15.01.2021

Геолого-технические условия бурения и требования к неглубоким скважинам различного назначения


Геолого-технические условия бурения неглубоких скважин весьма разнообразны и часто резко разнятся даже в отдельно взятом, ограниченном районе, по мере изменения глубины, рельефных и гидрогеологических условий. Тем не менее во всех случаях им присущи общие характерные черты, определяемые тем, что бурение осуществляется в рыхлых и мягких, большем частью четвертичных, а также юрских и меловых отложениях. Породи весьма разнообразны по своим структурным и текстурным особенностям, физико-механическим свойствам, по сопротивляемости разрушающим напряжениям, устойчивости стенок ствола скважин и прочности образуемого при бурении керна.

При бурении неглубоких скважин породы редко встречаются в виде однородных пластов значительной мощности, чаще они представляют собой перемежающиеся прослои, пропластки и линзообразные включения.

В.Г. Кардышем предложена классификация пород по степени связанности частиц, учитывающая физико-механические свойства грунтов, возможность применения различных методов разрушения, а также устойчивость открытого ствола скважины, которая наиболее полно отражает специфические геологические условия, решающим образом сказывающиеся на эффективности применения того или иного способа бурения. Эта классификация приведена в табл. 1.

Под методами разрушения в данном случае следует понимать воздействие инструмента, приводящее к отделению от массива той или иной части породы или нарушению присущих ей связей.

При этом имеется в виду, что резание представляет собой отделение породной стружки; дробление — отделение от массива породы кусков различной крупности с образованием в породе системы трещин.

Разрыхление заключается в нарушении слабых механических связей и сил трения между частицами породы либо уменьшении плотности несвязных частиц. Уплотнение приводит к повышению плотности путем сближения частиц и заполнения внутрипородных пустот.

При бурении скважин глубиной до 50 м определяющее влияние на выбор метода и диаметра бурения оказывает устойчивость пород в стенках ствола и их кернообразующая способность. Согласно классификации С.А. Волкова и С.С. Сулакшина породы, в которых осуществляется бурение, относятся по устойчивости к III и IV группам и в незначительной мере ко II группе.

II группа представлена слабоустойчивыми породами невысокой твердости, хрупкими, сбрекчированными, легко истирающимися и размываемыми промывочной жидкостью. Бурение в них осложняется из-за обрушения стенок скважин.

III группа включает породи с изменяющейся устойчивостью, к ним относятся грунты со сложной связью, исчезающей при насыщении водой: рыхлые осадочные отложения (преимущественно глинистые), а также растворимые полезные ископаемые.

Породи, слагающие стенки скважины, при соприкосновении с водой склонны к разбуханию.

IV группа представляет неустойчивые породы, не имеющие связей между зернами (пески, гравии, галечник). По трудности отбора керна эти породы относятся к II, III и IV группам по классификации С.А. Волкова; к И, III, IV, VI и VII группам по классификации В.В. Большакова. Все они разрушаются или растворяются промывочной жидкостью, а льдистые их разности разрушаются под воздействием тепла. Керн относительно устойчивых пород часто подвержен абразивному истиранию, а также может быть представлен сыпучими и плывучими породами.

Оценивая геологические разрезы, в которых осуществляется бурение неглубоких скважин, с точки зрения распространенности в них групп пород с определенной буримостью по ЕНВ, можно выделить три разновидности.

Наибольшее распространение при картировочных работах имеет разрез, который включает две толщи пород: верхнюю до VII категории и нижнюю от VIII категории и выше. Причем породы до VIII категории составляют примерно 85%, a oт VIII категории и выше 15% в общей протяженности разреза. Содержание в разрезе пород до IV категории составляет примерно 50%.

При инженерно-геологических и гидрогеологических изысканиях, поисках и разведке на твердые полезные ископаемые, при сейсмической и геохимической разведке наиболее распространенны разрезы, представленные породами до VII категории буримости причем в интервале глубины до 50 м породы до IV категории составляют 60%. При разведке стройматериалов, россыпных месторождений и частично при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях распространены разрезы, представленные толщей пород до VII категории буримости с включением валунно-галечного материала от VIII категории и выше. Содержание пород до IV категории составляет 35—40%, VIII категории и выше 5—10%. В табл. 2 приведена классификация Б.В. Мурзакова, характеризующая в целом разрез с учетом буримости пород, устойчивости стенок скважин и распространенности зон возможных осложнений по выходу и представительности керна.

Тип разреза в конечном итоге определяет целесообразный метод и вид бурения, а также конструкции скважин.

В первом из упомянутых разрезов применяется вращательный метод бурения с использованием твердосплавных коронок. В качестве промывочной жидкости используется глинистый раствор с прямой и обратной циркуляцией. В следующем разрезе в зависимости от целевого назначения скважин находят применение несколько методов бурения. Так, в тем эффективно вращательное бурение твердосплавными коронками, шарошечными и лопастными долотами при использовании в качестве промывочном жидкости глинистых, соляных и аэрированных растворов. Вращательное бурение шнеками, а также комбинированное ударно-канатное забивными стаканами и вращательное бурение змеевиками и ложковыми бурами. В последнем разрезе наиболее распространенным методом бурения с отбором образцов пород является ударно-канатное и комбинированное, ударно-канатное и вращательное бурение с одновременным креплением ствола скважины обсадными трубами.

Одним из существенных элементов конструкции скважин является диаметр ствола, который определяется как их целевым назначением, так и степенью совершенства применяемой технологии бурения и технических средств бурения и для последующих исследований в скважине. Для вращательного бурения с промывкой при разведке твердых полезных ископаемых в указанных разрезах BИTP сделаны рекомендации относительно целесообразных диаметров алмазного и твердосплавного бурения на различные виды минерального сырья, приведенные в табл. 3.

Как правило, наиболее неблагоприятные условия кернообразования бывают при разведке химического и горнорудного сырья из-за частой перемежаемости мягких и твердых пород, при которой керн мягких пород склонен к разрушению. Это вынуждает бурить скважины большого диаметра. В табл. 4 приведены диаметры бурения при разведке некоторых видов химического и горнорудного сырья и стройматериалов широко применяемые в настоящее время и обеспечивающие необходимую достоверность опробования при твердосплавном бурении.

Специфические требования возникают при отборе валовых проб, когда для замены шурфовочных работ необходимо бурение скважин диаметром до 460 мм, в частности при разведке желваковых фосфоритов, необходимый вес пробы которых составляет 100 кг.

В этом случае пробоотборник должен обеспечивать максимальное сохранение естественной структуры, текстуры пробы, исключать ее загрязнение посторонними примесями, разрушение и уплотнение. Особое внимание уделяется сохранению естественной влажности при бурении по сухим, слабообводненным и воднонасыщенным породам.

Геологический разрез покровной толщи фосфоритных месторождений желвакового типа представлен преимущественно водонасыщенными песчано-гравийными отложениями, глинами, суглинками с прослоями песчаников, мела и включениями обломков известняка, доломитов и реже валунов изверженных пород.

Основной объем бурения приходится на породы II—V категорий.

По отобранным в поле керновым пробам определяются следующие показатели: вес м3 руды в целике; вес м3 руды в разрыхленном состоянии; коэффициент разрыхления руды; естественная влажность руды; продуктивность руды в пересчете на воздушно-сухое вещество; процент выхода фосфоритного концентрата в пересчете на воздушно-сухое вещество; весовой процент выхода концентрата от руды по сухому весу.

Отбор качественных проб возможен керноприемниками с диаметром 240—250 мм. Скважины обычно забуриваются коронками или долотами диаметром 152 мм с последующим разбуриванием ствола до продуктивного слоя 270, 345, 445 и 490-мм долотами.

При поисково-разведочных работах на строительные материалы предъявляются высокие требования к качеству опробования, поэтому для предотвращения обогащения или обеднения полезного ископаемого породой бурение, как правило, производится с одновременной обсадкой скважины трубами. При разведочных работах на глины на глубину до 15 м в простых разрезах применяют 127-мм трубы; на глубину до 30 м в разрезе, осложненном крупнообломочным материалом, применяют трубы диаметром 146 мм. Поисково-разведочные работы на песчано-гравийные, гравийно-галечниковые смеси проводятся с использованием труб диаметром до 190 мм. Диаметры бурения в этом случае определяются как условиями кернообразования, так и необходимостью бурения с одновременной обсадкой.

При разведке россыпных месторождений золота действующая инструкция ГКЗ разрешает бурить скважины, позволяющие спускать 146—168-мм трубы и при условии последующей проверки этих данных шурфовочными работами. Скважины диаметром 273 мм приравниваются по представительности к шурфам. Экспериментальные исследования треста Лензолото и опыт Уральского геологического управления показывают, что при поисках россыпных месторождений золота приемлем диаметр бурения 101 мм. При проверке скважин малого диаметра шурфами оказалось, что по сравнению с диаметрами бурения 150—250 мм следует вводить поправочный коэффициент па содержание, равный 0,9—1,3.

Целью инженерно-геологических изысканий является выявление состава, состояния и инженерно-геологических свойств грунтов слагающих основание сооружения.

По назначению инженерно-геологические скважины делятся па зондировочные, разведочные, опорные, структурные и технические. Б.М. Ребрик, приводит следующие диапазоны изменений диаметров бурения скважин в зависимости от целевого назначения (табл. 5).

По данным ПНИИС за 1964 г. скважины по диаметрам распределяются в следующем процентном отношении диаметром 34—73 мм составляют 5%; 89—168 мм — 76%; 219—377 мм — 19%. При инженерных изысканиях отбираются образцы грунтов как с нарушенной, так и с ненарушенной структурой. В тех случаях, когда керн необходим только для составления геологического разреза, каких-либо особых требований к его диаметру не предъявляется. Когда же требуется образец (монолит) с ненарушенной структурой, диаметр бурения инженерно-геологических скважин регламентируется размерами образцов пород, потребными для выявления их физико-механических свойств. Диаметр цилиндрических монолитов крупнообломочных грунтов должен быть не менее 200 мм, а остальных типов грунтов не менее 80 мм при высоте образца не более 1,5 диаметров. Диаметр монолита определяется диаметром кольца, в который помещается образец породы при компрессионных и сдвиговых испытаниях.

В настоящее время наибольшее распространение получили кольца площадью 40 см2 (диаметром 71,4 мм). Несколько реже применяются кольца площадью 60 см2 (диаметром 87,5 мм). При этом в кольцо для испытаний необходимо помещать недеформированный образец. Следовательно, при определении необходимого и достаточного диаметра керна надо учитывать деформацию которую он может иметь в процессе отбора из скважины.

Установлено, что величина деформируемого слоя образца породы зависит от способа нагружения породы.

Данные, характеризующие зависимость мощности периферийного деформированного участка пробы от способа погружения грунтоноса в глинистые породы, приведены в табл. 6.
Геолого-технические условия бурения и требования к неглубоким скважинам различного назначения

Оптимальные размеры монолитов, отбираемых из буровых скважин, приведены в табл. 7. Первая цифра в графе «диаметр» соответствует минимальному размеру монолита, из которого отбираются пробы диаметром 42 мм для испытании на одноосное сжатие. Кроме требования ненарушенной структуры монолита не менее важным требованием является сохранение естественной влажности, плотности и других свойств грунта, что в значительной мере определяет возможные методы бурения для этой цели. Ограничения пробы по высоте сделаны исходя из общих закономерностей, изменения напряженного состояния пробы, которые имеют место при ее взаимодействии с погружающимся грунтоносом. При бурении в недоуплотненных просадочныx или текучих породах методом задавливания высота пробы соответственно не должна превышать 300 и 700 мм, так как дальнейшее увеличение глубины погружения грунтоноса приводит к значительному изменению напряженного состояния породы, нарушению ее естественной структуры и влажности во всем объеме отбираемой пробы.

Некоторое представление о практически возможном соотношении между диаметром керноприемной части грунтоноса и его наружным диаметром дано в табл. 8, составленной А.В. Васильевым (ПНИИС).

В табл. 9 приведены данные ВСЕГИНГЕО, характеризующие целевое назначение исследований, проводимых в инженерно-геологических скважинах, которые в значительной мере определяют необходимый диаметр бурения.

Таким образом, целесообразный диаметр бурения при инженерно-геологических изысканиях определяется исходя из целевого назначения работ, метода погружения грунтоноса и корректируется при необходимости бурения с одновременной обсадкой ствола скважины.

При гидрогеологических изысканиях в зависимости от целевого назначения выделяются следующие типы скважин: поисково-картировочные, разведочные, разведочно-эксплуатационные, эксплуатационные, наблюдательные, водопонизительные и нагнетательные. Однако это разделение носит условный характер, поскольку скважины одного целевого назначения, как правило, могут выполнять и другие функции. В зависимости от целевого назначения в скважинах производится тот или иной комплекс исследований, который, в конечном счете, наряду с требованиями получения необходимого количества воды при откачке или эксплуатации определяет конечный диаметр скважины.

Основные виды исследований в скважинах различного целевого назначения приведены в табл. 10, составленной Д.Н. Башкатовым.

Исходя из существующих конструкции приборов для проведения упомянутых исследований и учитывая требование СН-325-65, чтобы диаметр каркаса фильтра эксплуатационной скважины был не менее 80—100 мм. скважины различного целевого назначения могут иметь минимальные диаметры, представленные в табл. 11.

Разведочно-эксплуатационные скважины рассчитываются на оборудование водоподъемником определенной производительности. Как правило, эксплуатационная колонна должна иметь минимальный диаметр 152 мм. С учетом, необходимости обсадки неустойчивых интервалов начальный диаметр обычно равен 200— 250 мм.

Разведочные скважины в зависимости от необходимости опробования водоносного горизонта пробной или опытной откачкой с помощью штангового насоса диаметром 89 и 108 мм с возможностью замера динамического уровня d зазоре между водоподъемной и фильтровой колоннами оборудуются обычно 127-мм сетчатыми фильтрами. В этом случае конечный диаметр бурения обычно составляет 168 мм. При необходимости посадки кондуктора начальный диаметр бурения равен 219 мм.

Наблюдательные скважины служат для отбора пробы воды пробоотборником или желонкой, замера уровня и температуры воды и имеют, как правило, одноколонную конструкцию. Диаметр фильтра обычно равен 89—108 мм, а конечный диаметр бурения соответственно 112—132 мм.

Анализ критериев, определяющих рекомендуемые диаметры бурения при разведке на твердые полезные ископаемые в рассматриваемых типах геологических разрезов, при инженерно-геологических изысканиях и гидрогеологических исследованиях позволяет утверждать, что существует определенная совокупность требований для этих видов исследовании, которая несмотря на свою разнохарактерность в конечном итоге определяет возможность применения примерно одинаковых диаметров бурения.

Так, при разведке твердых полезных ископаемых, картировании и инженерно-геологических изысканиях, когда основной целью исследований является выявление литологического состава разреза с точной привязкой к интервалам глубины, диаметр бурения зависит только от представительности кернового материала при выбранном методе бурения. Общий диапазон диаметров бурения для разведки песчано-гравийной и гравийно-галечниковой смеси при отборе монолитов в процессе инженерно-геологических исследовании, а также при бурении разведочно-эксплуатационных скважин на воду определяется для первых условиями отбора проб и необходимостью бурения с одновременной: обсадкой, для вторых требованиями лабораторных методов и исследованиями прочностных и деформативных характеристик песчано-глинистых грунтов в скважине, а для третьих размерами погружных насосов для откачки. Следует также отметить, что при разведке некоторых видов. твердых полезных ископаемых и инженерно-геологических изысканиях имеет место общность требований к качественной оценке образцов; Например, при разведке фосфоритов необходимо сохранить структуру и текстуру пробы, а также ее естественную влажность.

Аналогичные требования предъявляются к отбору монолитов, при инженерно-геологических исследованиях под сооружения.

Глубины скважин в рассматриваемом диапазоне (практически независимо от целей бурения) распределяются следующим образом (табл. 12).

Скважины глубиной до 5—10 м бурятся преимущественно при геологической съемке, поисках и картировании, глубиной 15—25 м, при разведке строительных материалов, инженерных изысканиях, сейсморазведке, глубиной 50 м гидрогеологические скважины, для разведки россыпей, взрывные, а также скважины при съемке, поисках и картировании.

Анализ фактических материалов, проведенных ранее исследовательских работ, а также инструктивных указаний ряда ведомств позволяет установить требования к. скважинам различного целевого назначения и условия их бурения.

Такой анализ может базироваться на конструкциях скважин, являющихся наиболее типичными для данного диапазона глубин.

Конструкции скважин определяются как геолого-техническими условиями и глубиной, так и характером геологических задач. Обычно конструкции скважин весьма просты — одна, чаще две колонны. Редко находят применение трех-, и крайне редко четырехколонные конструкции.

Для гидрогеологического картирования съемки, поисков и разведки твердых полезных ископаемых можно выделить следующие группы скважин.

I группа состоит из двух подгрупп и включает условия бурения скважин для геологического картирования, съемки и поисков со сплошным отбором шлиховых проб и образцов ориентированного керна. Бурение может осуществляться только в мягких и рыхлых породах, или с последующим отбором монолита коренных пород, что в настоящее время достигается преимущественно шурфовочными работами.

Первая подгруппа включает скважины глубиной 10—15 м, диаметром 92—59 мм.

Скважины второй подгруппы имеют глубину до 25 и 50 м при диаметрах соответственно 112—76 мм и 152—92 мм. Бурение осуществляется преимущественно в мягких породах с забуриванием на 5—10 м в коренные породы.

В последнем случае диаметр керна, как правило, может быть минимальным, так как пробы необходимы только для приблизительной качественной оценки полезного ископаемого.

В целом для этой группы скважин доминирующим требованием является транспортабельность оборудования, так как работы ведутся в труднодоступных малоосвоенных районах, на залесенных, таежных, заболоченных площадях.

Оборудование для бурения первой подгруппы скважин должно разбираться на отдельные узлы весом не более 30—50 кг для удобной переноски и перевозки гужевым транспортом; во второй подгруппе необходимо иметь две модификации оборудования — самоходное, смонтированное на шасси высокопроходимой автомашины, и разборное, которое может перевозиться гужевым транспортом и переноситься вручную.

II группа скважин предназначается для проведения специальной съемки и также имеет две подгруппы — глубиной 1,5—3 и 20—25 м, диаметром не менее 60 мм, которые должны быть пройдены в мягких и рыхлых породах. Работы ведутся в основном в районах высокой проходимости, но во многих случаях специальной съемкой должны быть покрыты и крутые горные склоны, овраги и т. д.

Большие годовые объемы, значительная концентрация работ и важность полезных ископаемых обусловливает необходимость высокой сменной производительности. Для обеспечения высокой сменной производительности затраты на переезд, вспомогательные и монтажно-демонтажные работы должны быть сведены до минимума.

При бурении периодически отбираются пробы воды, воздуха и грунта, после чего нет необходимости в сохранении скважины.

Таким образом, необходимо оборудование, обеспечивающее высокую механическую скорость бурения и обладающее достаточной мобильностью: легкое переносное для первой и самоходное высокой проходимости — для второй подгруппы.

III группа скважин предназначается для бурения при разведке россыпных месторождений золота редких металлов. Бурение скважин диаметром 127—168 мм производится на глубину 20—25 м; диаметром 219—168 мм до 40—50 м в рыхлых породах с одновременной обсадкой скважин трубами, а иногда без обсадки в многолетней мерзлоте.

Особенностью данной группы является в ряде случаев необходимость посадки обсадных труб, в целик и во всех случаях обязательный сплошной отбор проб со строго определенной глубины с последующим проведением шлихового анализа. В то же время необходимо легкотранспортабельное оборудование, так как работы ведутся преимущественно в труднодоступных районах.

IV группа скважин, предназначенных для разведки нерудных и некоторых рудных ископаемых, подразделяется на две подгруппы.

Первая — включает скважины глубиной 10—15 и 25 м при диаметре 132—112, 168—132 и 273—168 мм, проходимые в песчаноглинистых породах со сплошным отбором валовых проб при разведке глин, химического сырья и россыпных месторождений ильменита, циркона, вольфрамита, кассетерита, корунда и т. д.

Вторая подгруппа при глубинах 25—30 м и диаметрах скважин 152—92 мм предусматривает бурение в породах до XII категории.

Оборудование, отвечающее требованиям 2-й подгруппы, должно найти применение при разведке коренных месторождений нерудных ископаемых, а также рудных месторождений пластообразной формы.

В этих случаях необходимо, во-первых, установить мощность наносов для определения размеров вскрыши и, во-вторых, пройти скважину по коренным породам незатронутым выветриванием для выявления наиболее обогащенных участков и получения представительных проб, что в настоящее время осуществляется сочетанием ручного бурения и проходкой легких горных выработок.

В целом эта группа скважин характеризуется тем, что в каждом конкретном случае диаметры бурения устанавливаются в указанных пределах в зависимости от вида и характера полезного ископаемого, так как согласно соответствующим инструкциям и ГОСТ необходимая проба должна иметь совершенно определенные размеры и вес. Бурение ведется как на сравнительно освоенных площадях, так и в труднодоступных районах.

V группа скважин отражает условия бурения скважины для вспомогательных целей.

Так, например, взрывные скважины для сейсморазведки бурятся глубиной, как правило, до 20—30 м, по возможности без обсадки трубами диаметрами 185—145 мм и в породах до V категории преимущественно без отбора проб.

При большой производительности станок должен обладать хорошей транспортабельностью, так как в настоящее время преобладающий объем сейсморазведочных работ ведется в труднодоступных районах.

VI группа характеризует условия бурения скважин глубиной до 25 м, диаметром 600—400 мм, в основном для разведки валунно-галечных отложений, пластовых фосфоритов и некоторых делювиальных россыпей. Разведка в настоящее время пока осуществляется с помощью легких горных выработок — шурфов и дудок. Указанные месторождения приурочены к наиболее сложным обильно обводненным геологическим разрезам со значительным включением обломочного материала. Поскольку разведка ведется обычно в сравнительно освоенных районах, возможно применение достаточно мощного передвижного или самоходного бурового оборудования.

Инженерно-геологические изыскания также имеют ряд специфических особенностей, определяющих характер требований к скважинам. Скважины в этом случае можно разделить (на следующие группы, отличающиеся глубинами, геолого-техническими условиями, специфическими требованиями к размеру образца и др.

I группа включает требования к скважинам для начальных маршрутных исследований дорог и съемки мелких масштабов, когда стоят задачи районирования местности и получения классификационных характеристик грунтов и вод. Такие скважины имеют глубины до 10 м и диаметры до 92 м с целью получения образцов для простейших лабораторных определений (естественная влажность, объемный вес и т. п.).

Большие объемы работ и их сезонность обусловливают высокую производительность оборудования, так как работы ведутся в труднодоступных, малоосвоенных районах.

II группа связана с составлением детальных геологических разрезов и выявлением физико-механических свойств горных пород при изысканиях под мосты, глубокие выемки, а также для промышленного и гражданского строительства.

При этом необходимо извлекать крупные ненарушенные пробы для разнообразных лабораторных определений. Глубины бурения 15—30 м, диаметры скважин 219—132 и 273—168 мм. Бурение часто связано с наиболее сложными геолого-техническими условиями: обильной обводненностью, валунно-галечными отложениями и т. д. Точки бурения обычно сосредоточены и оборудование может быть как передвижным, так и самоходным.

III группа характеризует требования к скважинам глубиной 15—50 м при строительстве тоннелей, глубоких выемок, гидротехнических сооружений, мостов и т. д. Эта группа подразделяется по геолого-техническим условиям на две подгруппы, поскольку работы ведутся как в твердых и крепких породах, так и в мягких, но связных, плотных грунтах. Первой подгруппе соответствуют диаметры скважин до 92 мм, второй в зависимости от глубины диаметры 132—112, 151—112 и 219—152 мм при необходимости сплошного отбора проб с ненарушенной структурой. Разнообразные рельефные условия и массовость работ определяют требования и транспортабельность оборудования, которое должно быть самоходным и передвижным.

IV группа требований относится к скважинам под строительство станций, промплощадок, неглубоких выемок, участков для насыпей, тяговых подстанций, водозаборных, защитных и укрепительных сооружений и сооружений, возводимых в связи с электрификацией, которое осуществляется в осадочных, преимущественно связных породах на глубинах 5—30 м. Диаметры скважин не превышают 132—112 мм, редко 152—112 мм. Транспортабельность оборудования должна быть самой различной — от переносного до самоходного высокой проходимостью.

V группа характеризуется необходимостью бурения скважин до глубин 25—50 м с поверхности водоемов при изысканиях для проектирования портов и других гидротехнических сооружений.

В зависимости от геолого-технических условий должны быть обеспечены диаметры скважин до 132—219 мм при сплошном отборе керна с ненарушенной структурой.

Отличительной особенностью этой группы является использование водного транспорта для перевозки станков, а также необходимость мероприятий, компенсирующих действие волн и приливных явлений при монтаже оснований.

Гидрогеологические скважины отличаются по своему назначению и условиям работ, что видно из приводимых ниже требовании, предъявляемых к ним.

I группа объединяет скважины, которые проходятся при гидрогеологической съемке, зондировании, разведке, исследованиях неглубоких водоносных горизонтов, сооружений мелкотрубчатых колодцев. Такие скважины имеют глубину от 5 до 15 м и диаметры 76—59 мм. По всей скважине производится отбор образцов. Сложные и разнообразные физико-географические условия обусловливают необходимость в оборудовании, приспособленность для переноски целиком или по узлам.

II группе соответствуют скважины, предназначенные для исследований грунтовых и артезианских вод глубиной 30—50 м и более. По характеру геологических условий выделяются две подгруппы. В сравнительно простых разрезах скважины должны иметь диаметры 152—112 мм, в сложных — приходится увеличивать диаметры до 273—168 и 219—152 мм. Во всех случаях бурение сопровождается отбором образцов породы, а при достижении водоносных горизонтов — проведением Опытных откачек.

Предполагается, что оборудование должно иметь различные модификации по транспортабельности — самоходное, передвижное, разборное.

III группа характеризует область изучения гидрогеологии района и физико-механических свойств пород, для чего проводятся откачки, а также нагнетание жидкости в скважины. Глубины таких скважин достигают, более 50 м, конечные диаметры 132—152 мм.

Оборудование должно быть передвижным или самоходным, поскольку работы ведутся преимущественно в освоенных районах.

IV группа связана с бурением скважин глубиной до 50 м, диаметром 476—273 мм для водоснабжения преимущественно в освоенных районах. Бурение должно сопровождаться надежной изоляцией промежуточных водоносных горизонтов и проведением опытных откачек. Большие диаметры скважин необходимы для увеличения водопритоков, установки насосного оборудования, засыпки гравийно-песчаных фильтров, применения асбоцементных и других неметаллических труб и т. д.

Чтобы составить полную картину условий бурения в рыхлых и мягких породах на глубину до 50 м, необходимо свести требования к скважинам различного назначения в единый ряд.

Наиболее общими признаками, минимально необходимыми и достаточными для определения характеристики той или иной группы скважин являются: глубина, диаметр — начальный и конечный; методика отбора и требования к качеству проб; условия, определяющие транспортабельность оборудования. Изменение любого из них в сколько-нибудь значительных пределах означает переход от одной группы (или подгруппы) скважин к другой.

Очевидно, эти признаки могут рассматриваться как критерии, которые, с одной стороны, характеризуют целевое назначение скважин и, с другой — решающим образом влияют на выбор технологии бурения и технических средств.

Возможность и рациональность конструктивного воплощения любого технологического метода бурения определяется тем, насколько производительно может быть пройдена скважина заданной глубины и диаметра при безусловном решении конкретной геологической задачи и обеспечении доставки оборудования к месту работ доступными транспортными средствами.

В то же время указанные признаки обусловливают и основные параметры бурового оборудования, необходимого для осуществления принятого технологического процесса. Так, конструкция скважин связана с характеристикой метода бурения (вращательного, вибрационного, ударного) грузоподъемностью спуско-подъемных механизмов и мощностью. Наряду с этим вес оборудования лимитируется условиями, определяющими его необходимую транспортабельность. Для построения сводного ряда оборудования осуществлено объединение таких групп скважин различного целевого назначения, которые характеризуются одинаковыми по величине и качеству признаками, принятыми за основные критерии.

Главным групповым признаком является глубина скважин. Сводный ряд (табл. 13) состоит из четырех групп, в пределах которых скважины различного целевого назначения объединены в несколько подгрупп по сходству начальных и конечных диаметров, а также по характеру требовании к отбору проб и транспортабельности оборудования.






Яндекс.Метрика