Технология отбора керна в различных группах горных пород

В рыхлых, несвязных и размываемых породах (пески, супеси, дресва, валунно-галечные и песчано-глинистые отложения) при бурении скважин глубиной до 50 м рекомендуется применять колонковые снаряды для вибробурения, шнеко-колонкового бурения и снаряды ударного действия.

При вибробурении используются виброснаряды (виброзонды) диаметрами от 40 до 219 мм, длиной от 0,5 до 4 м и установки БУВ-1Б, оборудованные вибромолотом с частотой ударов от 1000 до 1400 в 1 мин.

При шнеко-колонковом бурении применяются полые (или магазинные) шнеки или комбинация шнека с колонковым снарядом. Бурение ведется с частотой вращения до 150 мин^-1 и осевой нагрузкой 200-300 даН установками УКБ-12/25, с которыми могут использоваться также грунтоносы вращательного действия конструкций ВСЕГИНГЕО и аналогичные конструкции.

Для получения керна в породах первой группы, а также при разведке силикатно-никелевых и бокситовых месторождений и при глубине скважин до 100 м рекомендуется использовать способ бурения с гидротранспортом керна на поверхность комплексом КГК-100.

В неоднородных, перемежающихся по твердости слабосвязных и сильнотрещиноватых породах III-VIII категорий по буримости, слагающих ряд гидротермальных, осадочных и инфильтрационных месторождений коры выветривания, рекомендуется применять эжекторные колонковые снаряды в комплекте с высокочастотными гидроударными машинами и безнасосное бурение. 80-100% выход керношламового материала в породах I группы обеспечивают специальные комплексы ГРЭС, причем доля шлама в пробе возрастает в рыхлых и несвязных породах, а также при увеличении степени их неоднородности и трещиноватости.

Кроме того, при бурении связных сильнотрещиноватых пород I группы рекомендуется применять двойные колонковые трубы, обеспечивающие защиту керна от разрушения в сложных геологических условиях: применение невращающихся внутренних керноприемных труб; использование схем промывки с полной изоляцией керна от потока промывочной жидкости (трубы ДТА-2, ДонбассНИЛ-1, 2, 3) или с обеспечением обратной промывки вдоль оси керна (ТДН-0, ДЭС ЦНИГРИ).

Рабочие параметры режимов бурения с двойными колонковыми трубами подбираются в каждом конкретном случае в зависимости от геолого-технических условий бурения и типа применяемой трубы. Для всех указанных двойных колонковых труб осевая нагрузка на инструмент увеличивается в 1,3-1,5 раза по сравнению с рекомендуемой для бурения одинарными колонковыми снарядами в связи с существенным увеличением площади разрушения породы под торцами утолщенных специальных твердосплавных и алмазных коронок.

При бурении пород I группы для предупреждения размыва стенок скважины и керна необходимо обеспечить рациональную скорость потока промывочной жидкости в межтрубном и затрубном зазорах. Так, предельные скорости восходящего потока промывочной жидкости при бурении пород I-III категорий с промывкой глинистым раствором составляют соответственно 1,5; 2,2 и 5,0, водой - 0,4; 1,2 и 3,4 м/с.

Легкорастворимые минеральные соли и сцементированные льдом многолетнемерзлые породы, входящие в группу I, под воздействием промывочной жидкости легко разрушаются. Для предохранения керна и стенок скважины от разрушения необходимо применять промывочные жидкости, сходные по химическому составу с полезным ископаемым. При бурении растепляемых пород следует применять охлажденные солевые растворы или охлажденный сжатый воздух.

Бурение рыхлых, обводненных пород этой группы рекомендуется осуществлять с опережающим замораживанием с промывкой скважины морозостойким реагентом, охлажденным до минусовой температуры.

Бурение пород I группы рекомендуется проводить на пониженных частотах вращения бурового снаряда (до 500 мин^-1 ), заклинивание керна допускается выполнять методом затирки всухую, колонковые снаряды с керном необходимо поднимать плавно, без рывков и ударов во избежание потери последнего.