На площадке, где Размещение нескольких десятков разведочных скважин,Геолог больше всего опасается не сложности бурения скважины,а того, что проба зацикливается в процессе:при внезапном уменьшении возврата пробы требуется повторная промывка скважины,после нескольких пересыпаний пробы при разделении обнаруживается, что пакет и глубина не совпадают,после наращивания штанги и возобновления бурения нужно определить, относится ли этот короткий интервал к переходной пробе.Все эти действия не дают нового метража проходки,но постоянно занимают буровой станок,компрессор и персонал.Задача данной статьи —:выявить в процессе отбора проб участки, склонные"к возвратным операциям"и определить, какие из них можно состыковать на уровне оборудования,какие можно состыковать на уровне оборудования,а какие можно ограничить только управлением на площадке.
Обсуждение ведётся на основе RC500-CS3опубликованных данных с нашего сайта.Это500метровая гусеничная буровая установка обратной циркуляции,с интегрированной CS3трёхкомпонентной системой циклонного отбора проб,Максимальная глубина бурения500 m,Диаметр скважины105–400 mm,Рабочий угол45°/90°,оснащена132 kW двигателем Cummins.Ниже изложено только то, что подтверждается материалами,и не заменяет собственную систему отбора проб проекта.
На каких трёх участках возникают возвратные операции
Предположим сценарий непрерывного отбора проб(это лишь допущение для иллюстрации процесса,а не реальный случай):Скважина бурится с отбором проб по фиксированным интервалам проходки,На пакете пробы необходимо указывать номер скважины,начальную и конечную глубину и номер пробы.При таком подходе,возвратные операции в процессе сосредоточены на трёх участках.
- Участок возврата пробы:Шлам не возвращается стабильно из внутренней трубы,на площадке приходится останавливать бурение,промывать скважину,восстанавливать циркуляцию,и определять, какому интервалу пробы соответствует уже пройденный метраж.
- Участок разделения пробы:Проба сначала складируется на земле,затем вручную выполняется вторичное разделение,затаривание в пакеты,перемещение,в промежутке возникают лишние пересыпания и ожидание.
- Участок регистрации:Информация на пакете не соответствует однозначно записям на площадке,при последующей отправке на анализ,и архивировании приходится возвращаться к дозаписи или даже повторному отбору.
Из трёх участков,первый связан со способом циркуляции,и условиями подачи воздуха;второй связан с организацией пробоотборного устройства;третий в основном является управленческой задачей,оборудование может лишь создать удобства,но не может принимать решения за человека.
Участок возврата пробы:Какой путь сокращает возврат пробы по внутренней трубе
Бурение с обратной циркуляцией создаёт независимый канал возврата пробы с помощью двухстенных буровых штанг,шлам возвращается преимущественно внутри буровых штанг,а не поднимается по кольцевому пространству вдоль наружной стенки штанг.В материалах это формулируется так:это сокращает путь контакта пробы с другими породами стенок скважины,и помогает снизить вероятность взаимного перемешивания шлама с разных глубин.
Что это означает для непрерывного отбора проб:Траектория движения пробы в скважине относительно независима,стабильность возврата пробы больше зависит от непрерывности подачи воздуха,и от того, насколько правильно выполняются операции при наращивании штанг и промывке.В материалах также уточняется,что итоговая представительность пробы по-прежнему связана с промывкой,наращиванием штанг,стабильностью возврата пробы и управлением отбором проб на площадке——то есть,возврат пробы по внутренней трубе снижает риск перемешивания лишь на части пути,и не гарантирует автоматически соответствие каждой пробы своей глубине.
Стабильность возврата пробы,зависит также от подачи воздуха.RC500-CS3В материалах приведено рекомендуемое рабочее давление1.6–6 MPa,рекомендуемый расход воздуха16–55 m³/min.500метрового класса RC при бурении,компрессор должен приводить в действие погружной пневмоударник,и одновременно обеспечивать высокоскоростной подъём шлама из внутренней трубы на поверхность.При фактическом подборе следует учитывать диаметр скважины,RC типоразмер пневмоударника,высоту над уровнем моря и твёрдость пород——для этих условий в материалах нет таблицы соответствия,их необходимо уточнять отдельно перед выходом на объект,нельзя подбирать компрессор только исходя из глубины бурения.
Участок разделения пробы:Какие операции объединяет трёхкомпонентная система
CS3В материалах по системе CS3 указано, что циклонное разделение,представительное разделение пробы и сбор пробы объединены в одном устройстве:Шлам по внутренней трубе двухстенных RC буровых штанг возвращается на поверхность и сразу поступает в циклонную систему,где высокоскоростной поток воздуха отделяется от твёрдых частиц,а затем через делитель пробы формируется проба, пригодная для геологической регистрации и лабораторного анализа.
Применительно к перечисленным выше возвратным операциям,эта конструкция сокращает повторяющиеся операции при перемещении пробы на площадке и ручном разделении,и больше подходит для непрерывного бурения разведочных скважин и отбора больших объёмов проб.В материалах также упоминается,что трёхкомпонентная система позволяет сократить ручное пересыпание пробы,вторичное разделение и многократное перемещение.
Границы, которые следует учитывать:Это стыковка в рамках процесса,а не гарантия точности.В материалах не приведены точность разделения пробы,методы проверки представительности пробы или результаты разделения для разных типов пород,это следует дополнительно уточнить у производителя.Кроме того,рядом с устройством обычно размещаются пакеты для проб и рабочая зона,при подъёме вспомогательных инструментов(1.5 T вспомогательная лебёдка используется для перемещения бурового инструмента и пробоотборных принадлежностей)следует не допускать попадания подвешенных грузов в рабочую зону персонала, занятого отбором проб.
Участок регистрации:Что может обеспечить оборудование,что должно дополнить управление
В материалах чётко указано:на каждом пакете пробы можно указывать номер скважины,начальную и конечную глубину,дату и номер пробы,что облегчает последующую отправку на анализ,архивирование и прослеживаемость;Записи на площадке должны однозначно соответствовать пакетам проб;Для проб руды, направляемых на лабораторный анализ,следует также предусматривать повторные пробы в соответствии с требованиями проекта к контролю качества,холостые и стандартные пробы.Это требования на уровне системы отбора проб,которые не могут быть заменены материалами по оборудованию.
Одно часто упускаемое внутрискважинное условие:В зонах разломов и дробления,в брекчиях и трещиноватых породах,обломки стенок скважины могут кратковременно задерживаться в стволе и затем возвращаться сосредоточенно,что влияет на соответствие пробы и глубины.При встрече с такими интервалами,в материалах рекомендуется контролировать скорость проходки и поддерживать стабильную подачу воздуха,геологам следует вести дополнительные записи на площадке,при необходимости отдельно отмечать качество пробы.Это относится к обязательным"точкам принятия решений в процессе",которые оборудование не может устранить автоматически.
Короткий интервал при наращивании штанг и возобновлении бурения
На площадке непрерывного отбора проб есть ещё один часто недооцениваемый момент:наращивание штанг,при возобновлении бурения после промывки или остановки,как обрабатывать переходную пробу.В материалах требуется обрабатывать переходную пробу в соответствии с системой отбора проб на площадке,чтобы не допустить попадания остаточного шлама предыдущего интервала в пробу следующей глубины.
Значимость этого требования в том,что оно определяет, требуется ли в начале каждого интервала отдельное решение,и отдельная отметка.Если система отбора проб не прописана заранее,на площадке каждый раз приходится договариваться на месте,и это само по себе является возвратной операцией.Предусматривать ли переходную пробу,как её отмечать,относится к содержанию проекта системы отбора проб,единого порядка в материалах не приведено.
На каких интервалах скважины может потребоваться остановка для смены технологии
В материалах упоминается,что верхние грунты,глины,пески и гравийные слои не всегда пригодны для прямого RC пневматического бурения RC;данная модель также поддерживает вращательное бурение с промывкой,можно сначала с помощью промывки,обсадных труб и других способов стабилизировать верхний интервал скважины,а после входа в породы переключиться на обратную циркуляцию или DTH технологию DTH.
Влияние на процесс непрерывного отбора проб таково:если верхний покров на точке бурения имеет большую мощность,каждая скважина может проходить через одну смену технологии,запись глубины точки переключения и стыковку проб необходимо оговорить заранее.Основанием для решения на этом участке служат геологический разрез и характеристика покрова,рекомендуемое значение глубины переключения в материалах не приведено.
Связь возможностей оборудования и процесса:Несколько групп значений, которые нужно читать вместе
Приведённые ниже параметры используются только для пояснения ограничений процесса,и не являются основанием для ранжирования при выборе.
| Показатель | Значение | Значение для процесса непрерывного отбора проб |
|---|---|---|
| Максимальная глубина бурения | 500 m | Определяет вертикальный диапазон, охватываемый одной скважиной,интервалы глубин отбора проб соответственно удлиняются |
| Диаметр скважины | 105–400 mm | Диаметр скважины и RC типоразмер пневмоударника,расход воздуха взаимно ограничивают друг друга |
| Рабочий угол | 45°/90° | Наклонные скважины применяются для наклонных рудных тел,угол определяется по геологическому разрезу до начала бурения |
| Усилие подъёма / Осевое давление | 25 T / 7 T | 500Запас на спуско-подъёмные операции и работу с буровыми штангами на глубинах метрового класса |
| Крутящий момент / Частота вращения | 10000 / 5000 N·m；75 / 150 r/min | Два режима соответствуют интервалам с большим диаметром и высокой нагрузкой и интервалам с меньшим сопротивлением |
| Масса установки / Скорость передвижения | около12 T;около2.5 km/h | Перед перебазировкой между точками бурения необходимо проверить несущую способность дорог и площадь площадки |
Сами эти значения не отвечают на вопрос"можно ли сократить возвратные операции в процессе",они задают предпосылки развёртывания процесса:глубина и диаметр скважины определяют, сколько интервалов пробы нужно отобрать в каждой скважине,усилие подъёма и крутящий момент определяют плавность спуско-подъёмных операций,масса установки определяет способ перемещения между точками бурения.Указание в материалах о том, что собственный вес буровых штанг и трение о стенки скважины возрастают с глубиной,также говорит о том, что при аномальном сопротивлении подъёму следует сначала принять меры по промывке и оценке технологии,и не рекомендуется сразу полагаться на максимальное усилие подъёма для вытягивания инструмента.
Вопросы, которые необходимо уточнить перед выходом на объект
- Компрессор подбирается по диаметру скважины,RC типоразмеру пневмоударника,высоте над уровнем моря и твёрдости пород,а не только обратным расчётом по глубине бурения;1.6–6 MPa,16–55 m³/min 1,6–6 МПа и 16–55 м³/мин — лишь рекомендуемый диапазон.
- Точность разделения пробы,способ проверки представительности пробы,а также результаты разделения для разных типов пород,в материалах не приведены,требуется уточнить у производителя.
- Переходная проба,повторная проба,правила установки холостых и стандартных проб,относятся к системе отбора проб проекта,и должны быть оформлены документально до начала работ.
- Зоны дробления,способ отметки качества пробы в трещиноватых породах,необходимо заранее согласовать с геологами.
- Площадь участка следует планировать с учётом бурового станка,компрессора,циклонного пробоотборного устройства,пакетов для проб и транспортных средств;Габариты установки около7 × 2.1 × 2.9 m,12 T масса предъявляет требования к дорогам и площадке.
- Применять ли для верхнего покрова предварительное бурение с промывкой,глубина переключения определяется по геологическим данным,рекомендуемое значение в материалах отсутствует.
- 45°Необходимы ли наклонные скважины,следует определять по залеганию рудного тела и геологическому разрезу,угол скважины устанавливается до начала бурения.
Возвращаясь к исходному вопросу:Чтобы сократить возвратные операции в процессе отбора проб при непрерывном бурении разведочных скважин,необходимо одновременное выполнение трёх условий——стабильный канал возврата пробы,минимум пересыпаний на участке разделения пробы,и соответствие записи глубины с момента бурения.RC500-CS3Опубликованные данные RC500-CS3 дают соответствующее описание конструкции в части способа возврата пробы и стыковки разделения пробы,но не охватывают точность разделения пробы,систему переходных проб и конкретные решения при смене пород.Эти части по-прежнему должны быть дополнены проектом системы отбора проб,оборудование лишь соединяет те звенья, которые можно соединить.