Coraz większe zapotrzebowanie na surowce energetyczne wymusza rozwój techniki i technologii wiercenia otworów, gdyż są to najdokładniejsze metody umożliwiające zdobycie wiarygodnych informacji geologicznych. Uzyskanie rdzenia z przewierconej skały pozwala na ustalenie własności fizyczno-mechanicznych skał, określenie ich składu mineralogicznego i petrograficznego, fauny, flory, tektoniki, kąta upadu oraz otrzymanie materiałów do badania przepuszczalności, porowatości oraz stopnia nasycenia skał poszczególnymi płynami złożowymi.
Za początek wiertnictwa rdzeniowego przyjmuje się rok 1863 (...), a w pierwszych dziesięcioleciach XX wieku rozwój wierceń rdzeniowych był bardzo powolny (...). Znaczny postęp w rozwoju technologii wierceń rdzeniowych nastąpił po wprowadzeniu wysokoobrotowych wiertnic do wierceń narzędziami diamentowymi oraz po skonstruowaniu rdzeniówki do wierceń wrzutowych.
Nowoczesne metody wiercenia rdzeniowego powinny zapewniać uzyskanie maksymalnej ilości rdzenia przy jak najkorzystniejszych wskaźnikach techniczno-ekonomicznych. Obecnie warunki te spełnia jedynie wiercenie narzędziami diamentowymi (...). Udział wierceń z koronką diamentową w kraju, w ogólnym bilansie wierceń geologicznych i rozpoznawczych, rośnie z każdym rokiem (...).
Wdrożenie wierceń wrzutowych rozszerzyło zakres stosowania narzędzi diamentowych również na wiercenia w skałach o średniej twardości i miękkich. Rdzeniówka jest jednym z najważniejszych elementów biorących udział w procesie wiercenia rdzeniowego, ponieważ jej zadaniem jest przejęcie odwierconego rdzenia i zapobieganie jego erozji. Z tego względu wybór rdzeniówek ma ogromne znaczenie dla osiąganego uzysku rdzenia. Wyboru właściwego typu rdzeniówki dokonuje się w zależności od rodzaju przewiercanych skał (...). Uzyskany rdzeń powinien umożliwić otrzymanie jak najpełniejszych danych o przewiercanej formacji geologicznej lub kopalinie.
Wydobyty rdzeń daje możliwość zestawienia przekroju litologicznego warstw, określenia granic między nimi, ustalenia miejsc występowania mineralizacji kopalin, a także wykonania jakościowej i ilościowej analizy zawartości tych kopalin. Ilość informacji rośnie wraz ze wzrostem uzysku rdzenia.
- Spis treści
-
Wstęp 7
1. Czynniki wpływające na ilość i jakość próbek rdzeniowych 9
2. Metody wierceń rdzeniowych 13
2.1. Typy i konstrukcje rdzeniówek do wierceń rdzeniowych 16
2.1.1. Rdzeniówki pojedyncze 19
2.1.2. Rdzeniówki podwójne 20
2.1.2.1. Rdzeniówka podwójna z obracającą się (względem rdzenia) rurą wewnętrzną 20
2.1.2.2. Rdzeniówka podwójna z nie obracającą się (względem rdzenia) rurą wewnętrzną 21
2.1.3. Rdzeniówki wrzutowe 24
2.1.3.1. Chwytaki rdzeniówek 31
2.1.3.2. Rury płuczkowe do rdzeniówek wrzutowych 36
2.1.4. Ogólne zasady eksploatacji rdzeniówek podwójnych i wrzutowych 37
2.2. Rdzeniowanie z odwrotnym krążeniem płuczki 39
2.2.1. Rdzeniowanie z odwrotnym krążeniem płuczki na całej głębokości otworu 39
2.2.2. Rdzeniowanie z odwrotnym krążeniem płuczki wewnątrz rury rdzeniowej 42
2.2.3. Rdzeniowanie z odwrotnym krążeniem płuczki, z zastosowaniem koncentrycznych, podwójnych rur płuczkowych 43
2.3. Rdzeniowanie z zastosowaniem wgłębnych wibratorów hydraulicznych 48
2.4. Urywaki rdzenia 49
2.5. Pomocniczy sprzęt specjalny stosowany do wierceń rdzeniowych 52
2.6. Typowe konstrukcje otworów wiertniczych 55
3. Koronki wiertnicze 56
3.1. Koronki diamentowe 57
3.2. Koronki skrawające 74
3.3. Koronki gryzowe 78
4. Technologia wiercenia rdzeniowego 80
4.1. Wpływ parametrów technologii na wskaźniki wiercenia 80
4.2. Określanie modelu prędkości wiercenia i optymalnego czasu wiercenia otworu 82
4.3. Zasady doboru koronek skrawających 93
4.4. Zasady doboru koronek diamentowych 96
4.5. Selekcja koronek wiertniczych 101
4.6. Projektowanie parametrów technologii rdzeniowania otworów koronkami skrawającymi 102
4.7. Projektowanie parametrów technologii rdzeniowania otworów koronkami diamentowymi 106
4.8. Analiza efektu cieplnego w procesie wiercenia narzędziami diamentowymi 121
5. Rdzeniowanie w otworach poszukiwawczych wykorzystywanych w wiertnictwie naftowym i gazowym 131
5.1. Specjalne konstrukcje rur rdzeniowych 131
5.2. Konstrukcje dolnej części rdzeniówki 135
5.3. Rdzeniówki specjalne 138
5.3.1. Rdzeniówki do poboru rdzenia ze skał słabozwięzłych 139
5.3.2. Rdzeniówki do poboru rdzenia orientowanego 142
5.3.3. Rdzeniówki do poboru rdzenia z płynem złożowym 144
5.3.4. Sposób rdzeniowania w otworach kierunkowych i poziomych 151
6. Kierunki doskonalenia rdzeniówek 154
6.1. Rdzeniówki pojedyncze 154
6.2. Rdzeniówki podwójne 158
6.3. Rdzeniówki potrójne 158
6.4. Rdzeniówki do poboru rdzenia ze skał słabo zwięzłych 161
6.5. Rdzeniowanie integralne 169
6.6. Sonic Samp Drill – pobór rdzenia metodą wibracji wysokiej częstotliwości 171
6.6.1. Pobór prób z warstw zestawem Aqualock 173
7. Metody uzupełniające w technologii wierceń rdzeniowych 176
7.1. Charakterystyka ogólna przyrządów do rdzeniowania bocznego 178
7.1.1. Rdzeniówki udarowe 179
7.1.2. Rdzeniówki boczne obrotowe 183
7.1.3. Rdzeniówki wciskane za pomocą siłownika powietrznego 186
7.2. Próbniki bruzdowe 187
8. Pomiary, badanie i interpretacje badań próbek rdzeniowych 189
8.1. Rodzaje opróbowania 189
8.2. Metody otrzymywania próbek skał i kopalin użytecznych 189
8.2.1. Orientowane pobieranie rdzenia 190
8.3. Kompleksowe wskaźniki geologiczno-inżynierskiej oceny masywów skalnych (głównie na potrzeby górnictwa podziemnego) 194
8.3.1. Wskaźniki i klasyfikacje szczelinowatości masywu skalnego (zagęszczenia szczelin) 199
8.3.2. Klasyfikacja układów spękań wg IBG 204
Literatura 206