Данная
методическая разработка имеет целью обучить обслуживающий персонал установок
«VERMEER» правильному выбору компонентов смеси для повышения производительности
труда и увеличению срока службы инструмента буровой
установки.
При
подготовке к проведению буровых работ необходимо учитывать несколько основных
факторов, существенно влияющих на производительность труда машиниста.
Это:
●
Геология
●
Система
смеси
●
Инструменты
●
Объем.
Перед
началом бурения необходимо выяснить, какой тип почвы преобладает в назначенном
для производства работ месте. Выбрав грунт в начальной точке бурения, визуально
изучаем состав почвы. Это может быть песок, гравий, камень (нереактивные
грунты), или глина, глинистый сланец (реактивные группы).
В
результате осмотра можно предварительно выяснить, с какими проблемами возможно придется сталкиваться в процессе
производства работ и какими способами можно решить их.
Если
нереактивные грунты опасны осыпанием частиц грунта в скважине, то реактивные
грунты опасны увеличением размера смоченных частиц глины бурильной смесью, что
приводит к значительному сужению канала ствола скважины.
Для
решения возникающих проблем необходимо правильно подобрать бурильный раствор с
полимерными присадками, о которых поговорим ниже.
Что
представляет собой бентонит и какие функции он несет?
Бентонит
– это природная минеральная глина вулканического происхождения, структурная
форма пластинок которого очень плотная, что позволяет, к примеру, 1 см2 бентонита при растворении покрыть
площадь в 800
м2 почвы. ООО «ГНББРОКЕР» предлагает бентониты
Bore-Gel, Quick-Gel, которые
добываются в штате Вайоминг (США), где преобладает натриевый бентонит (бароид), который по своим химическим свойствам великолепно
подходит для производства бурения.
Буровой
раствор на основе бентонита служит для:
●
Смазки
и охлаждения бурового инструмента;
●
Выноса
пробуренной породы;
●
Стабилизации
и упрочнения скважины;
●
Изоляции.
Буровой
раствор состоит из воды (95-98%), бентонита и полимерных добавок.
Рекомендации
практиков в области горизонтального направленного бурения машинами фирмы «Vermeer» единодушно сходятся на том, что первоначальным
фактором успешного производства бурения является качественная характеристика
химического состава воды,
используемой для бурения. В составе воды не должны присутствовать кальций и
хлор, которые существенно мешают процессу бурения. Жесткость используемой воды
необходимо проверять до начала приготовления бурового раствора. Показатель
жесткости воды (pH) должен лежать в пределах от 7 до
10 единиц. В полевых условиях проверка жесткости воды проводится при помощи
лакмусовой бумажки pH 0-14. Если показатели жесткости
воды выходят за пределы указанного диапазона (7-10 ед.), использовать раствор
бентонита нерационально.
Если
показатель pH 0-14 менее 7 единиц, необходимо в
раствор бентонита добавлять питьевую соду (Na2CO3) в соотношении
1 кг на
1
м3 воды для уменьшения содержания вредных солей
и достижения необходимой жесткости.
Для
проверки химического состава воды на содержание примесей кальция(CaCO3),
применяют тест Sofchek, параметры которого лежат в
пределах от 0 до 50 ppm.
Температура
воды на качество смеси существенно не влияет и может быть от +5 до +50 С0
Итак,
разберем, какие же необходимы присадки к смеси и для чего они нужны.
После
завершения процесса бурения, очень сложно удержать канал для прокладки трубы
целым. Обычно начинается обвал частиц почвы, ее размывание и набухание, сужение
диаметра канала. Чтобы удержать канал чистым,
необходимо обеспечить его фильтрацию – т.е. нанести защитный слой, который
удержит частицы от осыпания и не даст бентониту прорваться в соседние слои. Это
достигается применением присадок. Этот защитный слой должен быть достаточно
тонким, плотным и эластичным.
Для
песчаных почв с целью удержания раствора в канале, предотвращения прорыва влаги
из пограничного слоя и очистки от породы инструмента служат добавки: Quick-Trol, Filterchek, Pak-R. Оптимальное весовое соотношение для таких почв:
Bore-gel(30 кг ) + Filterchek(5кг) = 35 кг на 1м3
воды.
Для
глинистых почв служат добавки EZ-MUD
(жидкое мыло), CON DET, POLY-BORE, PENETROL.
Оптимальное
весовое соотношение для таких почв:
Bore-gel (20 кг/м3) + EZ-MUD (0,5 л/м3).
Таблица 1
√ - первичная функция
√√ -
вторичная функция
|
Вязкость
|
Фильтрация
|
Влажность
|
Смазывание
|
Вынос
выбу
ренной
воды
|
Ингибирование глины
|
Рекомендуе-мое
содержание
кг/1000л
| |
Наименование
продукта
|
Описание
|
|||||||
TUNNEL
GEL PLUS®
|
Бентонит
с высоким выходом раствора. Структурообразова-тель/Повыситель
вязкости
|
√√
|
√√
|
√√
|
20-40
| |||
BARAZAN®
|
Полимер
структуро- образователь/Повыси- тель
вязкости
|
√√
|
√√
|
1-6
| ||||
BIO-BORE®
|
Полимерная
биоразла- гающая жидкость
|
√
|
√
|
√
|
20-45
| |||
BORE-GEL®
|
Бентонит
для горизон- тального бурения
|
√
|
√
|
√√
|
25-50
| |||
CON
DET®
|
Предотвращает
нали- пание глины
|
√
|
√√
|
√
|
1-
| |||
EZ-MUD®
|
Стабилизатор
стенок скважины/ Смазочная добавка/Повыситель
вязкости
|
√√
|
√
|
√√
|
√√
|
1-
| ||
FILTER-CHEKтм
|
Понизитель
фильтрации
|
√√
|
√
|
2-15
| ||||
NO-SAGтм
|
Полимерный
увеличитель вязкости
|
√
|
√
|
1-3
| ||||
N-VIS
HIтм
|
Увеличитель
вязкости/
Очистка
скважины
|
√
|
√
|
1-4
| ||||
POLY-BOREтм
|
Компонент
стабилизирующий стенки скважины
|
√
|
√
|
√√
|
√√
|
0,5-1,5
| ||
QUIK-GEL®
|
Бентонит.
Структуро- образователь/Повыси- тель
вязкости
|
√
|
√
|
√√
|
25-50
| |||
DINOMUL®
|
Смазочная
добавка – снижает вращающий момент на 30 -60%
|
√√
|
||||||
Кальцирован-
ная
сода
|
рН
регулятор
|
√
|
0,25-1
| |||||
Питьевая
сода
|
рН
регулятор
|
√
|
0,25-1
|
Если
почвы неоднородные (например: в начале бурения глина, на выходе- песок), можно смешивать полимерные добавки, т.е. в данном
случае когда пойдет песок, добавить к EZ-MUD фильтрат FILTER-CHEK.
Если
бурение проводится в почве, где в основном преобладает синяя глина, к воде
необходимо добавить присадку EZ-MUD в объеме 4 л/м3 и бурение производить без
бентонита!
Не
применяйте большое количество бентонита.
Чем больше используется бентонита, тем хуже транспортные свойства канала, т.к.
защитный слой увеличивается намного (2-3 см и более), и в процессе протяжки труб
все большее количество породы будет скапливаться и гнаться торцом трубы, что
затруднит дальнейший проход.
Для
вымывания 1м3 почвы из канала необходимо прокачать 3-5м3
раствора.
Присадка
Barazan D применяется для удержания частиц осыпающейся
почвы во взвешенном состоянии (не позволяет скапливаться на дне прохода). Это
необходимо для выноса лишнего объема почвы из канала.
Необходимо
проверять качество бентонита на содержание песка в его составе. Фирма,
поставляющая нам продукт, гарантирует качество своего товара. Нормальное
процентное содержание песка должно быть до 0,5% (замеряется прибором). В рекомендуемом нами Bore-gel менее 0,05%
песка.
Содержание
более 0,5% песка в бентоните приводит к выходу из строя насоса!
Для
нормальной работы необходимо перед бурением и периодически после начала работы
проверять вязкость буровой жидкости.
Предлагаемым
фирмой прибором осуществляется замер прохождения литра смеси через специальную
воронку. Фиксируется время прохождения (для почв):
●
Чистая
вода 28 сек;
●
Песок
40-80 сек;
●
Глина
35-55 сек;
●
Камни
80-180- сек.
В
полевых условиях можно контролировать изменение веса буровой смеси, что
необходимо для нормального процесса бурения. Обычными весами замеряют перед
началом бурения и в процессе работы в мерной кружке определенное количество
смеси. Вес бентонита на выносе не должен
превышать 1,4 кг/л.
Таблица 2
Вид
грунта
|
Графическое
обозначение
|
Возможные
проблемы
|
Рекомендуемые
материалы
|
Состав
смеси
|
Камни
|
Потеря
циркуляции, высокий вращающий момент
|
BORE-GEL®
NO-SAGTM или BARASAN
|
45-50
kg/1000L
1-3
kg/1000L
| |
Гравий
|
Нестабильность
стенок. Высокий вращающий момент
|
BORE-GEL®
NO-SAGTM или BARASAN QUIK-GEL+N-VIS HiTM
|
40 kg/1000L
1-2 kg/1000L
35 kg/1000L + 2-4kg N-VIS Hi
| |
Песок
и гравий
|
_
_ _ _ _ _
|
Потеря
циркуляции. Нестабильность стенок
|
BORE-GEL®
FILTER-CHEKTM
|
30-35
kg/1000L
6-8
kg/1000L
|
Крупнозер-нистый
песок
|
_
_ _ _ _ _ _
|
Нестабильность
стенок. Эрозия стенок скважины.
|
BORE-GEL®
FILTER-CHEKTM
|
35-40
kg/1000L
3
kg/1000L
|
Песок
|
-----------------
|
Нестабильность
стенок. Потеря бурового раствора.
|
BORE-GEL®
FILTER-CHEKTM
|
25
kg/1000L
5
kg/1000L
|
Супесь
|
/////////////////////
|
Неустойчивость
ствола
|
BORE-GEL®
EZ-MUD®
|
20
kg/1000L
0,5-1,0
kg/1000L
|
Суглинок
|
**********
|
Набухание
глины.
|
BORE-GEL®
EZ-MUD®
|
15
kg/1000L
1,0-1,5
kg/1000L
|
Глина
|
+++++++++
|
Осыпание
глины. Прихват инструмента. Сальники.
|
POLY-BORE®/
EZ-MUD®
EZ-MUD®
|
1,0-1,5
kg/2-4L/1000L
2-4
kg/1000L
|
Активная
глина
|
+
+ + + +
|
Прихват
инструмента. Сальники. Забивка насадок долота.
|
POLY-BORE®/
EZ-MUD®
CON-DET®
|
1,0-1,5
kg/2-4L/1000L
2-4
kg/1000L
|
Таблица
3
Характеристика
|
Метод
|
Значение
показателя
|
Проблема
|
Действия
|
Плотность
смеси
|
Baroid
(весы)
|
Больше
>1,2kg/l
|
Прихват.
Потеря раствора.
|
Очистка,
разбавление
|
PH
|
pH
показатель
|
Меньше<7
|
Низкая
вязкость, высокий расход бентонита.
|
Обработать
кальцинированной содой 1-2kg/m3 до pH
8,5-9,5
|
Больше>10
|
Загрязнение
цементом.
|
Обработать
питьевой содой 1-2kg/m3
| ||
Вязкость
|
Воронка
|
Меньше<40s
|
Нет
выноса выбуренной породы
|
Добавьте
BORE-GEL®.
Проверьте уровень pH
|
Больше>100s
|
Высокое
давление на насосах.
|
Разбавить
| ||
Фильтрация
|
Baroid
(филтерпресс)
|
Низкая
- хорошо:
Песок
<5ml/Глина
<10ml
|
Устойчивость
ствола, тонкая фильтрационная корка.
|
|
Высокая
- плохо:
Песок
>10/Глина
<15ml
|
Неустойчивый
ствол, риск прихвата из-за толстой корки.
|
Добавить
FILTER-CHEKTM
| ||
Кол-во
песка
|
Baroid
(тестер)
|
Больше>1,5
%
|
Увеличенный
износ
|
Очистка,
разбавление
|
1.
Состав
бурового раствора для бурения смешанного грунта – глина/песок/щебень
}
или
QUIK-TROL 0.6-
| |
Примечание:
BARAZAN
D® и
EZ-MUD® Liquid нельзя применять больше допустимой нормы, т.к.
стенки канала будут склеиваться.
Если
пилотное бурение проходит
ниже грунтовых вод, плотность бентонита разжижается, необходимо применить FILTER-CHEKTM и BARAZAN
D® (NO-SAGTM)
1.1
Состав
бурового раствора для бурения только глины.
25-30 кг BORE-GEL или QUIK-GEL
или TUNNEL GEL PLUS®
1-5 л
EZ-MUD® Liquid
Примечание:
EZ-MUD®
Liquid успешно
справляется с процессом набухания глины и используется для создания «мыльной»
пленки на трубе, способствует уменьшению усилия протяжки.
1.2
Состав
бурового раствора для бурения только щебня.
Примечание:
полимерная
присадка NO-SAGTM должна
обязательно использоваться при
замешивании бурового раствора при бурении щебня. Основное свойство NO-SAGTM – удержать стабильным
ствол скважины.
1.3
Материалы
для снижения силы трения при
протяжке.
8-12 л на м3
DINOMUL®
Примечание:
DINOMUL® Снижает
усилие протяжки на 30-50%. Можно эффективно использовать добавляя в раствор
бентонита при протяжке трубы для снижения силы трения.
