболее полно качество разведочного бурения выражается через систему регулируемых средствами технологии характеристик результатов буровых работ, однозначно связанных с полнотой, достоверностью и точностью конечных результатов разведки (подсчитанных запасов полезного ископаемого на месторождении).
В нашем случае: качество бурения - это комплекс (набор) элементов качества, определяемый целевым назначением скважин, в котором для каждого элемента определена его количественная (числовая) мера[7, 8].
6.7.1. Элементы качества бурения
Элемент качества - какой-либо отдельно взятый количественный или описательный показатель, характеризующий информацию, получаемую в процессе или по окончанию бурения скважины. Элементы качества, безотносительно к целевому назначению скважин, объединяются в группы элементов качества:
Гр. I. Относящиеся к характеру и качеству извлекаемых из скважины образцов
горных пород (керна).
Гр. II. Относящиеся к оценке пространственного положения скважины.
Гр. III. Относящиеся к геологической или иной природной (естественной)
информации, получаемой из скважины (но не по керну или извлекаемым
образцам) в результате проведения специальных работ (исследований и
замеров).
Гр. IV. Обеспечивающие качество проведения последующих работ в скважине
(процессов, операций, долговременных наблюдений и т.д.) для
осуществления которых предназначалась скважина (эксплуатационные
элементы).
Гр. V. Относящиеся к срокам и периодичности получаемой информации
(временные элементы).
В табл. 6.9 приведена классификация элементов качества, сгруппированных по приведенному выше принципу. Исходя из конкретного назначения скважины и возможности количественной оценки получаемой из скважины информации
Таблица 6.10 - Классификация элементов качества бурения
Группа элементов качества | Элементы качества |
I Элементы, относящиеся к извлекаемому из скважины керну (образцам горных пород) | 1. Характер отбираемых образцов горных пород 2. Выход керна 3. Представительность 4. Углубка за рейс (длина керна) 5. Точность отбивки по керну контактов между слоями 6. Достоверность фиксации по керну маломощных слоев (прослоев) в рыхлых породах 7. Вероятность пропуска по керну слабой прослойки (пласта) в твердых породах 8. Полнота отбора разрушенных пород и шлама при бурении сплошным забоем 9. Степень сохранения в образцах (валовой пробе) содержания тяжелых частиц 10. Степень изменения в образцах (монолитах) физико-механических свойств породы 11. Степень растепления мерзлого керна 12. Качество ориентированного керна для проведения керноскопических исследований |
II Элементы положения скважины в пространстве | 1. Погрешность в замере глубины (длины) скважины 2. Степень сохранения заданных пространственных параметров скважины (зенитного и азимутального углов) 3. Точность выведения забоя скважины в заданную точку пространства |
III-IV Элементы опытных исследований и эксплуатационных работ в скважине | 1. Степень изменения физико-механических свойств пород в стенках и на забое ствола скважины, обусловленная процессом бурения 2. Степень изменения фильтрационных свойств в стенках скважины 3. Степень сохранения заданных размеров скважины по поперечному сечению (диаметра скважины) 4. Степень искажения параметров геологического разреза, влияющая на проведение геофизических работ 5. Загрязнение при бурении водоносных горизонтов 6. Точность оценки мерзлотной обстановки 7. Относительная достоверность информации, получаемой из скважины в процессе бурения 8. Обеспечение возможности использования автоматизированных систем оценки качества бурения 9. Уменьшение несущей способности буронабивных свай в результате использования некондиционных скважин 10. Степень нарушения свойств массива в целом (за счет бурения в нем группы скважин) |
V Временные элементы | 1. Своевременность получения информации 2. Периодичность (регулярность) поступающей информации |
возможно как расширение числа групп, так и уточнение числа и характера элементов качества.
Так, ВИТРом в самостоятельную группу выделены элементы качества, относящиеся к оценке геоэкологической безопасности бурения. Элементы, входящие в эту группу, отвечают сформулированным выше требованиям к "элементам качества", в том числе имеют количественное (числовое) определение [14].
Для скважин одного определенного назначения элементы качества и их число должны быть одинаковыми, то есть выделение групп скважин по назначению должно определяться однотипным набором элементов качества.
Установление значимости элементов качества является важным этапом в системе оценки качества бурения. К сожалению, "значимость" элементов не может быть определена расчетным путем, поэтому рекомендуются следующие методы:
1) Метод экспертных оценок.
2) Определение значимости ("веса") на основе действующих нормативно-
методических документов (НМД).
Метод экспертных оценок состоит в том, что группа квалифицированных специалистов (10-15 человек) определяет значимость каждого элемента в долях единицы (арифметическая сумма всех "значимостей" должна быть равна единице); затем вычисляется средняя величина значимости каждого элемента, принимаемая в качестве исходного значения.
В табл. 6.10 в качестве примера приведены типовые примерные перечни элементов качества и "вес" (значимость) каждого элемента. Аналогичным образом могут быть установлены перечень элементов качества и их "вес" для скважин любого назначения; исходными данными при этом должны являться требования к информации, получаемой по скважине.
6.7.2. Методика общей оценки качества бурения
Количественная оценка уровня качества, согласно методики МГГА, дается в безразмерных единицах по пятибалльной шкале. Значение оценки вычисляется до третьего знака (после запятой) с последующим округлением до второго знака.
Оценка качества производится в следующей последовательности:
Таблица 6.10 - Элементы качества и их значимость для различных по назначению скважин
Элементы качества | Значимость («вес») элемента |
1. Геологоразведочные скважины (бурение по полезному ископаемому) | |
1.1. Выход керна | 0,40 |
1.2. Представительность керна | 0,30 |
1.3. Степень искажения параметров пород, влияющая на геофизические исследования | 0,15 |
1.4. Качество керна для керноскопических исследований | 0,08 |
1.5. Степень выдержанности заданных пространственных параметров скважины | 0,07 |
Сумма | 1,00 |
2. Инженерно-геологические (разведочно-технические) скважины | |
2.1.Степень изменения физико-технических свойств грунта в образцах (при отборе монолитов) | 0,50 |
2.2. Характер отбираемых образцов (керна) пород | 0,20 |
2.3. Точнсть отбивки по керну контактов между слоями | 0,07 |
2.4. Представительность керна | 0,07 |
2.5. Достоверность фиксации по керну маломощных слоев | 0,06 |
2.6. Вероятность пропуска слабой прослойки | 0,05 |
2.7. Погрешность в оценке уровня грунтовых вод | 0,03 |
2.8. Погрешность в оценке глубины скважины | 0,02 |
Сумма | 1,00 |
1) Устанавливается перечень элементов качества и их "вес" для групп скважин определенного целевого назначения (см. п. 6.7.1.).
2) Устанавливается пятибалльный уровень качества по каждому элементу (см. п. 6.7.3).
3) Производится расчет комплексного уровня (показателя) качества Ук по формуле:
(1)
где УКi - показатель качества по каждому i -тому элементу качества; mi - "вес" (значимость) i -того элемента.
Поскольку показатель качества по каждому элементу устанавливается по пятибалльной шкале, а "вес" элемента устанавливается в долях единицы (при этом выполняется правило = 1), то и комплексный показатель качества будет также определен по пятибалльной шкале.
Все элементы качества оцениваются в пределах от 1 до 5: качество, соответствующее значению "5", отвечает наилучшему, предельно достижимому уровню; значение "1" соответствует минимально допустимому уровню качества.
Максимальный пятибалльный уровень качества элемента - это "идеальное", в некоторых случаях недостижимое качество, к которому необходимо всячески стремиться. Например, для элемента качества "выход керна" - это 100 % -ный выход; "идеальный" уровень качества проведения скважины по заданной трассе достигнуть невозможно, т.к. совпадение проектной трассы скважины с реальной недостижимо. Иначе говоря, под "идеальным" (предельным) качеством разведочного бурения понимается абсолютно точное отражение земных недр по полученной информации в рамках поставленных перед этим отражением требований.
Нижний допустимый предел качества применительно к бурению определяется исходя из требований к качеству информации, получаемой из скважины, обычно эти требования регламентируются соответствующими НМД. Если таковые нормативы отсутствуют, специалисты могут установить их на основе собственного опыта или литературно-технических источников.
Неточность в определении как верхнего, так и нижнего уровней элемента качества к существенным ошибкам в оценке комплексного уровня качества не приводит. Словесно-смысловая градация качества бурения в зависимости от величины комплексного значения уровня качества приведена в табл. 6.11.
Таблица 6.11 - Градация уровня качества бурения скважин
Уровень качества | Значения УК |
Очень высокий | 5 ³УК >4 |
Высокий | 4 ³УК >3 |
Выше среднего | 3 ³УК >2 |
Средний | 2 ³УК ³1 |
Если в результате расчета уровень качества по какому-то элементу окажется менее "1", а тем более, если обобщенный комплексный уровень окажется меньше "1", то выбранные технология, способ бурения, комплекс бурового оборудования для выполнения буровых работ данного целевого назначения должны быть исключены.
В практике работ возможны случаи, когда отсутствуют конкретные сведения (информация) об отдельных элементах. Например, вследствие того, что в скважине не проводились такие виды работ, как геофизические исследования, кернометрия и др.; в этом случае возможны два варианта определения комплексного показателя, уровня качества.
1-ый вариант:
- Подготавливается перечень элементов качеств<
Дата добавления: 2020-10-25; просмотров: 406;