Технологические процессы бурения

Для каждой группы, вида и разновидности скважин характерны свои результирующие технологические процессы бурения (ТП) (табл. 4.1), обеспечивающие достижение конечной цели бурения. При бурении скважин, относящихся к группе А1, основной задачей является изучение концентрации, свойств и условий залегания ПИ. Решение указанных задач достигается с помощью отбора и изучения образцов породы (керна).

Отбор керна - сложный технологический процесс, при котором горная порода разрушается не по всей плоскости забоя, а по кольцу, с сохранением внутренней части породы в форме столбика - керна. Процесс отбора керна затрудняется множеством неблагоприятных геологических факторов. К таким факторам относится наличие рыхлых, неустойчивых, размываемых потоком бурового раствора, трещиноватых, переслаиваемых ГП и ПИ, залегающих под различными углами к горизонту. Для качественного отбора керна применяется большое количество технико-технологических средств бурения, которые рассмотрены в соответствующих разделах книги.

При сооружении инженерно - геологических скважин (А2), наряду с отбором керна лабораторными исследованиями его ненарушенных образцов, применяется зондирование, прессиометрия, метод штампов и гидрогеологические исследования (Б1).

Зондирование - процесс исследования плотности и прочности грунтов посредством принудительного (динамического или статического) внедрения в него металлического наконечника.

Прессиометрия - измерение радиальной устойчивости грунта посредством нагнетания в резиновую цилиндрическую камеру, установленную в скважине, жидкости или газа.

Метод штампов используется для определения модуля деформации грунта посредством нагружения (грузом, домкратом) установленной в скважине металлической плиты, диаметров 320 мм.

При бурении скважин группы Б1 основными технологическими задачами является изучение качества жидких, газообразных ПИ, а также фильтрационных характеристик продуктивных горизонтов. Данные задачи решаются в процессе вскрытия и опробования продуктивных горизонтов (ПГ).

Вскрытие продуктивных горизонтов (ПГ)- комплекс работ, включающих его разбуривание при максимальном сохранении естественных свойств ПИ и фильтрационных характеристик ПГ.

Опробование ПГ включает отбор проб, определение дебита, удельного дебита, радиуса влияния скважины и т.п. Опробование ПГ производится с помощью испытателей пластов, эрлифтов и насосов.

При бурении геотехнологических скважин (Б2) особое внимание уделяется изучению возможности преобразования твердых ПИ в подвижное состояние. Целью изучения является выбор оптимального процесса добычи ПИ (растворение, выщелачивание, гидродобыча, выплавка, сжигание, газификация и т.п.).

Основной задачей, решаемой при сооружении скважин группы В1, является обеспечение режима эффективной фильтрации жидких и газообразных ПИ из пласта в скважину.

Добыча жидких и газообразных ПИ сложный, комплексный ТП, включающий вскрытие ПГ, оборудование и освоение скважин, откачку ПИ.

Вскрытие продуктивных горизонтов эксплуатационно - фильтрационных скважин сопровождается засорением (кольматажем) призабойной зоны скважины частицами шлама и бурового раствора. К тому же такие скважины, как правило, предполагают установку фильтра - сложный процесс оборудования призабойной зоны. Бесфильтровые скважины бурятся редко.

Освоение скважины - процесс восстановления естественных фильтрационных характеристик ПГ - осуществляется с помощью интенсивной откачки ПИ до момента достижения проектного дебита. После прокачки скважина переводится на проектный режим работы.

Преобразование твердого ПИ в подвижное состояние (В2) осуществляется с помощью растворения, гидродобычи, выщелачивания, выплавки, сжигания, газификации и других результирующих ТП, которые выбираются с учетом состава, свойств, условий залегания конкретного ПИ и Других эколого - экономических и геолого - технических факторов.

Все скважины группы Г бурятся сплошным забоем. При этом общей технологической задачей является поддержание устойчивости стенок скважины в процессе бурения. Эта задача решается с помощью промывки скважин различными ОА или заполнением скважины цементным раствором по мере извлечения бурового снаряда.

Основной, результирующей задачей при бурении скважин группы П является обеспечение качественного сцепления, сооружаемой буронабивной сваи, со стенками скважины. Основные ТП в данном случае сводятся к монтажу стальных несущих конструкций и их качественному цементированию.
Сооружение взрывных скважин (Г2) связано с закладкой взрывчатых веществ на забой скважины и их последующим взрыванием, поэтому специалисты буровики должны проходить специальные подготовительные  курсы.

Буровые скважины, относящиеся к группе ГЗ, имеют, как правило, сильно искривленную траекторию. При этом наряду с проблемой проводки скважины по заданной траектории, усугубляются вопросы, связанные с обеспечением устойчивости стенок скважины. Особое значение эта задача приобретает в процессе сооружения горизонтальнонаправленных (сильно искривленных) скважин. 

Изложенные выше общие и частные ТП на практике выполняются с помощью различных видов и разновидностей бурения. Следует отметить, что вращательные виды и разновидности бурения являются более перспективными по сравнению с другими, т.к. допускают параллельное выполнение нескольких ТП, позволяя уменьшать себестоимость работ.