Разведочное алмазное бурение
Разведочное алмазное бурение используется в горнодобывающей промышленности для исследования содержания известных рудных месторождений и потенциальных участков. Извлекая керн породы небольшого диаметра из рудного тела, геологи могут проанализировать керн с помощью химического анализа и провести петрологические , структурные и минералогические исследования породы. Он также часто используется в инженерно-геологической отрасли для испытаний фундаментов в сочетании с методами отбора проб почвы. Техника названа в честь алмазом инкрустированного используемого сверла, .
История
[ редактировать ]
Родольфа Лешо часто называют изобретателем первой коронки в 1863 году. [1] Раннее алмазное бурение открыло множество новых областей для добычи полезных ископаемых и было связано с бумом разведки полезных ископаемых в отдаленных местах. До изобретения портативного алмазного бура большая часть разведки полезных ископаемых ограничивалась поиском обнажений на поверхности и ручным раскапыванием. В конце 1970-х годов компания General Electric впервые применила технологию поликристаллических алмазных компактов (PDC) в качестве замены природных алмазов в буровых долотах. [2]
Алмазное бурение
[ редактировать ]
Разведочное алмазное бурение отличается от другого геологического бурения (например, бурения с обратной циркуляцией (RC) [3] ) тем, что твердый керн извлекается из глубины для исследования на поверхности. Ключевой технологией алмазного сверла является само алмазное сверло. [4] Он состоит из промышленных алмазов, заключенных в мягкую металлическую матрицу. Как показано на рисунке, алмазы разбросаны по всей матрице, и действие основано на медленном износе матрицы в процессе сверления, чтобы обнажить больше алмазов. Долото монтируется на колонковом стволе, который прикреплен к бурильной колонне, соединенной с установкой роторного бурения. Буровой раствор впрыскивается в бурильную трубу для вымывания шлама, образующегося при работе долота, а также для уменьшения выделения тепла из-за трения, что приводит к меньшему износу долот. [5] Настоящее алмазное долото — это сложная конструкция, обычно предназначенная для определенного типа породы и имеющая множество каналов для промывки. [6]
Для сверления породы используется сверло алмазной инкрустацией с (на фото справа). Сверло производит «сердцевину», которую фотографируют и раскалывают в продольном направлении. Половина разделенного ядра анализируется , а другая половина постоянно хранится для будущего использования и повторного анализа в случае необходимости. Хотя сердечник большего диаметра является наиболее предпочтительным, он является самым дорогим. Наиболее распространенными диаметрами и назначением трубок проводных линий являются NQ (47,6 мм) и HQ (63,5 мм). [7]
Извлечение ядра
[ редактировать ]
Простое продвижение сверла за счет вращения (и промывания) приводит к извлечению керна внутрь ствола, как показано на рисунке. Однако на глубине около 300 м должен быть способ извлечь ядро и доставить его на поверхность. Постоянно извлекать всю тяжелую бурильную трубу нецелесообразно, поэтому были разработаны методы бурения на канате, позволяющие вытягивать керн внутри ствола. [8] Если бы порода всегда представляла собой твердый гранит, а керн всегда ломался бы у бурового долота, то было бы несложно остановить бурение, опустить простое захватное устройство за проволоку и вытащить керн. К сожалению, во многих случаях требуется ненарушенный керн в трещиноватой породе, что требует использования сложных проводных устройств.
На фотографии показано извлечение керна с использованием трехтрубной канатной системы, способной извлекать керн в самых плохих условиях. [9] Это очень важно при исследовании зон разломов, таких как разлом Сан-Андреас .
Размеры трубок
[ редактировать ]Обычно используются пять основных размеров трубок «проводной линии». В трубах большего размера образуются керны горных пород большего диаметра, и для их бурения требуется большая мощность бура. Выбор размера трубы – это компромисс между желаемым диаметром керна породы и глубиной, на которую можно бурить с помощью конкретного двигателя буровой установки.
Стандартные размеры насадок для проволоки типа «Q»: [10]
| Размер | Отверстие (снаружи) диаметр, мм | Ядро (внутри) диаметр, мм |
|---|---|---|
| АК | 48 | 27 |
| БК | 60 | 36.5 |
| НК | 75.7 | 47.6 |
| штаб-квартира | 96 | 63.5 |
| Штаб 3 | 96 | 61.1 |
| ПК | 122.6 | 85 |
| ПК3 | 122.6 | 83 |
| 76 канадских долларов | 75.7 | 43.5 |
| 101 канадский доллар | 101.3 | 63.5 |
| 134 канадских доллара | 134.0 | 85.0 |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Изобретатель и история» .
- ^ Чжан, Годун (Дэвид); Сюй, Цзяньхуэй; Он, Дуанвэй (06 октября 2022 г.), «Применение материалов из поликристаллического алмаза (PCD) в нефтегазовой промышленности» , «Применение и использование алмаза» , IntechOpen, ISBN 978-1-80356-318-3 , получено 10 февраля 2024 г.
- ^ «Бурение с обратной циркуляцией (RC)» . Девико . Проверено 10 февраля 2024 г.
- ^ Марджорибанкс, Роджер (2010). Геологические методы разведки и добычи полезных ископаемых (2-е изд.). Шпрингер Берлин Гейдельберг. стр. 99–136.
- ^ Команда, БОП (04.11.2022). «Что такое буровой раствор и почему это важно?» . Продукты БОП . Проверено 10 февраля 2024 г.
- ^ де ла Вернь, Джек (2003). Справочник горняка Hard Rock . Темпе / Норт-Бэй : McIntosh Engineering. стр. 4–12. ISBN 0-9687006-1-6 .
- ^ «Справочник по алмазному колонковому бурению: размеры, вес и объемы» (PDF) . app.boartlongyear.com . Проверено 15 января 2023 г.
- ^ Томас, врач общей практики (20 июля 2012 г.). «Алмазное колонковое бурение: теория, механизмы и приложения» . АЗоМайнинг . Проверено 10 февраля 2024 г.
- ^ «Извлечение сердечника из проводной линии» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 13 августа 2015 г.
- ^ «Колонковый ствол HQ NQ PQ, 10-футовый колонковый ствол на кабеле для разведочного колонкового бурения» . www.explorationcoredrilling.com . Проверено 10 февраля 2024 г.