Опыт применения RC-бурения при разведке погребенных многолетнемерзлых россыпей

Бенедюк В. Ф., нач.группы подсчета запасов
ЗАО «ГРК «Западная»
Золотодобыча, №232, Март, 2018

Производительность горных работ на россыпях постоянно увеличивается за счет применения все более мощной горной техники. Для обеспечения предприятий запасами песков соответственно должна увеличиваться скорость геологических работ. Для этого необходимы новые производительные буровые станки с возможностью качественного отбора геологических проб. На нашем предприятии было принято решение провести опытное бурение с применением RC-технологии. 

Традиционно вот уже более полутора веков при разведке погребенных россыпей используется ударно-канатное бурение (рис. 1). Несмотря на стремительное развитие всех отраслей человекознания, бурение при изучении россыпей осталось неизменным, совершенствовались только буровые станки, да и то некардинально, и на смену паровому приводу пришли электродвигатели и портативные дизели.

Это объясняется большим разнообразием физсвойств изучаемых отложений: в одной скважине зачастую встречаются талики и мерзлота, условно «мягкие» пески, глины, галечники и прочные валуны, а на забое нередко скальный плотик. И несмотря на низкую производительность патриархальных «амурцев» и «бузулуков», замены им на станки, способные успешно проходить всё разнообразие пород аллювиальных россыпей, до сих пор нет.

В последнее годы в прессе все чаще стали появляться сообщения о применении при изучении рыхлых отложений так называемого RC (reverse circulation) бурения, широко применяемого при проходке скважин в коренных скальных породах для технологических целей и отбора геологических проб, когда нет необходимости в получении керна. Когда на нашем предприятии возникла необходимость доразведки россыпи, то, учитывая ее горно-геологические характеристики и ограниченность в сроках, было принято решение провести опытное RC-бурение.

Разбуриваемый разрез слόжен мерзлыми ледниковыми, водно-ледниковыми, аллювиальными и склоновыми маловалунистыми (до 5%) отложениями II–IV категорий по буримости. Породы плотика представлены слабометаморфизованными выветрелыми сланцами и песчаниками VI–VII категории. Глубина скважин — от 35 до 100 м.

Применявшаяся импортная установка RC-бурения смонтирована на двух трехосных вездеходах КамАЗ: на одном установлен буровой станок с дизелем привода (рис. 2), на втором — компрессор. Буровое оборудование и инструмент перевозились на автомобильном прицепе.

Бурение вели сплошным забоем погружным пневмоударником с рабочей частью диаметра 127–203 мм, армированным твердыми сплавами с использованием (что принципиально) двухтрубного става. В отличие от других способов пневмоударного бурения, где воздух нагнетается по трубе, а шлам выносится по затрубному зазору, в нашем случае воздух на забой подается по межтрубному пространству, а буровая мелочь (шлам) выдувается по внутренней трубе, что исключает потери шлама в полостях и трещинах стенок скважины и на ее устье.

На поверхности шлам из диффузора, закрывающего устье скважины, по армированному резиновому рукаву поступает в верхнюю часть циклона, где осаждается и хранится до отбора пробы.

На наших работах, используя известный российский метод проб и ошибок, была отработана следующая технология бурения.

Использовались коронки диаметром 146 мм, что практически соответствует 6" долоту станку УКБ, и это позволяло осуществлять проходку всего ствола скважин на глубину до 100 м одним диаметром.

Проходка скважины состоит из следующих последовательных операций:

- собственно бурение на длину рейса (обычно 0,5 м);

- подъем пневмоударника на 3–5 см над забоем и продувка скважины в течении 30–60 сек;

- отсоединение ведущей штанги и продувка трубопровода, подающего шлам из скважины в циклон в течении 30–60 сек;

- отбор пробы (опорожнение циклона от шлама) с обязательным визуальным контролем полноты освобождения циклона и зачистка его сжатым воздухом;

- соединение бурового снаряда, при необходимости наращивание бурового става новой штангой;

- проходка следующего рейса.

При работах специалисты предприятия столкнулись с серьезной проблемой: при проходке пород с высокой льдистостью резко уменьшилось количество шлама, поступающего в пробу. Было установлено, что под воздействием теплого воздуха и тепла, выделяемого при разрушении породы молотком, лед таял и переувлажнял шлам, который налипал на стенки циклона и шламопроводов. Эту проблему решили применением примитивных мероприятий по охлаждению воздуха (открыли жалюзи и створки компрессора, установили обдув ресивера, удлинили воздуховоды и уложили их на почву) и сокращением длины рейса до 0,25 м.

Фактическая скорость бурения по описанной выше технологии составила 50–100 м за 12-часовую смену, с учетом 1,5–2,0 часов на техобслуживание оборудования и устранение мелких неполадок. В месяц бурили 1,2–1,8 тыс. метров. Техническая скорость сильно зависела от количества отбираемых проб. Учитывая большое количество проб, их промывку проводили в лаборатории на базе участка.

На рис. 3 приведен разрез с данными по золотоносности, пройденный установкой RC-бурения. 

Доводы «за» и «против» применения RC - бурения

ЗА

ПРОТИВ

1. Высокая скорость бурения и, как следствие, сокращение сроков полевых работ, что особенно актуально в районах с суровым климатом.

Снижение стоимости буровых работ.

1. Отрыв во времени процессов бурения и промывки проб, что приводит к отсутствию оперативной информации о золотоносности пород, что не позволяет контролировать добивку скважин и линий «по золоту», переходить на укороченные рейсы по пескам.

2. Повышение качества промывки в следствие использования механических устройств и работы в стационарных условиях.

2. Нет опыта разведки месторождений RC-бурением, что может вызвать проблемы при госэкспертизе запасов.

3. Мобильность комплекса и возможность самостоятельного переезда на новую скважину без трактора.

3. Дополнительные затраты средств и времени на заверку результатов бурения, приобретение аппаратов для промывки проб.

4. Не требуется обеспечение техводой для бурения и промывки проб и ее подогрев.

4. Нет опыта бурения талых обводненных разрезов.

 


-0+1
Просмотров статьи: 1186, комментариев: 38       
Статьи по геологии рудных и россыпных месторождений золота

Комментарии, отзывы, предложения

СНС, 11.05.18 06:41:36 — Александр Левиков, 10.05.18

Александр Владимирович, почему вы так категорично написали? На мерзлых россыпях почему бы и нет? Что вам не нравится? Шлам что-ли? Или продувка воздухом? Или что? Мы когда-то опробовали шлам скважин станков НКР-100, СДВВ, СБШ с хорошими результатами. А чем RC хуже? Я не знаю этот метод, но принципиальный препятствий не вижу, может ошибаюсь?

alvarets, 11.05.18 06:44:40

а что с мерзлотой происходит при бурении RC? Она не оттаивает?

Александр Левиков, 11.05.18 08:17:14 — СНС

Достоинства RC-бурения:

1. Станок красивый (особенно в закатных лучах заходящего солнца получаются брутальные фотографии на его фоне и компрессора высокого давления).

2. Высочайшая производительность проходки (в реале на моей практике - до 350 метров в сутки)

3. Его основное конструкционное предназначение - это оперативное бурение на рудных месторождениях.

Можно существенно уменьшить смету ГРР за счет уменьшения затрат на классическое керновое бурение! И действительно: керновое бурение (условно) при диаметре PQ - 200 долл/метр, бескерновое бурение ЛЮБОЙ установкой RC (при диаметре бурового става 180 мм) - 25-35 долл/метр.

4. Отличная применимость метода при разведке рудных месторождений, а также при БУРЕНИИ УГЛЕЙ - можно делать каротаж в буровой колонне, при этом даже РНК гамма-гамма плотностной! (этот факт обычно очень радует геофизиков из-за его безопасности в отношении радионуклидного источника)

Недостатки, исключающие RC бурения из списка применимости на россыпях:

1. При сильной обводненности скважин при больших глубинах бурение зачастую невозможно (условная пр-ность компрессора недостаточна для продавливания водяной пробки) + полный коллапс при пробоотборе.

2. при средней, а иногда даже при слабой обводненности скважин - происходит "размазывание" буровой пыли по стенкам и вдавливание во вмещающие в призабойном пространстве (это при условии классической схемы обвязки бурового става с двойной бурильной трубой). Кроме этого, в обвязке "шламопровода" по пути в циклон попадаются некоторые "слабые" места бурового става, перегибы рукавов, герметизатора устья, так или иначе влияющие (зачастую очень сильно) на ГОМОГЕННОСТЬ выдуваемой пробы. Разговоры на тему: "мы останавливаем бурение в конце интервала и продуваем скважину" - я расцениваю как провокацию...

Нужно четко понимать динамику процесса бурения, поведение вещества в призабойном пространстве, чтобы говорить о какой-то вообще ГОМОГЕННОСТИ пробы и вообще о возможности дезинтегрировать каким-либо образом буровые интервалы при бурении россыпей!

Потому что поведение буровой пыли в работающей скважине можно сравнивать с поведение чаинок в стакане с чаем. Вы взяли в руку ложку, начали вращение... Чаинки плавают, многие из них поднимаются кверху, но болбшинство остается на дне (можете проэкспериментировать на досуге). Тоже самое при бурении. Такое же поведение у шлама при бурении в жидкой среде, такое же - в воздухе.

Наконец практика:

советую провести заверку ваших "результатов" бурением спутников, но в керном. Сделать это можно 146(152) диаметром пневмозабивным (пневмоударным) способом. Советую это сделать как можно скорее, т.к. полученные результаты вас огорчат.

Я проводил сравнение RC с классическим пневмоударным при схожих равных диаметрах (в Монголии) - расхождение составило 60% по содержаниям, при этом граница торфа-пески при RC-бурении была размазана, размыта, иногда на 1,5-3, метра. На некоторых скважинах - по результатам RC вообще следовало бы рассматривать россыпь через горную массу под сплошную отработку! Заверка пневмоударным керновым бурением на скважинах дублерах давала обратную картину - нормальные пески, торфа, четкая граница подсчетных блоков.

Хватит морочить людям голову этим грёбаным RC-бурением. НЕ РАБОТАЕТ. Уже не смешно. Тошнит уже.

alvarets, 11.05.18 08:21:10 — Александр Левиков

исчерпывающе. :)

всегда подозревал это, потому и вопрос задал

alvarets, 11.05.18 08:24:20

при наличии достаточного количества воды в рудных месторождениях - шлам при бурении обогащается и выдает очень высокие содержания

Дмитрий_М, 11.05.18 22:49:20 — Александр Левиков

Спасибо за ответ. Полностью закрыли тему.

По приведенному разрезу, не смотря на "шакальное" качество картинки, возникали сомнения в корректности результатов, а вы их лишь подтвердили.

СНС, 12.05.18 12:35:14 — Дмитрий_М, 11.05.18

Хорошо, если каждый будет писать о своем опыте, а общие выводы можно потом сделать. Для таликов бурение RC, наверное, не подходит. Но в России половина россыпей находится в зоне устойчивой мерзлоты.

Для мерзлых россыпей бурение с продувкой воздухом и сбором шлама для опробования - отличный вариант. Это хорошо проверено экспериментально и практически еще в советское время.

Станок, может, и не самый лучший, но можно и другой подобрать.

Хуршед, 13.05.18 19:38:27 — СНС

Интерваль опробовие 0,5м

Как измерить объем проба?

СНС, 14.05.18 09:49:16 — Хуршед, 13.05.18

На мерзлых россыпях бурение ведется без обсадки. Скважины имеют постоянный диаметр, объем пробы рассчитывается по диаметру скважины и длине интервала опробования.

Семенов А., 16.05.18 09:23:20

Какие были станки и как вы отбирали шлам для опробования?

СНС, 16.05.18 11:01:42 — Семенов А., 16.05.18

Тут есть статья по шламовому опробованию скважин: Эксплуатационная разведка многолетнемерзлых россыпей станками НКР-100. Были и другие исследования, в том числе ВНИИ-1.

До детальной разведки применения пневмоударного и шарошечного бурения тогда не дошло, в методике ЦНИГРИ-1992 года его, кажется, нет. Но это из-за того, что не успели из-за развала СССР. Данные по достоверности шламового опробования были надежные. Эксплуатационную разведку сравнивали с эксплуатацией - сходимость удовлетворительная. Погрешности были, но не из-за метода бурения, а из-за недостаточного объема проб.

Брат, 16.05.18 14:31:34

ВНИИ-1 достаточно долго занимался этой тематикой; шламосборники для эксплуатационного опробования существовали практически на всю линейку бурового оборудования (СДВВ, СБВ, СБШ). Правда, в стандарте эксплуатационного опробования эта технология не была реализована.

СНС, 17.05.18 11:07:00 — Брат, 16.05.18

Поскольку у меня стандарты под рукой, то я снял копию абзаца Стандарта по эксплуатационному опробованию СТП 43-34-3-78:

2.1.3. Основными выработками для производства систематического опробования являются скважины вибровращательного или шарошечного бурения, борозды, задирки.

Скважину вибровращательного или шарошечного бурения проходят с продувкой сжатым воздухом. Она предназначена, как правило, для взрывных работ. Диаметр скважин 105-250 мм, проходят их в основном по торфам, иногда до коренных пород в целях опробования.

Так что тут вас память подвела. Ничего, бывает, давно дело было, 40 лет уже этим стандартам....

Хуршед, 18.05.18 04:10:48 — СНС

Здравствуйте! Скажите пожалуйста при добыча россыпных месторождениях

1.Объёмные веса пород

а) торфа

б) пески

2.Коэффициент разрыхления пород

а) торфа

б) пески

Брат, 19.05.18 11:20:08 — СНС, 17.05.2018

Я о том, что ряд позиций СТП 43-34-3-78 был лишь декларирован, поскольку сам "стандарт" был диссертационной темой, по-моему, Куторгина. К примеру, задирковое опробование предполагало использование установки УПС-1, но это оборудование на предприятия так и не поступило. Та же история произошла со шламосборниками, почему данная позиция массово, систематически, повсеместно реализована и не была. К тому же влияние Геологического управления внутри системы ОСВЗ к концу эпохи Рождественского упало настолько, что возможности продавить принятые решения были крайне ограничены.

Александр Левиков, 19.05.18 11:42:35 — СНС, Брату и др заинтересованным лицам

Коллеги,

у меня где-то в пыли есть методичка ЦНИГРИ от 1983 кажется года, рекомендующая применять пневмоударное бурение при разведке россыпей.

18 лет назад я, по-молодости и глупости, взял ее за основу и пытался что-то там сконструировать...

(одно только упоминание про "пневмоударный комплекс" в трактовке ЦНИГРИ - вызывает у меня нервную чесотку и икание).

Я извиняюсь, бред полный.

Также устал читать глупости по-поводу замены полноценного пробоотбора различными фейковыми способами бурения типа RC и прочей очевидной лабуды.

СНС, 22.05.18 05:25:41

Я не знаю, что написано у Куторгина, но много шламовых проб я отобрал своими руками. Дело это несложное, хотя трудности были: на станке СБШ-200 пробы с интервала 0,5 м были тяжеловаты. И зимой было темно и очень холодно, но зато в кабине СБШ можно было попить горячего чая. При бурении НКР и СДВВ пробы были легкие, но кабины нет и греться было негде.

Документация по шламу прекрасная, надо только участвовать в промывке проб. В лотке хорошо видна разница в породах и надежно отбивается плотик: в пробах из плотика пропадают окатанные обломки гальки и состав пород становится однородным. Какие проблемы?

При RC бурении технология сложнее. Есть дополнительные операции, которых не было при бурении СБШ и др. Может стоило бы упростить процесс.

Брат, 22.05.18 17:47:23

Охотно верю, что у вас получалось и на 2СБШ200, и на СБШ250. Я про то, что систематическое опробование шлама не вошло в рутинную повсеместную практику. То есть не стало обязательным.

Хуршед, 24.05.18 11:05:32 — СНС

Здравствуйте! Мы сейчас разведуем с RC- бурение россыпных месторождениях. При опробование скважын не дает точне результат. Почты все пробы пустые

СНС, 24.05.18 12:28:36 — Хуршед, 24.05.18

Где вы работаете, район, бассейн какой реки?

Какой диаметр бурения?

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Опыт применения RC-бурения при разведке погребенных многолетнемерзлых россыпей»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "один прибавить 4":

подписаться на комментарии