ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ

Журнал National Driller, от 6 июня 2009 г.

Сложности геотехнической разведки

Автор перевода: Рудковская К.А.

В течение геотехнических изыскательских работ могут встретиться ограничения и трудности, которые свойственны всей разведочной технике. Они обычно являются результатом специфических геологических состояний и/или являются следствием неисправности оборудования или применяемых методов.

 При взятии образцов пород иногда случается получить малый сбор материала или вообще его отсутствие. В корпусе разъёмного керноотборника или в других видах пробоотборников, которые используются для получения неповреждённого образца породы может использоваться практика взятия второго образца породы сразу после получения первого неудачного образца. В таких случаях пробоотборник  может быть модифицирован, в состав включены сетка-фильтр в головке керноприёмной трубы, шарнирный запорный клапан, или приняты другие меры, которые могут помочь сохранить образец.

 В пробоотборниках для получения целого образца, бурение ведут до нижней границы интервала отбора проб, с которого не получилось взять образец, и повторяют попытку. Метод отбора проб должен быть пересмотрен, и пробоотборочное оборудование должно быть проверено, для того, чтобы понять, из-за чего не осуществлён отбор грунта (как, например, закупоренный шариковый клапан). Возможно необходимо сменить метод отбора пробы, например, увеличить время до извлечения образца или извлекать образец более медленно и с большей осторожностью и т.п. Если отбор образца породы невозможен на данном интервале, то вторая попытка получения образца с этого же интервала должна выполняться с использованием усовершенствованных технологий.

В целом, потеря 10% образца считается неприемлемой для качественного отбора проб. Однако, этот критерий может варьироваться в зависимости от специфики ситуации (т.е., в мощном палсте, однородных залежах).

 Различные пробоотборники оборудованы контрольными приспособлениями и клапанами снижения давления, пружинами, удерживающими образец, сеткой-фильтр в головке керноприёмной трубы и подъемными механизмами. Иногда качетсво отбора пробы моет увеличиваться за счёт модификации оборудования или метода бурения.

Нарушение образцов пород

Нет никакой гарантии, что при использовании имеющихся в распоряжении технических средств будет получен действительно не тронутый образец. Отбор проб керноотборниками остаётся самым надежным методом с наименьшими потерями керна. Однако, из-за того, что получение доступа к зоне взятия образца может быть ограничено толщей вышележащих пород, и, так как процесс отбора проб сложен и занимает много времени, наиболее распространёно получение керна в процессе бурения.

 Выбор подходящего оборудования для отбора проб, буровой техники и метода сохранения устойчивости стенок скважины должен основываться на свойствах породы у глубинных условиях. Неправильное хранение и транспортировка образцов может привести к их негодности к моменту доставки в конечный пункт.

Окончание разведочных работ по представлению геологической колонки из-за валунов, материала, заполняющему трещины в породе, чересчур плотной породы или другим преград может продолжаться неопределённое время. Когда так случается, обычно приходят к выводу, что не был выбран правильный метод отбора керна для имеющихся горно-геологических условий. Специальные устройства и оборудование могут увеличить производительность применяемого бурового оборудования. В некоторых случаях, когда ожидаются осложнения, верным решением является забуривание новой скважины в нескольких футах в сторону.

Проблема геологических условий

В сложных горно-геологических условиях к выбору оборудования и методики отбора керна нужно подходить обдуманно и осторожно. Перечень некоторых сложных геологических условий:

- органические почвы;

- метастабильные почвы (лесс, аллювиальные месторождения и плывуны);

- пучащие почвы или породы;

- неустойчивые глины;

- водопроницаемые почвы;

- перемещающиеся грунты;

- старые горные выработки;

- нормально уплотненная глина;

- самородная чилийская селитра;

- сыпучие зернистые почвы;

- вредные или взрывоопасные газы;

- искусственная заливка;

- выветрелые сланцевые породы;

- мокрые или водонасыщенные почвы.

Состояние грунтовых вод

Грунтовые воды могут нарушить целостность скважин, особенно в несвязных грунтах (пески и илы). Вода, попадающая в скважину может вызвать обрушение стенок скважины и быстрое их водонасыщение, водопроявления в скважине, что усложняет бурение и отбор керна. В таких ситуациях для стабилизации стенок скважины обычно используются специальные промывочные жидкости.

 Если важен уровень грунтовых вод в скважине, то необходимо оценить влияние добавок в буровой раствор (бентонит) на проницаемость определённых почв. В почвах с низкой проницаемостью и дебитами, как например в иле или илистом песке, использование бентонитового раствора может ограничить приток воды, покрывая стенки скважины глинистой коркой. Глинистая корка уменьшает точность показаний пьезометра, представления истинного уровни грунтовых вод или уровня воды в скважине, на естественные изменения воды грунта. Альтернативная технология бурения в данных ситуациях необходима для сооружения устойчивой буровой скважины, не зависимо от добавок, которые могут воздействовать на проницаемость. После перебуривания пласта, особенно при низкой проницаемости, ждут определённый период времени до достижения равновесия уровня воды в скважине и затем производят измерения.

 Предпочтительно, чтобы измерение уровня воды осуществлялось через 24 часа после завершения буровых работ, чтобы уровень воды успел уравновеситься. В тонкозернистых почвах, в зависимости от проницаемости, этот период, возможно, не является точным. В данной ситуации возможно введение в эксплуатацию постоянных или временных наблюдательных скважин, которые обеспечивают измерения за уровнем грунтовых вод в более длительном периоде. Наблюдательные скважины в общем - недорогая гарантия отсутствия ошибочных данных относительно присутствия и поведения уровня грунтовых вод.

Загрязнение площадки

При выполнении работ в документах указывают границы участка зоны вокруг буровой, которую можно использовать. На планах по восстановлению, где только плановые действия показываются на существующем плане работ, необходимые данные могут изменяться от полных до минимальных. Существует множество проблем осуществления отбора проб и обработке зараженных почв. Однако все отдают себе отчёт в важности и необходимости геотехнических исследований. Американское Агентства Защиты Окружающей Среды издано инструкцию: “Описание и отбор проб заражённых почв - карманная инструкция", содержит инструкции, второстепенные данные и список полезных ссылок по этой теме.

 В ходе работ, при столкновении с неожиданными загрязняющими веществами, немедленно прекращают изыскательские работы. Начальные действия, возможно, требуют эвакуации с места заложения буровой. Перечень возможного загрязнения:

- предшествующее использование земель (например, старая заливка, места захоронения отходов, станции бензина, и т.п.);

- окрашенная почва или порода;

- очевидное неестественное отсутствие растительности или присутствие погибших растений и деревьев в плане местности – так как в некоторых местах это может указать на загрязнения, а в некоторых это нормальный пустынный ландшафт;

- ароматы - чрезвычайно органические почвы часто могут иметь гнилой яичный аромат, который не нужно анализировать синтаксически как экспериментальные данные загрязнения; однако, этот аромат, также возможно, является признаком чрезвычайно ядовитого водородного сульфида;

- присутствие жидкостей, кроме грунтовых вод;

- отметки предшествующих пожаров (в местах захоронения отходов);

- присутствие видимых стихийных металлов (т.е. ртуть);

- низкий (<2,5) или высокий (>12,5) pH;

ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ