Які методи буріння використовуються на сучасних гірничих бурових установках?

Які методи буріння використовуються на сучасних гірничих бурових установках?

Погоня за мінеральними ресурсами вимагає проникнення в широкий спектр геологічних утворень, від неконсолідованих розкривних порід до найтвердіших вивержених порід. Щоб відповісти на цей виклик, сучаснийгірничі бурові установкиоснащені різноманітним арсеналом методів буріння. Вибір методу є стратегічним рішенням, яке збалансовує такі цілі, як якість зразка, швидкість проникнення, здатність до глибини та експлуатаційні витрати. Ці методи еволюціонували від простих механічних систем до дуже складних процесів з цифровим керуванням, які надають багаті дані на додаток до свердловини. Основні методи, які використовуються сьогодні, включають роторне, зворотне циркуляційне (RC), алмазне буріння та буріння в свердловині (DTH).

Роторне буріння є одним із найбільш відомих і широко використовуваних методів, особливо при видобутку вибухових свердловин. Гірничодобувна бурова установка, яка використовує цю техніку, використовує обертову бурильну колону з триконусним роликовим долотом для дроблення породи. Шлам видаляється безперервною циркуляцією промивного середовища, як правило, стисненого повітря або суміші повітря та піни, яка видуває стружку вгору між буровою штангою та стінкою отвору. Незважаючи на ефективність і швидкість, зразок може забруднитися під час подорожі до поверхні, що робить його менш придатним для точного відбору проб. Варіанти включають Rotary Percussion, який додає високочастотну ударну дію до обертання, покращуючи продуктивність у тріщинах.

Для досліджень, де першорядне значення мають репрезентативні зразки мікросхем, галузевим стандартом є метод зворотної циркуляції (RC). Ця техніка є значним прогресом, зумовленим потребами гірничої бурової установки для точного контролю рівня. У системі RC використовується двостінна бурильна труба. Зовнішнє кільце між двома трубами переносить стиснене повітря вниз до пневматичного молотка, який приводить в рух карбідно-вольфрамове наконечник. Потім стружки просуваються вгору через внутрішню трубу, створюючи замкнуту систему, яка мінімізує забруднення зі стінки отвору. Зразок надходить на гірничу бурову установку через циклон, де збирається для геологічного каротажу та аналізу. RC-буріння забезпечує надійний, економічно ефективний зразок для визначення ресурсів і відоме своїми швидкими темпами проникнення.

Коли потрібна детальна геологічна та структурна інформація, алмазне колонкове буріння є беззаперечним вибором. Цей метод, який використовується спеціалізованою буровою установкою для гірничодобувної промисловості, вилучає твердий циліндр породи, відомий як керн. Просочене алмазом долото, прикріплене до кінця колонкової стовбура, обертається, щоб вирізати кільце в скелі, залишаючи центральний сердечник недоторканим у стовбурі. Керн періодично витягується на поверхню, забезпечуючи безперервний і непорушений запис літології, структур, мінералогії та змін. Ці високоточні дані необхідні для детального моделювання ресурсів, геотехнічної характеристики гірської маси та металургійних випробувань. Хоча повільніше та дорожче за метр, ніж RC, цінність інформації, яку він надає, не має собі рівних.

Інші спеціалізовані методи доповнюють ці основні методи. Буріння в нижній частині свердловини (DTH), коли молот розташований безпосередньо за долотом, є високоефективним у твердих породах як для вибухових свердловин великого діаметру, так і для водяних свердловин. Звукове буріння, яке використовує високочастотні вібрації для псевдозрідження ґрунту, забезпечує виняткову якість зразків і швидкість у неконсолідованих матеріалах. Сучаснийгірнича бурова установкачасто є багатоцільовою платформою, здатною перемикатися між кількома з цих методів. Крім того, ці бурові установки все більше інтегруються зі складним програмним забезпеченням, яке записує та інтерпретує параметри буріння (наприклад, швидкість проникнення, крутний момент) у режимі реального часу, забезпечуючи миттєві геоприв’язані дані про надра, практика, яка революціонізує цикл розвідки та видобутку.