Буровые работы. Часть 1.
С момента создания геологической службы Поволжья и Прикамья в 1930 г. буровые работы являются одним из основных видов геологоразведочных работ на предприятии. Естественно, за прошедшие 75 лет в технике и технологии бурения произошли большие изменения. В развитии буровых работ условно можно выделить несколько этапов.
Этап первый (1930-1950 гг.). В первые годы основной объем бурения выполнялся при инженерно-геологических изысканиях под створы плотин проектируемых гидроэлектростанций Волжского каскада. Бурение производилось вручную комплектами ударно - вращательного бурения. Так, в 1932 г. в работе находились 69 таких комплектов, которыми было пробурено 29800 м. В этом же году получено 10 буровых станков типа «Крелиус-А» и «Крелиус-В» и 7 двигателей к ним. До конца года введено в эксплуатацию 6 установок, которыми пробурено 200 м. В следующем 1933 г. механическим способом пройдено 2110 м скважин с производительностью 37,7 м/ст-мес. Производительность ручного бурения в этом году составила 78,1 м/компл-мес, т.е. в 2 раза выше.
Правда, механическим это бурение зачастую можно было считать условно, т.к. по данным отчетов тех лет и свидетельствам очевидцев при выходе из строя двигателя (а происходило это довольно часто) привод станка и насоса осуществлялся вручную.
Максимальная производительность механического бурения была достигнута в 1936 г. и составила 73,3 м/ст-мес. В связи с износом бурового оборудования объемы механического бурения постоянно снижались и в 1938 г. составили всего 233 м. И в военные, и в первые послевоенные годы ручной способ бурения оставался основным.
Второй этап (1951-1970 гг.) характеризуется началом планомерного перевооружения буровых работ и переходом в основном на механический способ бурения, хотя вплоть до конца 50-х годов объемы ручного бурения продолжают оставаться значительными (до 30-50 тыс.м в год).
В первое время наибольшее распространение получали станки КА-2М 300, КАМ-500 с приводом от двигателей А-22, Н-22 («нефтянка»). Для бурения глубоких опорных, структурно-поисковых скважин, скважин на каменные угли использовались станки В-3,БС-1200.
В конце 50-х годов на производство приходят отечественные станки типа ЗИФ: ЗИФ-300, ЗИФ-650, ЗИФ-1200, а также самоходные буровые установки СБУ-150-ЗИВ, УГБ-50М, УРБ-ЗАМ, БСК-ЗА, УРБ-2,5А, которые в дальнейшем, учитывая небольшие средние глубины бурения и невысокие крепости пород по буримости, становятся основой бурового парка предприятия. Эта особенность - преобладание самоходных буровых установок - сохраняется до сих пор.
Технология бурения в эти годы большими изысками не отличается: для промывки скважин используется техническая вода, естественные (нарабатываемые в процессе бурения) глинистые растворы, глинистые растворы из комовой и значительно реже порошковой глины. Обработка реагентами для улучшения их качества, как правило, не производилась.
Третий этап (1977-1990 гг.) В эти годы происходят наиболее значительные изменения в технике и технологии бурения. Прежде всего, производится планомерная унификация бурового парка, сокращается типаж буровых установок. В результате в работе остаются три основных типа: УРБ-ЗАМ, УРБ-2,5А, УГБ-50М. Это значительно облегчает эксплуатацию бурового оборудования, как в части его обслуживания, так и обеспечения запасными частями.
Самое значительное внимание обращается в эти годы на совершенствование технологии бурения, прежде всего, при сооружении и освоении гидрогеологических скважин. По инициативе главного инженера Предприятия A.M. Коломийца начинается массовое использование полимерных промывочных жидкостей на основе гипана, КМЦ, что позволило значительно повысить эффективность сооружения скважин в рыхлых отложениях. Сократилось время проходки скважин, упростилась их конструкция (уменьшилась металлоемкость) и, самое главное, сократилось время на декольматацию водоносного горизонта и его освоение.
Применяется пневмоимпульсная обработка водоносных горизонтов с помощью установки АСП-ТМ для увеличения водоотдачи вновь пробуренных скважин и восстановления водоотдачи скважин эксплуатирующихся.
Широкое применение находят водоструйные насосы (НВ) для откачек из малодебитных разведочных скважин с низкими положениями статического уровня.
При опробовании водоносных горизонтов при бурении картировочных скважин используются снаряды для раздельного опробования горизонтов СИП-3. В результате сокращается время на опытные работы, значительно снижается металлоемкость скважин.
Применение качественных растворов, обработанных гипаном, КМЦ и ПАА при разведке Белбажского месторождения каменной соли в Нижегородской области позволило сократить время бурения скважин в 5 раз, снизить их металлоемкость в несколько раз, обеспечить гарантированный установленный выход керна по полезному ископаемому.
Учитывая значительные объемы бурения на строительные материалы (-50% всех объемов колонкового бурения), большое внимание в эти годы уделяется вопросам совершенствования техники и технологии бурения в указанных условиях. Из технических средств, которые были разработаны и нашли применение, следует отметить колонковые шнеки (КШ), шнекоколонковые снаряды (ШК), двойные эжекторные колонковые снаряды (ДЭКС), позволившие повысить эффективность и качество сооружения скважин в рыхлых отложениях (пески, ПГС).
Наибольший эффект был получен при бурении ДЭКС с использованием в качестве промывочной жидкости трехкомпонентного раствора (вода, гипан, КМЦ), что позволило получить кондиционный выход керна по ПГС, где ранее возможно было бурение только ударно-механическим способом. Производительность бурения выросла в 2,5-3 раза, а металлоемкость сооружения скважин сократилась в 3-4 раза.
С целью сокращения объемов трудоемкого и малопроизводительного бурения с призабойной обратной циркуляцией промывочной жидкости (бурение «всухую») на месторождениях каменностроительных материалов в условиях полного поглощения промывочной жидкости были проведены работы по использованию газожидкостных смесей (пен) для очистки забоя скважин. В мех-мастерских Предприятия было изготовлено 3 передвижных модуля для бурения скважин с ГЖС. Результаты работ показали перспективность способа: механическая скорость бурения выросла в 2,5 раза, сократился расход истирающих, потребность в промывочной жидкости уменьшилась в 10 и более раз.
С 1984 г. на предприятии начало развиваться бурение с гидротранспортом керна установкой КГК-100, в основном при сооружении скважин при региональных исследованиях. В «золотом» - 1990 г. - этим способом пробурено свыше 20 тыс.м (~15% годового объема колонкового бурения) с производительностью 3391 м/ст-мес. (в 4,5 раза выше средней производительности).
Так же следует отметить проводившуюся в этом году работу по механизации проходки шурфов, как за счет использования серийных буровых установок (УГБ-50М, УГБ-1ВС, ПБУ-2), так и специализированной установки УБСР-25, а также опытные работы по скважинной гидродобыче на Лукояновском месторождении титано-циркониевых песков.
Для улучшения бытовых условий буровых бригад производится обеспечение участков работ вагон-домами различного назначения, общежитиями, сушилками, столовыми, что позволило организовать работу вахтовым способом, котловое питание.
Регулярно силами передвижных лабораторий производится дефектоскопия бурового оборудования и инструмента, поверка и калибровка средств измерений непосредственно на месте производства работ.
За 20 лет объемы механического бурения выросли более, чем в 2 раза и составили в 1990 г. свыше 157 тыс. п.м, производительность на колонковом бурении в 1990 г. достигла 746 м/ст-мес. (в 1971 г. -344 м/ст-мес). Относительные объемы бурения прогрессивными способами выросли с 13,3% в 1971 г. до 46% в 1990 г. Значительную роль в совершенствовании техники и технологии бурения, внедрении ее в производство сыграли созданные в эти годы отряды новой техники.
Достижения Предприятия в разведочном бурении позволили провести на его базе 4 Всесоюзные школы передового опыта, 3 - по сооружению и освоению гидрогеологических скважин и 1 - по бурению скважин на твердые полезные ископаемые. Кроме того, был проведен ряд местных школ для подразделений предприятия.