Отбор ориентированного керна

Извлечение из скважины керна, ориентированного в отношении стран света, позволяет установить элементы залегания горных пород на любой глубине, что является одной из важнейших геологических задач.

Известно несколько методов ориентированного извлечения керна. Для этой цели применяются специальные скважинные устройства – керноскопы.

Сущность их действия сводится к тому, что в скважине на керн с торца или вдоль образующей наносятся метки: с помощью керноскопа обеспечивается получение ориентированной метки непосредственно в забое в виде пилот-скважины глубиной до 150 мм, положение которой в отношении стран света известно или легко определяется на поверхности с помощью специальных приборов – керномеров.

Отбор проб шлама

При уменьшении выхода керна снижается достоверность получаемых геологических данных о месторождении, физико-механических, химических и других данных о конкретной горной породе. Вспомогательным материалом для опробования полезных ископаемых и горных пород может быть шлам, получающийся при бурении. Собирать шлам можно в процессе колонкового бурения; при бескерновом бурении сплошным забоем; при расширении ствола скважины после ее проходки. Сбор шлама в процессе колонкового бурения скважин при прямой промывке – наименее достоверный материал, т. к. промывочная жидкость, воздействуя на стенки скважины, обогащает шлам частицами других горных пород. При этом полностью отделить шлам от жидкости очень трудно. Частицы, циркулируя вместе с жидкостью, частично оседают в шламовой трубе, частично – на поверхности в циркуляционной системе.

Бурение с призабойной обратной промывкой и бурение с продувкой воздухом в отношении достоверности материала – более надежный метод. Одновременный отбор керна и шлама с помощью снарядов, обеспечивающих обратную призабойную промывку, дает высокий выход материалов в пробу. Сбор шлама при бескерновом бурении – единственное средство получения фактического материала в процессе бурения. Так как шарошечное бурение сплошным забоем в ряде случаев более производительно, этот способ опробования рекомендуется при разведке месторождений с неравномерным распределением полезных компонентов или при избирательном истирании керна.

Для опробования может быть также использован шлам, получаемый при расширении ствола уже пройденных скважин. Это необходимо в тех случаях, когда не были получены представительные пробы в процессе бурения основного ствола, а повторное перебуривание связано с большими затратами. Для обеспечения представительности шламовых проб необходимо отбирать их при соблюдении следующих условий: 1) отсутствие потерь промывочной жидкости или воздуха в интервале взятия проб; 2) вынос всех частиц разбуриваемой горной породы независимо от их размеров и плотности; 3) отсутствие привноса материалов из других интервалов; 4) скважина должна быть полностью очищена от шлама; 5) стенки скважины в неустойчивых породах должны быть закреплены.

При алмазном и твердосплавном бурении с промывкой шлам можно улавливать как на поверхности, так и в скважине, при бурении с продувкой – на поверхности. На поверхности шлам собирают способом сепарации (отсадки) или способом фильтрации. При сепарации шлам собирают с помощью шламоулавливающих желобов, ловушек или гидроциклонов, устанавливаемых при бурении с промывкой, с помощью пневмоциклонов – при бурении с продувкой.

Шламоулавливающие желоба (рис. 10.1) имеют систему перегородок и устанавливаются под углом наклона (не более 1:125), обеспечи вающим движение жидкости со скоростью ниже критической. Вследствие этого частицы шлама оседают в секциях желоба и в шламоулавливающем ящике.

После осаждения шлама из желоба сливают воду, высушивают шлам и собирают его в мешочки.

Для улавливания шлама в желобе 2 (рис. 10.1, б) может быть установлен ящик-ловушка 3 недалеко от устья скважины 1 (направляющей трубы). При непрерывном сборе шлама на скважине целесообразно иметь несколько ящиков-ловушек для их замены по мере заполнения.

Гидроциклонные шламоотделители (рис. 10.2) представляют собой воронку-диффузор 3 с верхней цилиндрической частью, к которой подведена (по касательной) труба 1 со специальной насадкой. Через эту Трубу в цилиндрическую часть диффузора поступает промывочная жидкость, содержащая шлам, и приобретает вращательное движение. Частицы шлама под действием центробежных сил отжимаются к стенкам диффузора, а затем под действием силы тяжести опускаются в нижнюю часть воронки. Шлам извлекается через нижнее о

2

тверстие диффузора4. Очищенная жидкость выходит через верхнюю трубу 2 (см. также разд. 4.3.4).

Рис. 10.1. Шламоулавливающие желоба: Рис. 10.2. Схема а – желоб с перегородками; б – желоб с ящиком-ловушкой: гидроциклонного 1 – корыто; 2 – желоб с секциями; 3– ящик шламоотделителя

В гидроциклоне с цилиндрической частью диаметром 150–175 мм и воронкой с конусностью 30–40° отделяются из глинистого раствора частицы шлама размером до 0,02 мм. Размер улавливаемых частиц регулируется изменением размеров проходного отверстия в насадке или нижнего выпускного отверстия, закрываемого специальной крышкой. Диаметр нижнего выходного отверстия должен быть меньше диаметра верхнего сливного отверстия.

Шламоулавливающие трубы открытого или закрытого типа используют для сбора шлама в скважине в процессе бурения (с продувкой или промывкой). В целях повышения эффективности сбора шлама можно применять многоярусные шламовые трубы.