Геологическое опробование при шнековом бурении

Геологическое опробование при шнековом бурении может выполняться:

• непосредственно на устье скважины по породе, выносимой шнеками в процессе бурения;
• с лопасти спирали нижнего шнека при медленном ввинчивании его без долота и транспортировке породы с подъемом всей колонны шнеков на поверхность;
• с использованием магазинных шнеков;
• при использовании шнеко-колонкового бурения со съемным грунтоносом.

Выбор конкретного способа зависит от назначения скважины, требований к точности и качеству геологического опробования и технических возможностей.

Геологическое опробование по выносимой на поверхность породе имеет минимальную точность, не позволяет определять структуру и строение пород. Однако при таком способе и наличии минимальной геологической информации достигается максимальная производительность бурения. Геологический разрез при этом должен строиться с учетом времени и скорости транспортирования породы каждого вида по шнекам. Теоретически скорость подъема породы и точную привязку поднятой породы к глубине можно определить по формуле (8.20), но практически обычно неизвестны реальные значения коэффициентов трения и значения угла спирали траектории движения породы.

v_z = ωR sin α sin γ / sin (α + γ) (8.20)

Поэтому разрез в таких случаях приходится строить приблизительно. Для повышения точности разреза обычно применяют поинтервальную углубку на 1 — 1,5 м, после чего вращением шнеков без подачи на поверхность поднимают всю породу с пробуренного интервала. Величина интервала определяет точность полученного геологического разреза. Уточнению разреза при этом методе способствует механический каротаж, т. е. фиксирование заметных изменений скорости бурения, которые соответствуют смене пород, что позволяет достаточно точно определять границы пластав.

Наиболее качественное опробование достигается при использовании магазинных шнеков. В этом случае получают образец породы с ненарушенной структурой, неизмененными механическими свойствами и достаточными для инженерных исследований размерами. Для получения образцов магазинным шнеком каждый раз после углубки на его длину необходимо останавливать бурение и поднимать на поверхность всю колонну шнеков, что резко снижает производительность бурения. Для увеличения производительности обычно сочетают бескерновое бурение с использованием магазинного шнека на отдельных перевалах скважины, где наиболее важно получить качественные образцы породы.

Шнеко - колонковое бурение полыми шнеками применяют значительно реже из-за сложности инструмента и малого диаметра образцов породы, обычно недостаточного для инженерно-геологических исследований. Главное достоинство этого метода — сочетание высокой производительности с непрерывным отбором образцов породы. Это наиболее перспективный метод, особенно при разведке стройматериалов и гидрогеологических исследованиях, что подтверждает зарубежный опыт, где шнеко-колонковое бурение колонной полых шнеков получило широкое применение и показывает высокую эффективность.

Расчетный способ определения глубины залегания границы контакта горных пород

Для определения глубины Н (рис. 8.30) контакта суглинка и песка (принято условно) шнековая колонна длиной H ₀(, холостым вращением очищается от породы. В процессе бурения фиксируются следующие величины.

• Н₀ — глубина скважины в начале бурения, м;
• t₁ и Н₁ — время от начала бурения, через которое транспортируемый шнеками суглинок появится на поверхности, и соответствующая глубина скважины (длина шнековой колонны);
• t₂ и Н₂ — время от начала бурения, через которое транспортируемый песок появится на поверхности, и соответствующая глубина скважины;
• v _п- механическая скорость бурения песка, м/ч:

(8.22)

где Н _ш - длина шнека; t - время углубления скважины в песке на длину шнека:

t _c + t _п = t ₂ (8.23)

где t с - время бурения суглинка мощностью (Н-Н ₀); t п - время бурения песка мощностью (Н ₂ -Н)

(8.24)

где v _c- механичекая скорсоть бурения суглинка

(8.25)
(8.26)

После подстановки (8.24) - (8.25) в (8.23) получим

(8.27)

откуда окончательно

(8.28)

Полученное решение (8.28) позволяет расчётным путём установить глубину залегания границы контакта двух различных горных пород.

Рис. 8.30. Расчётная схема

Мотобуры предназначены для бурения скважин шнековым способом глубиной до 10 м при поисках, съемке, картировании и инженерно-геологических изысканиях в труднодоступных районах или стесненных условиях.

Дата добавления: 2015-08-10