Rodzaje prób pobieranych z otworów wiertniczych – opisać próbki z płuczki i rdzeni wiertniczych

W otworach wiertniczych opróbowaniu podlega materiał wydobyty z otworu: rdzeń, zasyp i zwiercina, a przy wierceniu udarowym uzyskiwany materiał okruchowy. Z rdzenia pobiera się próbki punktowe, ciągłe i bruzdowe.

Próbki punktowe stanowią fragmenty rdzenia lub całe jego odcinki o długości od kilku do kilkunastu centymetrów. W zależności od celu opróbowania są to próbki bądź odosobnione, bądź pobierane systematycznie co pewien odcinek, np. co 1 m. Najczęściej tego rodzaju próbki pobiera się do badań mineralogicznych i badań własności fizycznych.

Do badań chemicznych rdzeń opróbowuje się w sposób ciągły. Przecina się go na ćwiartki lub połówki równolegle do osi za pomocą piły mechanicznej. Niekiedy odcina się cześć rdzenia wzdłuż cięciwy. W przypadku braku piły mechanicznej rdzeń połowi się za pomocą klinów po uprzednim umieszczeniu go w trójkątnym korycie drewnianym wyłożonym blachą stalową bądź w specjalnym pojemniku.

Najbardziej reprezentatywne próbki uzyskuje się przy bruzdowym opróbowaniu rdzeni. Polega ono na wycięciu w rdzeniu rowka szerokości kilku milimetrów do głębokości od 0,25 do 0,5 średnicy rdzenia. Rowek wycina się za pomocą piły tarczowej, na którą nasuwa się stopniowo rdzeń umieszczony na specjalnym stole. Woda chłodząca piłę spłukuje sfrezowany materiał do zbiornika umieszczonego niżej. Wykonuje się kilka bruzd równomiernie rozmieszczonych na obwodzie rdzenia. Jeśli rdzeń składa się z kilku kawałków, umieszcza się go w kasecie w postaci wycinka rury, ściska śrubą i wycina bruzdę.

Zalety opróbowania bruzdowego:

1. uzyskuje się bardzo drobnoziarnisty materiał, zbędne jest więc jego rozdrabnianie przed oddaniem do analizy chemicznej.

2. w całej próbce minimalny udział maja części zewnętrzne rdzenia, a wiec zminimalizowany jest wpływ selektywnego wykruszania niektórych składników na ocenę składu chemicznego kopaliny

Często zdarza się, że rdzeń jest wydobywany z otworu w stanie rozkruszonym. Wówczas pobiera się odpowiednią część okruchów po uprzednim dobrym ich wymieszaniu. Jeśli obok drobnych okruchów występują też większe, nieregularne fragmenty, należy je rozkruszyć do takich rozmiarów, aby możliwy był podział materiału metodą kwadratowania.

We wszystkich przypadkach obowiązuje zasada pobierania osobno próbek z każdej warstwy dającej się wydzielić makroskopowo.

Próbki ciągłe i bruzdowe pobierane są odcinkami zwykle długości od kilkunastu centymetrów do 1 metra. Dysponując wynikami analiz próbek odcinkowych obliczamy zawartość badanego składnika w profilu złoża jako średnią ważoną.

Opróbowanie zwierciny wypływającej z płuczką z otworu stosuje się rzadko. Różna prędkość wynoszenia okruchów i związana z tym ich segregacja w zależności od rozmiarów i gęstości właściwej oraz wymieszanie materiału pochodzącego z różnych głębokości sprawiają, że do oceny składu chemicznego i mineralnego kopaliny próbki takie z reguły nie nadają się. Można na ich podstawie uzyskać jedynie bardzo orientacyjne informacje. Są one jednak cenne tam, gdzie zachodzi obawa, że kopalina ulega w czasie wiercenia całkowitemu rozkruszeniu lub rozmyciu i nie jest wydobywana w rdzeniu. Sytuację taką napotyka się niekiedy przy przewiercaniu pokładów węgla występujących wśród bardzo zwięzłych piaskowców.

Próbki zwierciny pobiera się również wówczas, gdy otwory wykonuje się bezrdzeniowo, a chcemy uzyskać choćby orientacyjne dane o własnościach chemicznych lub mineralogicznych badanych skał. Pobiera się je również do badań mikropaleontologicznych w celu ustalenia pozycji stratygraficznej przewierconych utworów. Obserwacje zwierciny są także wykorzystywane do interpolacji profilu otworu.

Próbki zwierciny pobiera się ze strumienia płuczki wynoszącej ją z otworu. Dokonuje się tego za pomocą sit wstawionych w strumień wypływającej płuczki bądź osadników. W kolejnych komorach takiego osadnika w związku ze zmniejszającą się prędkością przepływu osadza się materiał coraz drob­niejszy. Najgrubszy gromadzi się często w zbiorniku w kształcie koryta,

umieszczonym przed osadnikiem.

Po zakończeniu marszu, z którego ma być pobrana próbka, należy płukać dno otworu płuczką tak długo, aż nie będzie ona zawierała ziarn zwierciny. Wówczas wybiera się materiał próbki ze zbiornika osadniko­wego i poszczególnych sekcji koryta. Całość tego materiału po wysusze­niu i dokładnym wymieszaniu poddaje się kwartowaniu, w wyniku któ­rego uzyskuje się próbki do badania.

Po każdym pobraniu próbki należy oczyścić zbiornik osadnikowy i koryto. ,jest to ułatwione, jeśli przegrody w korycie są wyjmowalne.

Chcąc uzyskać informacje o zróżnicowaniu przewiercanych skał, należy wiercić krótkimi marszami. Reprezentatywność próbek zwiercin może budzić wątpliwości. Powodem są ucieczki płuczki w szczelinowa­tym i kawernistym górotworze, któremu towarzyszą też straty zwierciny oraz osypywanie się materiału z wyższych, nie osłoniętych rurami, części

otworu. Stosunkowo najlepsze próbki zwierciny uzyskuje się przy wier­ceniu z lewym (odwrotnym) obiegiem płuczki, to znaczy gdy jest ona wy­noszona przez przewód wiertniczy. Zapobiega się w ten sposób stratom zwierciny.

W przypadku małego uzysku rdzenia lub gdy otwór jest wyko­nywany bezrdzeniowo, istnieje możliwość pobrania próbki bezpośrednio ze ściany otworu za pomocą próbników bocznych. Elementem pobierając­ym jest stalowy cylinder wciskany w boczną ścianę otworu pod działa­niem zwalnianej sprężyny, ciśnieniem wtłaczanej do próbnika płuczki lub w wyniku odpalenia materiału wybuchowego. Wyróżnia się w związku z tym próbniki sprężynowe, hydrauliczne i strzałowe. Ich szczegółową konstrukcję omawiają podręczniki wiertnictwa. Próbki pobrane za po­mocą tego rodzaju próbników są małe.

W zależności od typu urządzenia ich średnica wynosi ok. 20-30mm, a długość 50-150mm, niekiedy nawet 300mm. Można je więc traktować jako próbki punktowe. Niektóre próbniki umożliwiają jednoczesne pobranie kilku takich próbek w profilu, co odpowiada próbkom punktowym w układzie liniowym.