В рамках одного разведочного проекта обратная циркуляция шлама и колонковое бурение часто рассматриваются вместе, но они предоставляют два разных типа информации. В материалах RC400 нашего сайта это чётко указано: по сравнению с колонковым буровым станком RC400 в основном получает пробы шлама, отбираемые по глубине, а не непрерывный цельный керн. Это утверждение не является оценкой преимуществ или недостатков, а разграничивает объекты получения двух методов. Проба шлама — это обломки, керновая проба — это столбик породы; вопросы, на которые может ответить первая, и вопросы, на которые может ответить вторая, не совпадают.
Что представляют собой оба типа проб
Согласно материалам RC400, при бурении с обратной циркуляцией обычно через двухстенную бурильную трубу создаётся независимый обратный канал, сжатый воздух приводит в действие забойный инструмент, и шлам быстро возвращается на поверхность по внутренней трубе. По сравнению с обычным выносом шлама по внешнему кольцевому пространству, этот способ помогает сократить путь смешивания шлама в скважине и облегчает послойный отбор проб по глубине. В материалах также отмечается, что преимущество RC-бурения заключается не в получении цельного керна, а в быстром получении непрерывных проб шлама.
Колонковое бурение даёт непрерывный столбик керна, извлекаемый с забоя скважины. Его ценность не в количестве, а в том, что последовательность слоёв относительно полно сохраняется в одном и том же образце или его отрезке. Оба типа проб нацелены на геологические задачи разного уровня.
Разделение по типам информации
| Аспект | Пробы шлама (по материалам RC400) | Керновые пробы |
|---|---|---|
| Форма пробы | Обломки | Непрерывный столбик |
| Привязка к глубине | Отбор по фиксированным интервалам проходки, требуется запись соответствующей глубины | Запись по рейсам, последовательность слоёв относительно непрерывна |
| Основное назначение | Фиксация цвета, литологии, изменений и минерализации, а также отправка в лабораторию для анализа содержания | Определение контактов пород, мощности, структур и углов падения |
| Особенности эффективности | Позволяет быстро создать больше контрольных точек по скважинам | Высокая плотность информации по одной скважине, относительно низкая скорость проходки |
Различия в таблице можно обобщить одной фразой: пробы шлама отвечают на вопрос «где», керновые пробы — на вопросы «какой, какой мощности, как залегает». На разных этапах разведочного проекта требуются разные вопросы, и порядок методов также различается.
Вопросы, на которые хорошо отвечает отбор шлама
В сценариях применения, приведённых в материалах RC400, для золоторудных месторождений RC может использоваться для проверки поверхностных аномалий, исследования минерализации под покровными отложениями, оконтуривания рудных тел и расширения периферийного бурения. В проектах по меди, железу и литию пробы обратной циркуляции позволяют выявлять литологию, изменения и тенденции минерализации. Общая черта этих задач: необходимо в широких пределах определить, появилась ли минерализация и продолжается ли тенденция, а не сначала точно описать внутреннюю структуру конкретного рудного тела.
В материалах также отмечается, что RC-отбор подходит для быстрого создания большего числа контрольных точек по скважинам на больших разведочных площадях, после чего по результатам определяется, какие ключевые участки требуют дальнейшего колонкового бурения. Эта фраза уже указывает на последовательность двух методов в процессе.
Часть, которую пробы шлама не могут заменить
После того как обломочная проба покидает исходное положение, информация о контактах пород, мощности отдельных слоёв и углах падения структурных поверхностей оказывается разрозненной. В материалах RC400 при описании зон дробления и трещиноватых пород указывается, что в разломных зонах дробления возможны вывалы и локальное расширение скважины, шлам может задерживаться в скважине и возвращаться сосредоточенно, что ухудшает соответствие проб глубине. Это указывает на проблему представительности проб: даже если возврат проб непрерывен, привязка шлама к глубине всё равно зависит от условий в скважине.
Поэтому, когда проекту необходимо подтвердить конкретное положение границ рудного тела, мощность прослоев или элементы залегания структур, пробы шлама могут дать подсказки, но вряд ли дадут окончательную информацию.
Определение того, какую информацию получать первой, исходя из этапа разведки
Согласно логике последовательности, приведённой в материалах RC400, можно составить следующий путь принятия решений:
- Когда цель этапа — «есть ли минерализация в аномальной зоне и в каком направлении она продолжается», следует отдать предпочтение отбору шлама, позволяющему быстро бурить скважины, и оконтурить область с помощью большего числа контрольных точек.
- Когда цель этапа меняется на «где находятся границы рудного тела, какова его мощность и элементы залегания», необходим непрерывный керн для определения последовательности слоёв и структур; привязка проб шлама недостаточна для таких выводов.
- В районах с мощным покровом или слабо выраженными поверхностными обнажениями материалы RC400 рекомендуют получать шлам с разных глубин через скважины глубиной около 400 м, чтобы понять изменения пород и возможное положение минерализации, а также обеспечить основу для планирования скважин следующего этапа. Результатом здесь является «как бурить дальше», а не «форма рудного тела уже определена».
Ключевой момент этого пути в том, что два метода — не разные версии одной и той же информации с разной точностью, а каждый из них лишён той части, которую может предоставить другой.
Условия, связанные с опробованием, в материалах RC400
RC400 предоставляет следующие условия для отбора проб обратной циркуляции: максимальная глубина бурения 400 м, диаметр скважины 105–305 мм, рекомендуемый диаметр RC-бурильных труб 89 / 102 мм, длина бурильной трубы 3 м, рабочее давление воздуха 1,2–3,5 МПа, расход воздуха 16–55 м³/мин, максимальный крутящий момент 8000 / 4000 Н·м, соответствующая максимальная частота вращения 75 / 150 об/мин, усилие подъёма 22 т, осевое давление 6 т, скорость передвижения около 2,5 км/ч, максимальный угол подъёма ориентировочно 21°, масса машины около 11 т, габаритные размеры около 7 × 1,85 × 2,86 м, ход гидравлических аутригеров 1,6 м, усилие вспомогательной лебёдки 1,5 т, двигатель Yuchai мощностью 92 кВт. В материалах указано, что рабочий угол поддерживается 45°/90°.
В материалах также отмечается, что фактическая глубина бурения зависит от диаметра скважины, бурильных труб, возможностей компрессора, геологических условий, искривления скважины и износа бурового инструмента, поэтому 400 м следует понимать как справочную возможность при типовой комплектации. Расход воздуха 16–55 м³/мин и рабочее давление 1,2–3,5 МПа напрямую связаны со скоростью возврата шлама: при увеличении глубины скважины, диаметра или твёрдости пород недостаточный расход воздуха может повлиять на непрерывность опробования и чистоту забоя.
Управление пробами не является продолжением возможностей оборудования
В разделе об управлении пробами материалов RC400 указано: при использовании для разведки полезных ископаемых пробы должны нумероваться, взвешиваться и упаковываться по фиксированным интервалам глубины, а также регистрироваться номер скважины, глубина, время и аномальные ситуации; систему отбора проб, гидроциклон или делитель проб также необходимо регулярно очищать; RC400 предоставляет буровую платформу, а конечное качество проб зависит от процедур отбора на месте и действий персонала. В материалах также отмечается, что при каждом наращивании трубы, очистке скважины или возобновлении отбора после остановки бурения переходный участок следует обрабатывать в соответствии с местными правилами отбора проб, чтобы избежать смешивания проб с разных глубин.
Этот раздел показывает: между выходом шлама и получением пробы, пригодной для анализа, существует ряд управленческих этапов, не контролируемых параметрами бурового станка. Оборудование отвечает за доставку пробы на поверхность, а то, будет ли проба представлять определённую глубину, зависит от синхронности записи и очистки.
Вопросы, требующие отдельного подтверждения на уровне проекта
В материалах RC400 также упоминается, что модель может использоваться для строительства глубоких водяных скважин, а также поддерживает бурение с промывкой; в рыхлых покровных отложениях в зависимости от состояния стенок скважины можно выбирать промывку и обсадку, а после входа в устойчивые породы переходить к другой технологии. Это относится к области применения оборудования, а не к вопросу информативности опробования.
Что касается того, сколько именно RC-скважин следует пробурить в первую очередь на конкретном месторождении и сколько керновых скважин затем использовать для сгущения, в материалах не приводится количественных соотношений или пороговых значений; это необходимо определять с учётом вида полезного ископаемого, нормативов стадии разведки и геологического проекта. Данная статья может лишь разграничить, «на какие вопросы могут ответить оба типа проб»; более конкретные схемы размещения выходят за рамки имеющихся материалов.