Wiercenie otworu wiertniczego - zespół czynności technologicznych związanych z wykonywaniem cylindrycznego wyrobiska górniczego

Otwór wiertniczy - wyrob. górn. o przekroju kołowym, wykonane w skorupie ziemskiej. Ma niewielką średnicę w stosunku do długości.

Wylot otworu - górna część otw. wych. na pow. ; zwykle orurowany.

Dno otworu - dolna cz. otw. wiert. o przekroju kołowym, prostopadła do jego osi, uzyskana w wyniku zwiercenia skały.

Ściana otworu - pow. boczna otw. wiert. ograniczona wylotem i dnem

Oś otworu - miejsce geometryczne punktów środkowych otw. wiert.

Głębokość otworu - odl. pionowa wylotu liczona od przyjętego punktu na pow. terenu do płaszczyzny poziomej przech. przez dno otw. wiert.

Długość otworu - mierzona wzdłuż osi otworu.

Odwiert - otw. wiert., w którym zamontowana jest wiertnica, zespół urządzeń i zabudowań niezbędnych przy wykonywaniu otworu wiert.

Wiertnia - obszar, na którym zamontowana jest wiertnica, zespół urządzeń i zabudowań niezbędnych przy wykonywaniu otworu wiert.

Wiertnica (urządzenie wiertnicze) - zespół urządzeń wiertniczych, służących odwiercaniu otw. wiertniczego. (dołowa, głowicowa, stołowa, obrotowa, udarowa, wrzecionowa, małośrednicowa)

Wieża wiertnicza - sztywna kratowa konstr. w formie ściętego ostrosł., przezn. do przenosz. obciążeń pionowych i wyk. operacji dźwigowych

Maszt wiertniczy - nośna konstrukcja metalowa, słupowa lub kratowa spełniająca rolę wieży wiertniczej

Wieżomaszt wiertniczy - forma posrednia pomiędzy wieżą a masztem, sklada sie ze stojaka pomocnieczego i masztu właściwego.

Wyciąg wiertniczy - wciągarka, składa się z bębna linowego i układu hamulcowego. Służy do rozwijania i nawijania liny wiertniczej

Sprzęt wiertniczy - urządzenia i narzędzia do wykonywania otworu

NARZĘDZIA WIERTNICZE:

Świder wiertniczy - przeznaczony do zwiercania skał metodą skrawania, kruszenia, ścierania lub miażdżenia w celu uzyskania cylindrycznego otworu wiertniczego.

Koronka rdzeniowa - narzędzie wiercące rdzeniowo, zwiercające powierzchnię pierścieniową otworu pozostawiając w środku słup skalny w postaci rdzenia wiertniczego.

Otwór kierunkowy - małośrednicowy lub normalnośr. otw. wiert. wykonywany wg założonych zmian kier. i kąta odchylenia osi od otw.

O. Horyzontalny - końc. pozioma, O. Wielodenny - z jednego kolejne

Otwór ukośny - otw. kierunkowy, który ma już w momencie rozpoczęcia wiercenia nadany kierunek i stały kąt odchylenia otworu

Odchylenie osi otw. wiert. - wielkość kąta zawartego miedzy styczną popr. do osi otw. w danym punkcie pomiaru, a kier. pionowym LUB

Kąt nachylenia osi otw. - kąt zawarty między kierunkiem pionowym, a styczną do osi otworu wiertniczego w punkcie pomiarowym.

Azymut osi otworu - odchyl. osi otworu wiert. od kierunku N-S

KLASYFIKACJA OTORÓW WIERTNICZYCH:

*w zależności od celu:

Badawcze - rozpoznanie budowy geol.., tektoniki, form geologicznych

Poszukiwawcze - poszukiwanie konkretnych złóż

Rozpoznawcze - ustalenie zasobów, wód podziemnych itp

Odwodnieniowe - do obniżenia poziomu wody

Ratunkowe - w celu dotarcia do wyrobisk w przypadku katastrof lub w celu likwidacji erupcji kopalin płynnych

Techniczne i geotechniczne - dla potrzeb budownictwa, wzmocnienia fundamentów, otwory mrożeniowe, zastrzyki, inżynierskie, gornicze

*w zależności od sposobu urabiania skał:

Obrotowe - skraw., ścier., rozkrusz za pomocą obracającego się narz.

Udarowe - udar narzędzia wiercącego - obraca sie bez obciąż., opada

Obrotowo-udarowe - narzędzie wykonuje ruch obrotowy w momencie gdy jest przyciśnięte do dna (obrotowy i posuwiasto-zwrotny)

Specjalne - wszystkie inne wykorz. inne rodzaje narzędzi: wiercenie hydrofrezami, łuszczenie termiczne, reakcje chem, ługowanie

Wiercenia małośrednicowe dzielimy na:

1. Rdzeniowe - z płuczką - wrzecionowate, stołowe, z głowicą

2. Pełnootworowe: a) suche - ślimakowe, b) z płuczką - z głowicą

Wiercenia normalnośrednicowe dzielimy na:

1. Rdzeniowe - z płuczką - stołowe, turbinowe

2. Pełnootworowe - z płuczką - stołowe, turbinowe

Wiercenia obrotowo-udarowe dzielimy na:

Pełnootworowe - z płuczką - wodną, pianową, powietrzną

Płuczka - woda, powietrze, piana lub ciecz stanowiąca wieloskładnikowy układ dyspersyjny o określonych własnościach spełniający różne zadania w procesie wiercenia.

ZADANIA PŁUCZKI:

a) wynoszenie okruchów skalnych, zwiercin z dna otworu na pow.

b) stabilizacja i zabezp. ścian otw. przed rozmyeaniem, wypłukiwaniem

c) chłodzenie narzędzia wiert. i odprowadzanie ciepła powst. na dnie

d) utrz. w stanie zawieszenia zwiercin w czasie gdy płuczka nie krąży

e) stwarzanie przeciwciśnienia hydrost. w otw., które musi przewyższać nieznacznie ciśnienie złożowe w celu zapobieżenia niekontrol. erupcji

f) zmniejszenie tarcia przewodu wiertniczego w otw. wiertniczym

g) dostarczenie energii hydro-kinetycznej do napędu turbowiertu

h) ułatwienie zwiercania dna otw. w wyniku hydrodynamicznego i fizyko-chemicznego odzdziaływania płuczki na to dno

Podstawowe PARAMETRY REOLOGICZNE płuczek wiert.:

a) gęstość - od niej zależy wielkość ciśnienia hydrost. w otw. wiert. i wartość ciśnienia szczelinowego. Płuczki lekkie poniżej 1100 kg/m3, ciężkie powyżej 1400. Ciężkie otrzymujemy obciążając płuczki iłowe materiałami o dużym ciężarze właściwym: barytem, galeną, hematytem

b) lepkość - od jej wartości zależą opory hydrauliczne w procesie wiercenia i należy utrzymywać jej jak najniższe wartości.

c) wytrzymałość strukturalna - płuczka ma warstwy tiksotropowe tzn zdolność do krzepnięcia w żel przy braku ruchu. Parametr określa zdolność płuczki do utrzymania zwiercin w zawieszeniu.

d) filtracja - zdolność płuczki do oddawania fazy ciekłej. Zapobiega rozmywaniu i sypaniu się skał do otw., tworząc na ścianach osad ilasty.

CHEMICZNE parametry płuczek:

a) wartość pH - musi być obojętna lub zasadowa

b) zasolenie płuczek - ma znaczenie w przypadku wykrywania skażeń. np dopływem solanki w przypadku przewiercania skał z dużą zawartością chlorków - należy zasolić płuczkę by zapob. rozmywaniu

OBIEG PŁUCZKI W OTWORZE WIETNICZYM:

zbiornik płuczkowy => pompa => głowica płuczkowa => przewód wiertniczy => dno => przestrzeń pierścieniowa => powierzchnia => sita wibracyjne => oddzielenie urobku a reszta do zbiornika płuczkowego

W zależności od kierunku przepływu płuczki:

a) krążenie normalne - prawe, b) krążenie kombinowane

c) krążenie odwrotne - lewe - wpływa przez przestrzeń pierścieniową

Pompy płuczkowe - maszyny przepływowe stosowane do transportu cieczy. Doprow. do cieczy dodatk. en. potrzebną do pokonania różnicy wys. między punktem poboru i odboiru oraz przepływu hydraulicznego

a) Pompy wyporowe - zasysanie i wypieranie dawek cieczy z przestrzeni ssawnej do tłocznej. Główny przedstawic. - pompy tłokowe

b) Pompy wirowe - doprowadzanie energii powoduje zwiększenie momentu pędu lub krążenia cieczy w obrębie obracającego się wirnika. Zatrzymanie pompy nie wstrzymuje przepływu cieczy przez nią.

KONSTRUKCJA OTWORÓW WIERTNICZYCH.:

Konstrukcja uwzględnia geologiczne warunki wiercenia, przeznaczenie otworu. W celu osiągnięcia najlepszych technicznych warunków wiercenia należy uwzględnić takie czynniki:

a) stabilność skał ocenianą z punktu widzenia tworzenia się obwałów i możliwości kawernowania się ścian

b) tamperaturę w otworze

c) ciśnienie płynu złożowego

d) występowanie stref i miejsc ucieczek płuczki

e) występowanie poziomów zawierających płyny złożowe

f) parametry złożowe przewiercanych skał

g) rodzaj i częstotliwość przewarswień dla skał miękkich i twardych oraz kąt nachylenia warstw

Schemat orurowania otw. powinien uwzg. też czynniki techniczne:

a) przeznaczenie otworu wiertniczego

b) sposób wiercenia, rodzaj i jakość płuczki, wydajność narzędzi

c) konieczną końcową średnicę, kolumny rur okładzinowych oraz ich wymiary i gatunki

d) metodę odwierc. do poziomów produkcyjnych skał zbiornikowych

e) ciśnienia panujące w otw. (złoż., , hydrost., płuczki, szczelinowania)

RUROWANIE OTWORÓW WIERTNICZYCH:

a) Walcowane - wykonane na gorąco techniką obróbki plastycznej

b) Spawane - prasowanie na gorąco brzegów wzdłuż rury. Następnie przechodzą przez walce, gdzie ich powierzchnia jest gładzona.

Wyróżniamy kolumny rur okładzinowych:

a) kolumna wstępna - umożliwia uzyskanie krążenia płuczkiw otw. i zapewnia stabilność ścian otw. po przewierceniu skał słabo zwięzłych przy powierzchni terenu. Głębokość od kilku do 90m.

b) kolumna prowadnikowa - chroni słabo zwięzłe skały poniżej buta kolumny wstępnej; zapewnia krążenie płuczki w otworze; izoluje poziomy wodonośne zawierające wodę słodką; umożliwia założenie głowicy przeciwerupcyjnej, zasuw wysokociśnieniowych

c) kolumna techniczna - służy do rurowania otw. w strefach gdzie mogą wyst. komplikacje podczas wiercenia (zmiany parametrów płuczki, częste przechwycenia przewodu, kawerny, obwały, zaciskanie otworu, zanik płuczki, ucieczka płuczki w szczelinowate skały, konieczność uszczelniania poziomów roponośnych i gazowych)

d) kolumna eksploatacyjna - stos. do oddzielenia poziomu produktywnego od pozostałych warstw; uszczelnienia, eksploatacji

e) kolumna tracona - sos. w otw. eksploatacyjnych i poszukiwawczych. Może być podwieszana powyżej buta rur poprzedniej kolumny albo zacementowana na zakładkę

Rury okładzinowe: a) łączone złącznikami, b) łączone kielichowo

---