Организация и проведение буровых работ
1. Введение
1.1. Задачи, объемы и сроки проведения буровых работ
Разведка производится бурением геологоразведочных скважин в количестве 12 штук, средней глубиной 300 метров. Объем буровых работ составляет 3505 погонных метров.
Геологической задачей буровых работ является предварительная разведка участка «Йоа – Березитовый», находящегося в северо-восточной части Таймырского полуострова. Бурение производится по отдельным линиям на россыпепроявлениях золота с целью оценки запасов.
Буровые работы планируется производить в зимний период (сентябрь – май) в течение двух лет.
Начало работ — октябрь 2000 г.
Окончание работ — декабрь 2002 г.
1.2. Географо-экономическая характеристика района работ
Территория проектируемых работ расположена в северо-восточной части Таймырского полуострова в Ленивенско-Челюскинской структурной фациальной зоне. Рельеф площади характеризуется грядово-увалистыми поверхностями на выходах коренных пород палеозойско-протерозойских пород и прилегающих к ним плоской морской аккумулятивной равнины, изрезанной речной и ложковой сетью. Абсолютные высотные отметки варьируются от 335 м (г. Аструна) до 10 м, относительные превышения над днищами долин — 100 – 170 м.
Климат района — морской арктический, с 10 ноября по 30 января стоит полярная ночь, а с 13 мая по 6 августа солнце не заходит — длится полярный день. Средняя температура самого холодного месяца января составляет -34 0С, хотя в некоторые дни морозы могут достигать -55 0С. Снежная пурга случается редко, не чаще двух раз в месяц. Летний период небольшой, он длится со второй половины июня до середины августа. Средняя температура лета составляет +8 0С, но в отдельные дни может доходить и до +30 0С.
Растительный мир беден и представлен в основном мхами и лишайниками. Важнейшими представителями полярной фауны являются дикий северный олень, полярные волки.
Гидрогеологическая сеть территории принадлежит бассейнам рек Серебрянки и Кунар. Все реки вскрываются в середине июня, ледостав происходит в конце сентября. Зимой реки полностью промерзают.
Гидрогеологические условия площади рудопроявления практически не изучены. В процессе поисковых работ проводились лишь простые гидрогеологические работы, включающие ежемесячные замеры уровня грунтовых вод, в скважинах положение которого относительно дневной поверхности варьируются от 15 до 30 м.
Единственным жилым населённым пунктом района является поселок Челюскин с пограничной заставой и аэродромной службой. Аэродром способен принимать самолеты АН-26, АН-2, а летом и вертолеты. Материально-техническое обеспечение поселка осуществляется, в основном, летней навигацией по Севморпути.
Экономически район практически не освоен (населенные пункты и дороги отсутствуют, для транспортировки груза и персонала используется авиация), но в последние годы намечаются перспективы его развития в связи с обнаружением месторождений золота, редких металлов, редких камней.
1.3. Геолого-технические условия бурения
Площадь участка составляет 195 кв. км. В его геологическом строении принимают участие метаморфизованные вулканогенные породы основного состава (модинская толща, нижняя подтолща — PR md1), метаморфизиванные вулканогенные породы кислого состава (модинская толща, верхняя подтолща — PRmd2), согласные со структурами отдельные интрузивные тела метагаббро (северобыррангский комплекс — vPRsb) и четвертичные отложения.
В структурном отношении участок представляет собой сложную складчатую систему. Породы испытали интенсивное смятие с образованием линейных и изоклинальных складок северо-восточного простирания с разрывными нарушениями различных направлений, часто осложняющих геологические границы. Падение слоистости пород на северо-запад и юго-восток под углом 40 – 70о. На участке развиты многочисленные складчатые кварцево-жильные зоны общего северо-восточного простирания, представляющие собой серию сближенных, часто будинированных жил, местами соединяющихся между собой многочисленными прожилками с образованием так называемых линейных штокверков. Преобладающая мощность жил в таких штокверках 0,2 – 0,8 м. Кроме того, часто прослеживаются отдельные кварцевые жилы либо скопления отдельных жил без признаков соединения между собой зонами прожилкования. Мощность таких жил колеблется от 0,5 м до 4 м. Кварц обычно брекчирован, редко с тонкой вкрапленностью пирита.
Ближе к западной части участка, в междуречье правых притоков р. Серебрянки и левых притоков р. Кунар, наряду с кварцево-жильными зонами и жилами кварца широко развиты линейные поля и зоны лиственитов, сформировавшихся в результате гидротермально-метасоматической проработки метаморфизованных вулканогенных пород основного состава. Аналогичное линейное поле лиственитов находится на востоке участка вдоль разрывного нарушения северо-восточного простирания. Ширина его от 250 м до 900 м.
Листвениты представляют собой зернисто-сланцевую породу карбонат кварцевого состава, желто-зеленоватого цвета, часто с сульфидной минерализацией (пирит, халькопирит, борнит). Среди лиственитов часто наблюдаются реликты измененных в различной степени метабазитов субстрата, в которых также отчетливо прослеживается сульфидная минерализация.
При проведении ГГС-50 с общими поисками на Челюскинской площади по основному проекту в поисково-съемочных маршрутах было проведено точечное и штуфное опробование ряда объектов потенциально перспективных на рудное золото. По результатам спектрозолотохимического анализа из лиственитов, линейных кварцевожильно-прожилковых штокверков и жил кварца содержание рудного золота в них составляет от 0,2 г/т до 50 г/т (граф. П.1.3).
В результате поисков россыпного золота на Челюскинской площади Северного Таймыра в 1985 – 1988 гг. были выявлены погребенные палеороссыпи юрского возраста (Кунарская, Серебрянская), оконтуривающие выделенный поисковый участок "Кунар – Серебрянка" с севера, а с востока выявлена четвертичная аллювиальная россыпь р. Ханневича.
При проведении комплексной аэрогеофизической съемки геофизической службой ГГП ЦАГРЭ в пределах поискового участка "Кунар – Серебрянка" выделены две крупные комплексные аномалии, интерпретируемые как высокоперспективные в отношении золотого оруденения.
Местоположение участка "Канар – Серебрянка" на водоразделе верхних течений рек Кунар, Ханневича и правых притоков р. Серебрянка, оконтуривание его золотоносными россыпями, широкое развитие линейных полей и зон лиственитов, кварцевожильно-прожилковых линейных штокверков и кварцевых жил, наличие пунктов золоторудной минерализации, результаты комплексной аэрогеофизической съемки (Комплексная аэрогеофизическая съемка…, 1997) позволяют утверждать о высокой степени перспективности участка на выявление в его границах значимого золоторудного объекта.
2. Выбор конструкции скважин и способа бурения
2.1. Обоснование выбора конструкции скважин
Геологический разрез представлен осадочными, метаморфическими породами. В данном разрезе имеются два участка с осложненными зонами. Первый участок находится на интервале от 0 до 30 метров, на данном участке происходит растепление, обрушение стенок скважины. На интервале от 80 до 90 метров находятся кварцево-жильные образования и березиты с повышенной трещиноватостью, на этом участке происходит поглощение промывочной жидкости.
Общую глубину скважины берём равной 300 метров, так как полезное ископаемое (кварцево-жильные образования и листвениты) залегает на глубине 260 – 285 метров. К этой глубине добавляем еще 15 метров — для достоверности подсечения подошвы и возможности исследования пласта геофизическими приборами.
Для конструкции данной скважины наиболее рационально выбрать 3 ступени (как минимально возможное число для исследуемого геологического разреза). Конечная ступень скважины будет в интервале 30 – 300 метров, диаметром 59 мм, так как на этом интервале находится осложненная зона. Вторая ступень будет находиться в интервале от 3 до 30 метров, диаметр второй ступени возьмем на размер больше, чем диаметр предыдущей ступени, равный 76 мм. На глубине от 0 до 3 м будет находиться первая ступень диаметром 93 мм.
В соответствии с данной конструкцией скважины потребуется две колонны обсадных труб. Использовать будем обсадные трубы ниппельного соединения. Первая колонна (направляющая) на глубине от 0 до 3 м диаметром 89 мм. Вторая колонна предназначена для закрепления неустойчивых стенок скважины на интервале от 3 до 30 м. Диаметр второй обсадной колонны 73 мм. Башмаки обсадных колон для герметизации зазора между стенкам скважин и обсадными трубами следует зотампонировать цементным раствором, а сверху на трубы установить пеньковые сальники.
2.2. Обоснование выбора способа бурения
В данном геологическом разрезе целесообразнее использовать вращательный способ бурения. Это обусловлено тем, что этот способ наиболее эффективен при бурении неклинящихся хрупких пород I – XII категории по буримости при горизонтальном залегании рудных тел, что соответствует данному разрезу. Также вращательный способ применяют и при бурении разрезов с небольшими по мощности слоями трещиноватых пород, в которых использовать ударно-вращательный способ вследствие вывалов кусков пород под воздействием ударных импульсов невозможно.
Так как данная сеть скважин предполагает поиск и предварительную разведку, то требуется взять керн по всей глубине скважины, поэтому следует применять колонковый способ бурения. Достоинствами колонкового способа являются возможность извлекать образцы горных пород, бурить скважины с относительно небольшим искривлением, бурить скважины на значительную глубину с относительно невысоким расходом энергии.
Так как мы имеем сложный геологический разрез, применяем комбинированный способ бурения (твердосплавный и алмазный). Твердосплавный способ следует применять на интервале 0 – 30 м. Этот интервал представлен мягкими, рыхлыми породами, для бурения которых более эффективно использовать твердосплавные коронки, так как алмазные коронки имеют малый выход режущей кромки алмаза, что резко уменьшает механическую скорость бурения в рыхлых и мягких породах. В отличие от алмазных коронок, твердосплавные коронки имеют больший выход резца, что позволяет ему глубже внедряться в породу. Наиболее целесообразно использовать твердосплавные коронки типа СМ4 и СМ5 как наиболее подходящие для бурения в данных условиях. Диаметры коронок выбираем 93 мм для первой ступени и 76 мм — для второй ступени.
На интервале 30 – 300 м следует использовать алмазные коронки как более производительные для бурения вмещающих пород этого участка. Алмазные коронки за счет высокой износостойкости позволят существенно повысить параметры технологических режимов бурения, повысить механическую скорость бурения и длину рейса. Для представленных пород подходят алмазные коронки типа А4ДП, предназначенные для бурения абразивных, среднезернистых пород VIII – IX категории по буримости.
3. Выбор бурового снаряда, оборудования и инструментов для ликвидации аварий
3.1. Обоснование выбора бурового снаряда
Породы, слагающие разрез, в основном устойчивые, однородные, поэтому бурение скважин будем осуществлять с помощью одинарного колонкового снаряда высокооборотного алмазного бурения. Эти снаряды отличаются простотой конструкции и использованием любых промывочных жидкостей. Они позволяют повышать механическую скорость бурения при высоком качестве опробования.
Верхний интервал представлен дроблеными и трещиноватыми породами, их следует перебуривать одинарным колонковым снарядом твердосплавного бурения при невысоких скоростях вращения снаряда.
Забойный снаряд алмазного бурения состоит из расширителя секторного типа РСА-59 с кернорвательным кольцом, колонковой трубы диаметром 57 мм, переходника-центратора П-1, отсоединительного переходника с бронзовым кольцом и забойного амортизатора ЗА-7.
Бурильная колонна должна соответствовать выбранной конструкции скважины диаметром 59 мм. Для высокооборотного бурения скважин диаметром 59 мм рекомендуется использовать легкосплавную бурильную колонну ниппельного соединения ЛБТН-54 с длиной бурильных труб 4400 мм. Достоинствами легкосплавных труб ниппельного соединения являются малый коэффициент трения при вращении, малая вибрация снаряда, малая энергоёмкость.
Для подачи промывочной жидкости в бурильную колонну выбираем сальник типа СА.
Предусматривается следующая контрольно-измерительная аппаратура для предупреждения аварий: детектор износа труб ДИТ, толщномер Т-1, дефектоскоп, прибор ОМ-40, прибор предупредительной сигнализации. Для измерения расхода промывочной жидкости в процессе бурения — электромагнитный расходомер ЭМР-2.
3.2. Выбор оборудования и инструментов для ликвидации аварий
| 
