3. Горно-буровые работы

Бурение геологоразведочных скважин – наиболее распространенный вид работ, предназначенных для получения геологической информации. Оно применяется на всех без исключения ста­диях геологических исследований.

Термин «геологоразведочные скважины» обобщает несколько групп скважин по их назначению: картировочные, структурные (опорные), поисковые и разведочные, гидрогеологические, инженерно-геологические, сейсморазведочные (взрывные) и специальные (вентиляционные, геотехнологические, шурфоскважины и т. п.).

Бурение позволяет получить самую разнообразную геологическую информацию. Так, получаемый при бурении скважин керн дает возможность решить следующие задачи: определить пространственные координаты, глубину и элементы залегания полезного ископаемого; замерить углы падения и простирания, а также выяснить мощности отдельных пластов горных пород и рудных тел; установить вещественный состав, минералого-петрографические и физико-механические свойства пробурен­ных пород, в том числе имеющих инженерно-геологическое значение, крепость, пористость, плотность, трещиноватость и т. д.

Кроме того, скважины используются для решения самостоятельных задач:

1) для проведения геофизических (электрических, радиоактивных, акустических и т. д.) измерений, фотографирования и телеметрических замеров для определения местонахождения и элементов залегания пластов горных пород, а в отдельных случаях и их качественного состава;

2) для выяснения статического и динамического уровней подземных вод, проведения откачек, замеров температур и отбора проб воды и газа в целом по пробуренному интервалу и отдельным горизонтам; обеспечения циркуляции растворов и отбора геотехнологических проб; выполнения специальных работ (вентиляция горных выработок, взрывные работы и т. д.).

Основные задачи и направления организации процесса бурения скважин. Главной задачей при организации процесса бурения является минимизация времени и удельной себестоимости его выполнения. При этом должны соблюдаться заданные проектом качественные показатели – отбор достоверных проб керна и выдерживание проектного направления стволов скважин.

Для организации бурения необходимо учитывать ряд моментов, тесно связанных с техникой и технологией процесса бурения. К ним относятся: выбор способа бурения и обоснование элементов конструкции скважины, выбор типов породоразрушающего инструмента и определение оптимальных технологических режимов бурения; выбор типа, диаметра и материала бурильной колонны, обоснование выбора типоразмеров и марок бурового, силового и вспомогательного оборудования; определение рецептуры, технологии и организации приготовления промывочных жидкостей; разработка рациональных приемов выполнения отдельных операций и схем организации труда на рабочих местах буровой бригады; рациональная организация подготовки площадки и выполнения монтажно-транспортных работ; организация непрерывного наблюдения за соблюдением рациональных технологических режимов процесса бурения и предупреждение аварийных ситуаций; обеспечение своевременного и четкого ведения первичной производственной организационно-технологической документации.

Структура производственного процесса. Бурение разведочных скважин – сложный производственный процесс, состоящий из собственно бурения и целого ряда других работ.

Основной рабочий процесс – собственно бурение скважины – состоит из отдельных рейсов – отрезков рабочего времени, протекающих от момента начала подготовки бурового снаряда к спуску в скважину до окончания подъема снаряда из скважины. Операции, которые в каждом рейсе повторяются, несут на себе основные, подготовительно-заключительные и вспомогательные функции.

К вспомогательным работам можно отнести:

• техническое обслуживание оборудования;

• крепление скважины обсадными трубами;

• проведение кернометрии;

• искусственное искривление скважины;

• расширение (разбуривание) скважины;

• геофизические исследования в скважине в процессе бурения;

• гидрогеологические исследования в скважине в процессе бурения;

• промывка и чистка ствола скважины перед проведением вспомогательных процессов;

• предупреждение и ликвидация геологических осложнений в скважинах, включая тампонирование и цементирование;

• проведение дефектоскопии бурильных труб и грузоподъемного инструмента.

Все эти работы относятся охватывают так называемую производительную часть времени. Время на их выполнение строго регламентировано отраслевыми нормами. Кроме того, структуре буровых работ выделяют текущий ремонт и ликвидацию аварий в скважине, которые вместе с производительным временем, а также временем простоя формируют баланс рабочего времени. По окончании процесса бурения появляется, необходимость проведения ряда работ, сопутствующих бурению (специальное ликвидационное тампонирование, установка на скважине различного оборудования (задвижек, превенторов и т.д.), участие в специальных геофизических и гидрогеологических исследованиях и испытаниях, транспортировка буровой установки с участка на базу (и в обратном направлении). Время на эти работы объединяется в понятие забалансового времени

Технико-экономические показатели бурения геологоразведочных скважин. Для оценки уровня организации процесса разведочного бурения и его эффективности служит система основных технико-экономических показателей (ТЭП). В числе главнейших показателей

• объем буровых работ,

• время, затраченное на бурение,

• их трудоемкость,

• скорости бурения,

• показатели, характеризующие качество бурения,

• себестоимость буровых работ.

Качество колонкового разведочного бурения оценивается по четырем показателям:

1) пересечению рудного тела в заданной проектом точке пространства;

2) обеспечению минимально допустимого угла пересечения ствола скважины с рудным телом;

3) достижению планового линейного и объемного выхода керна;

4) обеспечению возможности проведения исследований и изме­рений в скважине (каротаж, кернометрия и т. п.).

Организация производства буровых работ в бригаде и на участке. Для выполнения производственного процесса бурения скважин в геоло­гических предприятиях формируются специализированные буровые бригады, состоящие из рабочих, имеющих профессии бурильщиков и помощников бурильщиков.

При круглосуточном режиме работы буровая бригада состоит из 8-12 человек. Как правило, она возглавляется неосвобожденным бригадиром из числа наиболее квалифицированных и опытных бурильщиков. Организационно-техническое руководство буровой бригадой осуществляет специальный инженерно-технический работник – буровой мастер. В некоторых геологических предприятиях при бурении глубоких скважин в разрезах, верхняя часть которых (до 10 % от глубины скважины) сложена рыхлыми породами, организуется особая бригада, специализирующаяся на забуривании скважин до устойчивых коренных пород. Эта бригада использует в работе легкие самоходные буровые установки, пневмоударный способ бурения сплошным забоем и продувку скважин сжатым воздухом. Как правило, бурение начальных интервалов скважин (50–80 м) производится за один рейс, после этого они крепятся обсадными трубами и цементируются. Дальнейшее бурение в более крепких породах ведется основной буровой установкой.

При выполнении геологического задания, предусматривающего бурение группы скважин на ограниченном объекте, организуется первичное производственное подразделение – буровой участок. В его состав входят несколько буровых бригад, группа топографического и геологического обслуживания, строительно-монтажная бригада, группа ремонта оборудования и диспетчерского управления. При необходимости на буровом участке создается растворный узел.

Строительно-монтажная бригада по окончании буровых работ производит демонтаж всех вспомогательных объектов и восстановительно-рекультивационные работы на всей территории участка в соответствии с экологическими требованиями.

Организационно-техническая документация процесса бурения скважин. По окончании монтажа буровой установки на новой точке специальной комиссией составляется акт о приеме ее в эксплуатацию, в котором удостоверяется соответствие состояния установки проектной схеме и условиям безопасного ведения работ. Технологической службой экспедиции подготавливается и выдается буровой бригаде основной документ по скважине – геолого-технический наряд (ГТН), где в таблично-графической форме приводятся проектный геологический разрез, конструкция скважины, рекомендуемые типы и марки породоразрушающего инструмента и параметры режимов бурения, указываются способы предупреждения геологических осложнений, интервалы замеров искривления ствола скважины, проведения геофизических исследований и гидрогеологических наблюдений.

Плановый отдел и отдел организации труда предприятия разрабатывают основной документ, отражающий экономическую сторону буровых работ, – наряд-задание, в котором на основе описания геологических и организационных условий работы устанавливается плановое задание на месяц по объему и качеству работ; здесь же указываются данные о стоимости работ, заработной плате и размерах премирования.

Геологическая документация скважины ведется силами геологического отдела предприятия. Основным геологическим документом буровой скважины является паспорт, в котором даются назначение скважины и основные ее характеристики – координаты места заложения, проектный азимут и вертикальный угол заложения, проектная глубина. В дальнейшем в паспорте детально описываются со­стояние и вещественный состав пересекаемых скважиной пород, фиксируются места их контактов, количество и состояние вынутого керна, интервалы отбора проб на анализы, фактические данные о направлении и конечной глубине скважины, результаты измерений и исследований, проводившихся в ней. В паспорте обязательно указывается способ ее ликвидации или консервации.

Сразу после поднятия керна проводится его документация бурильщиком, который заполняет этикетки, где указывается глубина скважины, пробуренный интервал и процент выхода керна. Далее в полевом журнале делается детальное описание керна с последующей систематизацией данных в паспорте буровой скважины. Окончательной формой геологической документации по скважине является фактический разрез с нанесением на него данных опробования.

Каждая авария на скважине также оформляется специальным учетным документом – актом об аварии по установленной форме. В акте отмечаются время и причина наступления аварии, описывается ход ее ликвидации с указанием затрат времени и расхода материалов; приводится также глубина скважины. Акт подписывают бурильщик, буровой мастер, технолог и бухгалтер. В случае сложной аварии технологическая служба предприятия разрабатывает специальный план ее ликвидации.