Проходка бурением - строительство скважин малого диаметра с использованием буровых установок.
Проходка
Проходка в общем случае - это технологический процесс образования горной выработки. Шахтный ствол, скважина, штрек, квершлаг и др. - объединяются термином горная выработка. Горная выработка - это искусственная полость в земной коре, созданная для геологоразведочных работ, добычи полезных ископаемых или других инженерных целей.Термин Проходка чаще используют в отношении вертикальных выработок, таких как шахтный ствол, гезенк для рудных пород и др. Для горизонтальных и наклонных выработок нередко используют терминологию «проведение горных выработок».
Операции проходки:
- отбойка породы - отделение горных пород от массива;
- уборка отбитой породы - транспортировка разрушенной массы на поверхность или в отвал;
- крепление выработки - установка крепи для предотвращения обрушения стенок и кровли;
- вспомогательные операции: проветривание, откачка воды, доставка материалов и оборудования и др.
Проходка бурением
Существуют 2 варианта термина: проходка бурением и проходка бурения. Термин «проходка бурением» учтен в технической документации, стандартах и профессиональной литературе по горному делу и бурению. Он точно отражает суть технологического процесса: проходка выполняется методом бурения и считается грамматически правильным.Можно проходку обеспечить лопатой и трудом разнорабочих. Для быстроты проходки, при сооружении горной направленной выработки большой площади используют вскрышной метод. При при сооружении горной направленной выработки малого диаметра не обойтись без бурения.
Отличие проходки бурением от шахтной проходки:
- существенно меньшее сечение горной выработки;
- отсутствием прямого доступа человека в забой скважины;
- использованием бурового растворам для выноса породы и стабилизации стенок;
- необходимость обсадки и цементирования ствола скважины.
Буровой раствор:
- создает гидростатическое давление,
- обеспечивает перемещение горной породы на поверхность.
Существуют различные схемы движения растворов по трубам. Прямая схема циркуляции предполагает подачу жидкости специальными насосами. Обратная схема циркуляции:
- жидкость перемещается по стволу,
- пульпа поднимается по трубам вверх при помощи эрлифта - струйного насоса, использующего сжатый воздух.
- на поверхности пульпа очищается от породы в отстойниках или ситогидроциклонной установке, которая предназначена для очистки бурового раствора от выбуренной породы при бурении нефтяных и газовых скважин, получения шлама пониженной влажности.
- применяется в составе циркуляционных систем буровых установок при безамбарном и малоотходном бурении.
Если необходимо гидротранспортировать гидрофильные и рыхлые породы, вместо водного раствора применяются специальные глиняные растворы, которые, образуя на стенах труб своеобразную мембрану, позволяют транспортировать горные породы без использования жидкости, что повышает эффективность процесса.
Ограничить мощность и грузоподъемность оборудования позволяет фазное бурение, представляющее проходку на нужную глубину и диаметр.
При достижение нужной фазы проходки, строится крепь.Буровой раствор остается в выработке, крепь монтируется на поверхность и опускается в ствол.
Отдельные секции крепи последовательно опускаются и стыкуются в стволе.
Направление и стыковка производятся снизу вверх.
Тампонажа пространства и удаление раствора из ствола производится после установки крепи на максимальную глубину.
Основные показатели эффективности проходки
- скорость проходки - темп углубления горной выработки (м/смена, м/сутки);
- проходка на долото - длина участка, пробуренного одним долотом;
- механическая скорость - средняя скорость разрушения горной породы (м/час);
- рейсовая скорость - темп с учётом спуско‑подъёмных операций (м/час).
Скорость проходки зависит от оптимальности режимов бурения, в тч специальных режимов, которые могут решать задачи:
- проводки скважины через поглощаюшие пласты,
- обеспечения:
- минимального искривления скважины,
- максимального выхода керна,
- качественного вскрытия продуктивных пластов.
Проходка на долото Hд (м) определяет расход долот на бурение скважины и потребность в них по площади и УБР в целом, число СПО, изнашивание подъемного оборудования, трудоемкость бурения, возможность некоторых осложнений. Проходка на долото зависит от абразивности пород, стойкости долот, правильности их подбора, режимов бурения и критериев отработки долот.
Механическая скорость (Vм) - средняя скорость углубления забоя:Vм = Hд / Тм
где Hд - проходка на долото, м;
Тм - продолжительность механического разрушения горных пород на забое или время проходки интервалов, час.
Vм может быть также определена по отдельному долоту, отдельному интервалу, всей скважине Lс, по УБР и тд: Vм = Lс / Тм.
Механическая скорость характеризует эффективность разрушения горных пород, правильность подбора и отработки долот, способа бурения и режимных параметров, величину подведенной на забой мощности и ее использование. При снижении механической скорости углубления забоя долото нужно поднимать на замену.
Рейсовая скорость. Vр = Hд / (Тм + Тсп), где Hд - проходка на долото, м; Тм - продолжительность работы долота на забое, час; Тсп - продолжительность спуска и подъема долота, наращивания инструмента, час. Рейсовая скорость определяет темп проходки ствола, который зависит от отработки долота, от объема и скорости выполнения СПО. Долото, поднятое при достижении максимума рейсовой скорости, обеспечивает наиболее быструю проходку ствола. Средняя рейсовая скорость по скважине выражается по формуле: Vр = Lс / (Тм + Тсп).
Наибольшая эффективность проходки бурения достигается при использовании оптимального сочетания параметров режима бурения, который зависит от физико-механических свойств горной породы, конструкции долота, глубины залегания разбуриваемой породы и других факторов.
