Организация геофизических работ

Геофизические методы получения информации об объекте используются на всех стадиях геологических исследований. Главными задачами геофизических работ является:

· изучение глубинного геологического строения территории на стадии региональных работ, составление по геофизическим данным карт физических полей (магнитных, гравитационных, электрических и др.) масштаба 1: 200000, 1: 50000. Работы выполняют, в основном, аэрогеофизическими методами;

· выявление рудных, нефтегазоносных районов, зон, структур, аномалий, перспективных для поисков проявлений и месторождений; на стадии разведки – оконтуривание выявленных при поисках рудных тел и зон путем детальных геофизических площадных наблюдений;

· изучение геологического строения месторождения с помощью геофизических исследований в буровых скважинах (каротажных работ).

Специфика геофизических работ состоит в следующем:

· выполняются с помощью специальной сложной аппаратуры;

· требуют высокой квалификации исполнителей, поэтому на приборе работает инженер-геофизик или техник-геофизик;

· требуют создания достаточно сложной производственной структуры (в составе геофизических подразделений присутствуют зарядные станции, ремонтные мастерские, используются вычислительные центры).

Основной принцип организации производства геофизических работ – создание специализированных геофизических партий, отрядов, выполняющих гравиметрическую, магнитную, радиометрическую съемки, сейсмо- и электроразведочные поисковые работы. Низовым звеном при проведении геофизических работ является одноприборная бригада или отряд. Несколько исполнительских отрядов образуют геофизическую партию. Использование дорогостоящей техники требует четкого оперативного планирования работ и организации бесперебойной работы транспорта.

Цикл геофизических работ включает:

1. проверку и регулировку аппаратуры;

2. оформление заявок и получение технических средств;

3. изучение материалов по району работ;

4. непосредственное выполнение полевых работ (выполняются в одну смену); работы являются сезонными за исключением сейсмо- и гравиразведки;

5. камеральные работы: составление, защита и сдача отчета заказчику.

Производительность труда на геофизических работах зависит от характера местности, времени года, температуры воздуха и наличия осадков. Влияние этих факторов учитывается в нормах времени. Первичную камеральную обработку материалов геофизических исследований проводят непосредственно в полевых условиях, результаты увязывают с данными других видов ГРР (поисковыми маршрутами, опробованием скважин, канав) и дают рекомендации по корректировке направления работ. При проведении сейсморазведочных работ с использованием взрывных источников упругих колебаний координации подлежат топографо-геодезическая привязка точек наблюдений, рубка просек и визирок в залесенных районах, бурение взрывных скважин, смотка и размотка сейсмических кос, производство взрывов и действия операторов на регистрирующем комплексе. При выполнении каротажных исследований в геологических организациях время выезда каротажной станции, график ее профилактики и ремонта, очередность проведения каротажей на скважинах регулируются диспетчерской службой организации в соответствии с календарным планом бурения скважин. Камеральная обработка основного объема больших массивов цифровых данных производится с использованием компьютеров и специальных программ. Общий объем камерального времени составляет от 50 до 90% от продолжительности полевых работ.

13) Организация буровых работ на твердые полезные ископаемые

Буровые работы представляют собой сложный циклический процесс, состоящий из простых производственных процессов, направленных на получение достоверной геологической информации. Бурение геологоразведочных скважин осуществляется на всех стадиях геологических исследований. На геолого-съемочных работах бурят картировочные скважины; на поисках МПИ – одиночные скважины для заверки геофизических, геохимических аномалий или для прослеживания на глубину рудных тел, вскрытых канавами; на стадиях оценки и разведки применяют сеть буровых скважин для оконтуривания и детального изучения рудных тел. При разведке сложных месторождений (с сильной изменчивостью рудных тел по мощности, простиранию, форме, качеству полезного ископаемого) бурение скважин производится в комплексе с поверхностными и подземными горно-разведочными работами.

Буровая скважина – горная выработка преимущественно цилиндрического сечения, характеризующаяся относительно малым диаметром по сравнению с ее протяженностью. Условно скважины глубиной менее 50-100 м относят к мелким, глубиной до 1000 м –к средним, более 1000 м – к глубоким и к сверх глубоким – более 6000 м. Диаметр скважины определяется наружным диаметром породоразрушающего инструмента. Различают скважины малого диаметра – менее 76 мм, среднего -93-151 мм и большого – свыше 151 мм. Поверхностное оборудование для бурения разведочных скважин представлено комплексом наземных сооружений, бурового, энергетического и вспомогательного оборудования, называемым буровой установкой. К наземным сооружениям, входящим в состав буровой установки, относятся буровая вышка (мачта), буровое здание, поверхностная циркуляционная (очистная) система и вспомогательные сооружения. Буровое оборудование представлено комплексом основных машин и механизмов, необходимых для бурения скважины, образующих буровой агрегат, в который входят буровой станок, буровой насос (или компрессор), приводные двигатели с трансмиссиями и пусковыми устройствами, средства механизации спускоподъемныхопераций и пр. К энергетическому оборудованию относятся передвижные электростанции, силовые трансформаторы и пускозащитная аппаратура. По транспортабельности все буровые установки разделяются на разборные (не имеющие собственной транспортной базы и перемещаемые частями), переносные разборные (перемещаемые вручную), передвижные (смонтированные на собственной транспортной базе и перемещаемые буксированием) и самоходные (смонтированные на самоходной транспортной базе). В РФ разработано 3 параметрических ряда буровых установок:

1. Установки для бурения на твердые полезные ископаемые – тип УКБ и СКБ.

2. Установки для бурения гидрогеологических скважин – тип УГБ.

3. Установки для бурения геофизических и структурно-поисковых скважин – тип УРБ.

По типу вращателя разделяют установки: со шпиндельным вращателем (включающим полый шпиндель и зажимной патрон для закрепления ведущей трубы и передачи осевой нагрузки буровому снаряду), с подвижным вращателем (с индивидуальным приводом, передающим осевую нагрузку буровому снаряду и перемещающемуся вдоль оси вращения), с роторным вращателем. (не передающим осевую нагрузку буровому снаряду) Буровые установки шпиндельного ряда предназначены для механического вращательного бурения пород средней и высокой твердости с использованием твердосплавных и алмазных коронок. Для этих установок характерны высокая частота вращения, возможность бурения под любым углом к горизонту. Основной недостаток – небольшая длина хода вращателя (0, 5-0, 6 м), после чего необходимо перекрепление. Основные типы установок этого ряда: для бурения скважин глубиной до 100 м – БСК и его модификации; до 300 м – УКБ 200/300С; до 600-800 м – СКБ-4, СКБ-5110, СКТО-65.

Буровые установки с роторнымвращателем предназначены для бурения структурно-поисковых, гидрогеологических скважин в породах мягких и средних категорий, в основном без отбора керна. Типы установок – УРБ-2, 5А, УРБ-3А2 и др.

Установки с подвижным вращателем предназначены, для бурения при скоростных режимах, без подъема буровых труб для извлечения керна, в основном с комплексами ССК, КССК, бурении с гидро- и пневмотранспортом керна. Станки этого ряда на 30-40% более производительны чем шпиндельные. Типы установок – СКБ-300, УКБ-12/25, УРБ-2А2 и др.

В практике геологоразведочных работ наиболее часто используются следующие виды бурения: вращательное колонковое (с отбором керна), вращательное бескерновое (сплошным забоем), ударно-механическое (ударно-канатное) – при поисках и разведке россыпей, шнековое.

Для организации бурения необходимо рассмотрение ряда вопросов, тесно связанных с техникой и технологией процесса бурения. К ним относятся: выбор способа бурения и обоснование конструкции скважины; выбор диаметров бурения, типов породоразрушающего инструмента и обоснование оптимальных технологических режимов; обоснование выбора типа и марки буровой установки, бурового, силового и вспомогательного оборудования; разработка схем организации труда на рабочем месте; обеспечение своевременного и четкого ведения первичной производственной организационно-технологической документации (геолого-технического наряда, бурового журнала, наряд-заданий, лимитно-заборной книжки и др.)

Структура производственного процесса бурения скважин. Основной рабочий процесс – собственно бурение скважины состоит из отдельных рейсов – отрезков рабочего времени, от момента подготовки бурового снаряда к спуску в скважину до окончания подъема снаряда. Баланс рабочего времени – распределение времени бурения скважины по отдельным видам работ и технологическим операциям. Он позволяет анализировать структуру и уровень затрат времени на бурение скважины. В балансе времени по роли или значению в технологической схеме сооружения скважины различают производительные и непроизводительные затраты времени. Производительные затраты времени Т_пр- это время, технически необходимое для бурения скважины, включающее время на: собственно механическое бурение скважины (времени выполнения основной операции – углубки забоя) Т_у; времени спускоподъемных операций Т_спо, суммы времени вспомогательных операций в каждом рейсе Т_всп(перекрепление, наращивание колонны труб, заклинка и срыв керна и др.); времени на крепление, тампонаж скважины и других вспомогательных процессов Т_кр; времени на проведение исследований в скважине Т_ис; времени перевозки, монтаж и демонтаж на каждой скважине на участке работ Т_мдп

Сумма времени всех рассмотренных рабочих процессов составляет производительное время:

Т_пр= Т_у+ Т_спо+ Т_всп+ Т_кр+ Т_ис+ Т_мдп

Кроме времени выполнения перечисленных процессов, в баланс рабочего времени включаются время на выполнение технического обслуживания и текущего планово-предупредительного ремонта оборудования на участке – Т_рем, а также не планируемые, непроизводительные затраты времени в связи с различными нарушениями производственного процесса.: время простоев по организационным причинам – Т_п, время ликвидации осложнений и аварий в скважине – Т_ла. Суммарное выражение фактического баланса рабочего времени:

Т_брв= Т_пр+ Т_рем. + Т_п+ Т_ла

При планировании буровых работ и составлении нормального баланса рабочего времени исключают время простоев и ликвидации аварий, свидетельствующее о плохой организации работ, время планово-предупредительных ремонтов определяется по нормативам. По окончании процесса бурения появляется необходимость проведения ряда процессов, сопутствующих бурению. К сопутствующим процессам относят затраты времени на транспортировку буровой установки с базы до участка и обратно, специальное ликвидационное тампонирование, установку на скважине различного оборудования (задвижек, превенторов); геофизические, гидрогеологические испытания и др.

Затраты на эти работы объединяются в понятие забалансовое время – Т_забСумма балансового и забалансового времени составляет время пребывания буровой установки на учете в геологической организации (календарное время) – Т_уч= Т_брв+ Т_заб

Продолжительность бурения обычно выражают в станко-месяцах бурения, для чего календарное время, выраженное в часах, делят на продолжительность одного станко-месяца в часах (при непрерывной работе станка это в среднем 720 ч) Составление и анализ фактических балансов рабочего времени выполняется ежемесячно по каждой буровой бригаде, участку, буровой партии. При анализе этих материалов выявляют непроизводительные затраты времени, возможности по улучшению организации работ и повышению производительности труда.