Применение технологии бурения гибкой трубой (CTD) в разведке золота

От редакции сайта zolotodb.ru. Этой статьей мы начинаем подготовку к профессиональному празднику — Дню геолога, который будем отмечать 06 апреля 2025. Будем рады опубликовать ваши технические статьи, истории, воспоминания и фотографии! Присылайте их нам — с удовольствием поделимся с читателями!

-----------------------

Магистр и доктор наук (PhD) по геологии К. Тидди с 3D-макетом буровой установки RoXplorer CT, ноябрь 2022 г. (miningmagazine.com.au)

Бурение гибкой трубой (Coiled Tubing Drilling, CTD — англ. coiled — свёрнутый, намотанный; tubing — трубопровод, труба; drilling — бурение) — это инновационный метод, который сейчас адаптируется для геологоразведки твёрдых полезных ископаемых, включая золото. В установках CTD вместо сборки бурильной колонны из отдельных труб используется сплошная гибкая стальная труба, намотанная на катушку. Отсутствие необходимости постоянно наращивать и раскручивать бурильные штанги значительно ускоряет процесс проходки скважины и делает его безопаснее и экономичнее.

Бурение ведётся с помощью забойных двигателей — например, турбина или гидравлический забойный молот, приводимые в действие потоком промывочной жидкости — поскольку гибкая труба сама по себе не вращается. Современные опытные образцы установок CTD оснащены специальной башней с катушкой, расположенной непосредственно над устьем скважины (патентованная конструкция мачты), что продлевает срок службы трубы и позволяет при необходимости быстро переключаться на традиционное бурение с верхним приводом.

Текущие прототипы способны бурить как рыхлые перекрывающие отложения, так и твёрдые горные породы на глубину до 500 м. При бурении используется замкнутая система циркуляции бурового раствора с установкой очистки шлама и специальным полимерным реагентом для улучшения выноса выбуренной породы. Это означает, что выбуренные шламы отфильтровываются из раствора и могут отбираться для проб, а очищенная жидкость повторно используется в скважине.

Важно, что при бурении отсутствуют вращающиеся на поверхности бурильные трубы и резьбовые соединения, а это устраняет два основных источника опасности на буровой.

Благодаря компактности (например, масса опытной буровой установки порядка 15–16 т, гусеничный ход) и небольшой опоре на грунт, CTD-установки обладают малым экологическим следом — по оценкам, около 10% от воздействия обычной буровой установки аналогичной мощности. Небольшие габариты позволяют перемещать такой комплекс без спецразрешений по дорогам и разворачивать его на ограниченной площадке (~20×20 м) даже в труднодоступных районах.

Отмечается возможность наклонно-направленного бурения: гибкая труба допускает отклонение ствола скважины без перестановки станка, вплоть до горизонтальных участков, что недоступно традиционным буровым снарядам. Таким образом, с точки зрения техники и технологии современные разработки CTD ориентированы на повышение скорости и безопасности бурения, снижение затрат и минимизацию воздействия на окружающую среду.

Полевые испытания. Буровая платформа RoXplorer® CT и все вспомогательные транспортные средства могут быть размещены на площади менее 20 x 20 м (minexcrc.com.au)

Практические испытания и пилотные проекты уже подтвердили эффективность бурения гибкой трубой в полевых условиях. В Австралии проведена серия тестовых бурений на участках с различными геологическими условиями. Так, в 2017 году установка RoXplorer® успешно пробурила скважины через мощный чехол рыхлых отложений возле Порт-Августы (Южная Австралия) и через несвязанные песчаные отложения в штате Виктория. Скорость бурения достигала порядка 100 м за 12-часовую смену, что сопоставимо или превышает показатели традиционных методов. Качество геологических данных было подтверждено: химический анализ шлама из скважин, пробуренных CTD, показал хорошее совпадение с анализами керна из параллельных скважин, пробуренных алмазным методом на тех же участках. В Северной Америке ярким примером стал проект Barrick Gold в Неваде.

Первый в мире прототип буровой установки с колтюбингом для разведки твердых пород, созданный исследовательским центром технологий глубокой разведки в Австралии DET CRC. Тестируется американской компанией Barrick Gold в Неваде  (miningmagazine.com.au)

В 2018 году Barrick совместно с DET CRC организовала испытательное бурение на своем золоторудном объекте с использованием установки RoXplorer®. По сообщению компании, новая технология позволила бурить скважины быстрее, безопаснее и дешевле по сравнению с традиционным бурением с трубами. Руководство Barrick отметило, что CTD может кардинально повысить эффективность разведки и темпы открытия новых месторождений и выразило готовность испытать установку в реальных условиях на своих лицензиях. Испытания прошли успешно: было пробурено несколько скважин, продемонстрировавших заявленные преимущества и тем самым подтвердив потенциал технологии в поиске золота.

С 2021 года опытная эксплуатация продолжилась в рамках MinEx CRC уже на коммерческих началах. К началу 2024 года суммарно было пробурено свыше 14 000 м скважин методом CTD в сотрудничестве с Геологическими службами штатов (Южная и Западная Австралия), а также с компанией Anglo American и фирмой EnviroCopper. Буровые работы проводились в районах с глубоким покрывающим чехлом пород, где необходимы многочисленные пробные скважины для поиска рудных тел. Отчёты подтверждают, что система CTD успешно справляется с такими задачами, обеспечивая высокую продуктивность, качество проб и снижение затрат по сравнению с традиционными установками. Фактически методика открывает возможность так называемого «проективного бурения» — пробной сетки из множества относительно дешевых скважин — для пошагового приближения к скрытым под покрытием золотым рудопроявлениям. Эти полевые примеры демонстрируют, что CTD уже вышла за рамки лаборатории и опытного полигона, и начинает применяться в реальных геологоразведочных кампаниях, давая положительные результаты.

По сравнению с распространенными методами разведочного бурения — такими как алмазное бурение (керновое) и обратная циркуляция (RC) — технология бурения гибкой трубой обладает рядом существенных преимуществ, но имеет и некоторые ограничения.

Преимущества CTD

Главным плюсом является высокая скорость и эффективность проходки. Отсутствие операций по наращиванию/разборке бурильных труб экономит время на спуск-подъём инструмента и смену долота. Бурение идет непрерывно, пока это допускает ресурс долота и оборудования

По оценкам разработчиков, CTD может бурить в 3 раза быстрее и в разы дешевле, чем традиционное бурение (ориентировочно себестоимость одного метра в 6 раз ниже алмазного бурения)

Метод обеспечивает повышенную безопасность: автоматизация подачи трубы и отсутствие ручного труда при обработке трубных соединений исключает типичные травмы буровиков (защемление пальцев, удары и т.д.)

Поскольку установка компактна и использует замкнутую систему бурового раствора, воздействие на окружающую среду значительно снижено — минимальные нарушения грунта на площадке, отсутствие выброса пыли (как при воздушном бурении) и загрязнения почвы буровым шламом

Буровая установка, произведенная в ЮАР (источник: adelaidenow.com.au)

CTD хорошо подходит для бурения в отдалённых и труднодоступных районах, где логистика и развёртывание тяжелой техники затруднены. Небольшая масса и габариты установки позволяют сократить количество транспорта и время мобилизации (в некоторых случаях буровая установка CTD может быть доставлена тремя грузовыми машинами и развернута за считанные часы).

Ещё одно преимущество — стабильность скважины и качество образцов. За счет непрерывной циркуляции без остановок на присоединение труб снижается риск обвалов и перепадов давления, а промывка скважины более равномерна

Испытания показали, что получаемый шлам по качеству информативности сравним с керном: содержания полезных компонентов совпадают с керновыми, если бурение и отбор проб проведены корректно.

Кроме того, гибкая труба позволяет отклонять траекторию скважины при бурении, что открывает возможность бурить веер скважин разного направления с одной точки заложения, выполняя задачу сразу нескольких наклонных скважин без перемещения станка. Такая маневренность полезна для детализации рудных тел или обхода препятствий в разведке.

Ограничения CTD

Несмотря на впечатляющие преимущества, у технологии есть и сдерживающие факторы.

Во-первых, CTD на сегодняшний день обеспечивает бурение на относительно ограниченную глубину — порядка 500 м максимум. Традиционное же алмазное бурение может достигать значительно больших глубин (1000–1500 м и более) при соответствующем бюджете. Однако ожидается, что следующее поколение CTD-установок увеличит глубину бурения до 1000 м, что расширит область применения.

Во-вторых, CTD в стандартном режиме дает шламовые пробы, а не цельный керн. Для поисково-оценочных работ это обычно приемлемо (особенно если есть методы оперативного анализа шлама, например рентген-флуоресцентный экспресс-анализ). Однако на этапах детальной разведки и подсчета запасов геологи часто предпочитают керн для точного изучения структуры руды, выявления золотоносности по мощности жил и т.д. Впрочем, конструкция RoXplorer® предусматривает возможность переключиться на обычное бурение с трубами и получить керн на интересующих интервалах, комбинируя оба подхода.

Ещё одно ограничение — диаметр скважины. Установки CTD разрабатываются как легкие и малогабаритные, поэтому диаметр бурения сравнительно небольшой (обычно порядка 50–70 мм), что меньше стандартных разведочных скважин. Меньший диаметр усложняет, к примеру, отбор проб для некоторых геофизических методов в скважине или может привести к утере крупного золота при выбуривании (если золотины не проходят через систему отбора шлама).

Кроме того, технология CTD пока новая и малораспространенная. Количество доступных установок ограничено, специалисты требуют дополнительного обучения, а сама техника — сравнительно дорогая. Однако по мере коммерциализации эти барьеры могут быть преодолены.

В некоторых ситуациях географические условия также диктуют выбор метода: например, в крайне гористой местности или джунглях может потребоваться вертолётная транспортировка разобранной буровой — лёгкие модульные установки алмазного бурения здесь имеют преимущество перед цельной 16-тонной CTD-установкой. Напротив, на равнинах с мягким грунтом или пустынях, где нужен большой объём буровых работ, CTD проявит себя лучше.

В целом, CTD не рассматривается как полный заменитель всех способов разведочного бурения, но как эффективное дополнение. Например, для широкомасштабной поисковой стадии можно быстро пробурить десятки скважин гибкой трубой, выявить аномальные зоны по содержанию золота в шламе, а затем уже локально подтвердить результаты несколькими керновыми скважинами. Такая комбинация позволит снизить затраты и экологическое воздействие, не жертвуя качеством геологической информации.

Заключение

Технология бурения гибкой трубой (CTD) находится на этапе перехода от опытных образцов к промышленному внедрению в рудной разведке. Современные разработки показали, что CTD способно резко повысить скорость, безопасность и экономичность буровых работ при поиске золота и других полезных ископаемых. Крупные компании и производители оборудования инвестируют в эту технологию, называя её «революционной» и «прорывной для отрасли». Уже имеются успешные полевые примеры, подтверждающие, что CTD может выполнять задачи, трудно осуществимые или дорогостоящие для традиционных методов. В то же время, важно учитывать текущие ограничения – глубину бурения, формат отбора проб и доступность оборудования – и применять CTD там, где её преимущества наиболее весомы. По мере дальнейшего развития (например, увеличения глубинности до 1000 м и накопления опыта эксплуатации) технология CTD обещает занять заметное место в арсенале средств геологоразведки золоторудных месторождений, сочетая в себе высокую производительность и бережное отношение к безопасности персонала и окружающей среде.

Список литературы можно получить по запросу в редакции сайта zolotodb.ru 

-0+2

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница