Контроль за проводкой скважин. Основные причины искривления скважин. Способы борьбы и направленное бурение

11 КОНТРОЛЬ ЗА ПРОВОДКОЙ СКВАЖИН

Разведочные скважины часто искривляются. Произвольное, неуправляемое искривление скважин уменьшает достоверность геологоразведочных работ. Не учитывая искривления скважины при подсчете запасов и при определении элементов залегания рудного тела, можно допустить серьезную ошибку и неправильно запроектировать горные работы для вскрытия полезного ископаемого.

Искривление скважин вредно отражается и на технологии бурения: затрудняется регулирование нагрузки на коронку, увеличивается мощность на вращение бурильной колонны. В значительно искривленных скважинах учащаются обрывы бурильных труб.

Основные причины искривления скважин.

Степень искривления скважин в значительной мере зависит от геологических условий бурения. Обычно искривление происходит, когда скважины под острым углом пересекают слои пород различной твердости. Искривление скважин происходит тем интенсивнее, чем больше разница в твердости отдельных прослоев и чем чаще они перемежаются.

Профессор Е. Ф. Эпштейн объясняет описанную выше закономерность искривления скважин неодинаковой твердостью слоистых пород в различных направлениях. По мнению Е. Ф. Эпштейна, ось скважины при вращательном бурении стремится постепенно занять направление, перпендикулярное к напластованию, по которому твердость, а следовательно, и сопротивление слоистой (сланцеватой)    породы    разрушению   являются   минимальными.

К техническим и технологическим причинам искривления скважин  следует   отнести:

1)  неправильную установку шпинделя станка и связанное с этим отклонение от заданного направления в самом начале бурения;

2)  неправильную   установку   направляющей   трубы;

Способы борьбы  и  направленное бурение

3)  бурение с короткой колонковой трубой, особенно в породах перемежающейся твердости;

4)  применение бурильных труб малого диаметра в скважине большего диаметра;

5)  бурение искривленными бурильными и колонковыми трубами;

6)  переход на меньший диаметр в незакрепленной трубами скважине   без   надлежащих   предохранительных   мер;

7)  применение чрезмерной промывки, особенно если промывочный раствор может размывать стенки скважины (например, усиленная промывка чистой водой в мягких породах);

8)  применение дробового бурения при значительном наклоне скважины;

чрезмерное давление на забой, особенно при несоответствии диаметра штанг диаметру скважин и при коротких колонковых   снарядах.

Направление искривлений скважин

На основании большого фактического материала можно установить следующие закономерности искривления скважин:

1.  Наклонные скважины, как правило, при искривлении выполаживаются. Только при пересечении плывучих и рыхлых пород угол наклона скважины может становиться более  крутым.

2.  Особенно сильно искривляются вертикальные и наклонные скважины, пересекающие под острым углом слоистые породы перемежающейся крепости. Ось скважины стремится постепенно занять положение, перпендикулярное к напластованию.   Азимут  скважины может также  меняться.

3.  Наклонные скважины, буримые дробью, искривляются в большей мере и чаще, чем скважины, буримые твердыми сплавами или алмазами, это объясняется неравномерным распределением дроби на забое.

4.  Чем больше угол наклона скважины от вертикали (зенитный угол), тем сильнее действует этот технологический фактор и тем интенсивнее выполаживается скважина при дробовом бурении. Но при этом азимутальное направление скважины стабилизируется.

5.  При бурении вертикальных скважин ось скважины постепенно отклоняется в направлении, перпендикулярном к залеганию пластов. Однако при пересечении пород с крутым падением и при малом угле встречи (менее 15°) ось скважины может пойти вдоль висячего бока крепкой породы.

Способы измерения скважин

Измерение наклона скважины

Правильное геологическое заключение на основе данных буровых работ можно сделать только в том случае, если известны направление (азимут) и наклон скважины.  Поэтому необходимо

Рис..   Углы,   определяющие   пространственное положение   скважины.

производить в различных точках скважины (например, через 50 м) измерения   (рис.    ):

а)     зенитного угла 0 — угла наклона оси скважины от вертикали;

б)     азимута скважины а — горизонтального угла между опре деленным направлением (например, на точку севера) и проекцией оси   скважины   на   горизонтальную   плоскость.

Приборы для измерения зенитного угла

Приборы, измеряющие угол наклона скважины, работают по принципу горизонтальности уровня жидкости или по принципу отвеса.

Метод плавиковой кислоты использует принцип горизонтальности уровня жидкости. Для измерения зенитного угла используют стеклянную трубку, плотно закрытую сверху и снизу резиновыми пробками и наполненную на 1/3 раствором плавиковой кислоты HF (рис.     ). Такую трубку в герметичном патроне спускают в скважину на определенную глубину и оставляют в покое. Благодаря химическому воздействию плавиковая кислота оставит отпечаток уровня жидкости на стенках стеклянной трубки. Линия отпечатка и служит для измерения зенитного угла скважины в определенной точке скважины.