Модуль 8 Тема 10

Геологическое обслуживание бурящихся скважин Отбор керна и шлама в скважинах. Требования к керну

Получение образцов пород и полезных ископаемых при бурении скважин направлено на решение следующих основных задач: стратиграфическая привязка разреза; определение литологии вскрытых пород и их свойств; определение количественной и качественной характеристики твердого полезного ископаемого (мощности залежи, содержание полезного компонента и вредных примесей, а также ряда технологических показателей); оценка физико-механических свойств пород; определение наличия жидких и газообразных полезных ископаемых; привязка каротажных диаграмм ГИС к реальному разрезу скважины.

В зависимости от характера геологических исследований к образцам пород и полезных ископаемых при бурении скважин предъявляют различные требования. Так, при геологоразведочном бурении количество получаемой пробы должно обеспечивать представительность пробы: образец должен иметь ненарушенную структуру, не быть загрязненным, содержать полезные компоненты – твердые, жидкие, газообразные. Качество бурения геологоразведочных скважин определяется, в первую очередь, представительностью получаемых геологических проб, которые являются основанием для получения данных о строении геологического разреза, качестве и количестве полезного ископаемого, форме и размерах рудных залежей и т. д.

Факторы, влияющие на выход керна

В настоящее время представительность опробования многих полезных ископаемых обеспечивается керновым материалом, отобранным из пробуренных скважин, причем предполагается максимальный выход керна из интервала его отбора (интервала бурения с отбором керна), представительность полученных образцов горных пород при минимально допустимых диаметрах скважины. Но на практике далеко не всегда удается добиться 100 %-го выхода керна (из способов определения выхода керна наиболее распространен способ измерения длины извлеченного керна и соотнесения ее к длине пробуренного интервала) по различным причинам, которые рассмотрены ниже.

Установлено, что минимально допустимый выход керна не зависит от диаметра керна. В связи с этим все более усиливающаяся тенденция применения породоразрушающего инструмента малых диаметров при бурении скважин (как мероприятия, улучшающего технико-экономические показатели) не вызывает возражений при условии получения достаточного количества керна. В то же время установлено, что при прочих равных условиях с уменьшением диаметра скважины снижается и выход керна.

Приведенные данные указывают на то, что современная технология бурения требует для получения необходимого по качеству и количеству керна практически повсеместного применения эффективных средств и методов его отбора.

Выделяют следующие факторы, влияющие на формирование керна.

Геологические: петрографический состав, структура, текстура, степень метаморфизма, условия залегания горных пород, угол встречи скважины с плоскостью напластования, трещиноватость и другие – определяют физико-механические свойства пород, следовательно, их сопротивляемость разрушению.

Технические – факторы, связанные с конструктивными особенностями и условиями работы механизмов для получения керна.

Технологические: способ разрушения горных пород при бурении, продолжительность рейса¹ и скорость бурения, определяющие время воздействия на керн других факторов, способ удаления с забоя скважины продуктов разрушения горных пород, количество и качество очистного агента, конструкция кернорвателя и др.

Организационные: отсутствие контрольно-измерительных приборов, рациональных средств отбора керна, точного геологического разреза скважины, недостаточная квалификация персонала.

Для получения представительного керна, а также для обоснованного выбора технологических методов и специальных технических средств используются классификации горных пород по трудности отбора керна, и, в частности, классификация, разработанная еще в СССР ВИТР (Всесоюзным институтом техники и разведки).

Специальные технические средства для получения представительного керна при бурении геологоразведочных скважин выбирают в зависимости от 1) обеспечения необходимой геологической информацией (требования к выходу керна и его качеству); 2) геолого-технических условий применения специальных технических средств; 3) экономической эффективности применения этих средств.

Необходимый уровень геологической информации существенно различен при решении конкретных геологических задач. Для получения необходимой геологической информации технические средства рекомендуется выбирать по геолого-техническим критериям. Экономическую эффективность применения технических средств следует оценить в том случае, если несколько видов технических средств позволяют одинаково качественно решить поставленную геологическую задачу.