PL51545B1 - - Google Patents

Description

T*KA Sposób wiercenia w grantach przepsszczahtych Podczas wiercenia glebokich otworów w grun¬ tach przepuszczalnych, przy uzyciu czynnika wiert¬ niczego, stosuje sie w praktyce wprowadzanie stalych czastek do tego czynnika, które osiadaja na sciankach i dnie odwiertu, gdy czynnik wiert¬ niczy przenika do gruntu pod dzialaniem wyzsze¬ go cisnienia w odwiercie.W ten sposób wytwarza sie na sciankach otwo¬ ru warstwa filtracyjna-, która utrudnia i ewen¬ tualnie prawie wstrzymuje dalsze przenikanie cieczy z odwiertu do gruntu. Warstwa filtracyjna stanowi w ten sposób przegrode pomiedzy ob¬ szarem wysokiego cisnienia w odwiercie i obsza¬ rem niskiego cisnienia w gruncie nasyconym cie¬ cza.. Wskutek tego, na sciankach odwiertu wyste¬ puje znaczny spadek cisnienia w warstwie filtra¬ cyjnej, utworzonej na sciankach. Stwierdzono, ze ten spadek cisnienia wywiera bardzo niekorzystny wplyw na dalsze wiercenie, co na przyklad moze byc mierzone zwiekszeniem glebokosci odwiertu, uzyskanej na jeden obrót wiertla. Ten nieko¬ rzystny wplyw wyraza sie miedzy innymi w tym, ze przy wierceniu na niewielkich glebokosciach, postep wiercenia jest zazwyczaj wiekszy niz przy wierceniu na wiekszych glebokosciach, przy za¬ chowaniu podobnych innych warunków, jak np. rodzaju gruntu, obciazenia koronki wiertniczej i predkosci obrotowej wiertla. Mozna to wyjasnic tyra,, ze przy dnie otworu istnieje róznica cisnien pomiedzy ciecza wiertnicza, a ciecza w gruncie i wobec tego spadek cisnienia na warstwia filtra¬ cyjnej wzrasta z glebokoscia otworu. W przypad¬ ka duzego spadku cisnienia na warstwie filtra¬ cyjnej, sila wiercenia* wymagana dla obluznienia czastek z dna otworu wiertniczego, jest znaczna, a to na skutek róznicy cisnien cieczy, dzialaja¬ cych na te czastki od strony otworu i od stro¬ ny gruntu. Ta róznica cisnien powoduje dociska¬ nie czastek scisle do gruntu i przeszkadza wyno¬ szeniu czastek z gruntu.Stosujac sposób wedlug wynalazku* który obej¬ muje uzycie cieczy wiertniczej tak, zeby uszczel^ niala grunt ale nie powodowala duzego spadku cisnienia na sciance odwiertu, zjawisko to osla¬ bia sie lub zanika, dzieki czemu zapewnia sie lepszy postep wiercenia* Wedlug wynalazku grunt nie powinien byc wcale lub prawie weale uszczel¬ niony na granicy miedzy gruntem a otworem, czyli na sciance otworu, lecz powinien byc uszczel¬ niony w miare moznosci w pewnej odleglosci od scianki otworu. Cisnienie, przewazajace w grun¬ cie w poblizu scianki otworu, staje sie wówczas takie same lub prawie takie same, jak w otwo¬ rze. Wskutek tego, czastka odlaczona przez ko- 25 ronke wiertla od scianki otworu podlega zasad¬ niczo jednakowemu dzialaniu cisnienia ze wszy¬ stkich stron tak, iz nie jest wymagana jakakol¬ wiek dodatkowa sila dla przerwania spoistosci czastki z gruntem wbrew dzialaniu róznicy ci- 30 snien na czastke. 10 15 20 5154551545 3 4 Dla zapewnienia powstawania bariery, przedzie¬ lajacej strefe wysokiego cisnienia cieczy wiertni¬ czej od obszaru niskiego cisnienia cieczy w grun¬ cie (cisnienia w porach), w pewnej odleglosci od scianki otworu (na przyklad przynajmniej Cl mm — 1 mm), ciecz wiertnicza powinna prze¬ nikac do gruntu bez wytwarzania nieprzepusz¬ czalnej warstwy na sciance i zasklepiania porów po przeniknieciu na pewna odleglosc do gruntu.Mozna to osiagnac przez odpowiedni dobór ro¬ dzaju i skladu cieczy wiertniczej, w zaleznosci od rodzaju i skladu gruntu.Jest oczywiscie rzecza wazna, zeby ciecz wiert¬ nicza nie wytwarzala warstwy w rodzaju wypra¬ wy na sciance otworu, jak to ma miejsce w przy¬ padku uzycia zwyklych cieczy wiertniczych. Gdy skladniki cieczy wiertniczej przenikaja do grun¬ tu, to wieksza czesc czastek stalych o róznych wymiarach pozostaje na sciance odwiertu, two¬ rzac wkrótce warstwe filtracyjna, która jest dla cieczy nieprzepuszczalna lub prawie nieprzepu¬ szczalna. Natomiast ciecz wiertnicza wedlug wy¬ nalazku nie moze zawierac czastek stalych takich, które mogly by wytworzyc w zasadzie nieprze¬ puszczalna warstwe filtracyjna.Istnieje' kilka mozliwosci zamkniecia porów w gruncie za pomoca cieczy filtracyjnej. Mozna np. wykorzystac okolicznosc ze pory sa wypelnio¬ ne ciecza zawierajaca rozpuszczone sole, w szcze¬ gólnosci chlorek sodowy, wówczas ciecz wiertni¬ cza moze zawierac rozpuszczona substancje, któ- . ra w obecnosci soli zawartej w cieczy gruntu wytwarza osad lub klaczki, zwezajace lub nawet calkowicie zamykajace przeswit porów. Substan¬ cjami rozpuszczonymi w cieczy filtracyjnej moga byc np. sole olowiu np. octan olowiu i mydlo sodowe (np. stearynian sodu). Gdy taka ciecz wiertnicza przenika do porów gruntu napelnio¬ nych roztworem soli, te dwie ciecze stykaja sie wskutek dyfuzji i zmieszania, a osad powstaje dopiero wtedy, gdy ciecz wiertnicza przeniknie ha pewna glebokosc. Taki efekt uzyskano w du¬ zej liczbie doswiadczen, w których byly tloczo¬ ne rózne ciecze pod cisnieniem znamionowym 25 atmosfer przez przepuszczalna skale, np pias¬ kowiec Gildenhausera o przenikalnosci 3 darcy, która byla nasycona roztworem soli 10 gramów chlorku sodu na 100 cm3 wody. Gdy do tego ce¬ lu byla uzyta czysta woda, to przez skale prze¬ plywala stala objetosc 150 cm* na minute. Gdy jednak byl uzyty roztwór wodny octanu olowiu, zawierajacy 45 gramów octanu olowiu na 100 cm8 wody, to ilosc przepuszczana (przeplyw filtracji) po dwóch minutach wynosila tylko 45 cm3 na minute. Powierzchnia, gdzie utworzyl sie osad, znajdowala sie, jak stwierdzono, w odleglosci okolo 5 cm od powierzchni przenikania octanu olowiu do skaly. Efekt byl jeszcze wyrazniejszy, gdy zastosowano roztwór mydla zawierajacy 2 g mydla sodowego na 100 cm3 wody. Po dwóch mi¬ nutach przeplyw filtracji wynosil tylko 8 cm3 na minute, a bariera utworzona przez osad znajdo¬ wala sie w odleglosci 3 cm od powierzchni wej¬ sciowej.Przy wierceniu przez warstwy solne zwykle* uzywa sie cieczy wiertniczej o duzej zawartosci- soli, aby zapobiec wymywaniu warstw solnych^ W tym przypadku wymienione wyzej substancje- * nie moga byc uzyte.Innym sposobem otrzymania osadu straconego- w porach gruntu, szczególnie waznym przy wier¬ ceniu przez warstwy solne, jest uzycie cieczy wiertniczej, która tworzy osad przy rozcienczaniu 1 woda zasolona lub swieza woda gruntowa. Od¬ powiednia ciecza wiertnicza jest np. taka, która stanowi roztwór bitumów w pirydynie lub woski* parafinowego w ketonie metyloetylowym. Z do¬ swiadczenia z ustrojem siatkowym, wykonanym w tych samych warunkach jak omówiono wyzej w zwiazku z doswiadczeniem z mydlem sodowym,, szybkosc filtracji po uplywie 120 sekund wynosila 10 ml na minute. w Inne sposoby, rózniace sie od sposobu, w któ¬ rym powstaje stracony osad, moga byc równiez zastosowane do zasklepiania porów gruntu. We¬ dlug jednego ze sposobów wykorzystuje sie zna¬ czne zwiekszenie lepkosci cieczy filtracyjnej po 25 jej przeniknieciu do gruntu. Przykladem takiej cieczy moze byc celuloza karboksymetylowa, roz¬ puszczona w cieczy alkalicznej, wykazujaca znacz¬ ne zwiekszenie lepkosci przy zmniejszeniu zasa¬ dowosci wskutek rozcienczenia woda gruntowa..W doswiadczalnym urzadzeniu wiertniczym uzyskano postep wiercenia 0,08 mm na jeden:: obrót przy uzyciu zwyklej cieczy wiertniczej^ 30 W zwiazku z tym nalezy zaznaczyc, ze obecnosc w cieczy filtracyjnej stalych czastek o duzych wymiarach nie przyczynia sie do wzmozenia po¬ wstawania warstwy wyprawy. Jezeli czastki sa tak duze, ze pory miedzy czasteczkowe maja ten 35 sam rzad wielkosci co i pory w gruncie, to dro¬ ga przeplywu nie zmienia sie w sposób zasad-- niczy wskutek obecnosci warstwy stalych czastek na sciance gruntu. Ale obecnosc w cieczy wiert¬ niczej stalych czastek o wymiarach róznych jest . 40 szkodliwa przy stosowamiu metody wedlug wy¬ nalazku, poniewaz w tym przypadku pory, pozo¬ stajace miedzy wiekszymi czastkami w warstwie osadzonej, zostaja wypelnione czastkami o mniej¬ szych wymiarach, az do wytworzenia prawie cal— 45 kowicie nieprzepuszczalnej warstwy.W wielu przypadkach zachodzi potrzeba zwiek¬ szenia ciezaru wlasciwego cieczy wiertniczej do wielkosci 1,15 lub wiecej. Stosujac wynalazek do- takich cieczy wiertniczych nie mozna stosowac 50 czastek stalych o wymiarach lezacych w szero¬ kim, ciaglym zakresie. W tym przypadku wymia¬ ry czastek powinny byc starannie dobrane albo- tez ciezar wlasciwy cieczy wiertniczej powinien byc powiekszony takimi substancjami jak cukier, 55 gliceryna lub szklo wodne, które moga byc roz¬ puszczone w cieczy wiertniczej. Przy uzyciu wod¬ nego roztworu octanu olowiu uzyskuje sie bez: innych dodatków ciezar wlasciwy 1,25.Doswiadczenia opisane nizej wykazuja mozli- 6 wosc osiagniecia ostatecznego celu wynalazku, czyli zwiekszenia postepu wiercenia. w5 51545 • skladajacej sie z wody, zawierajacej zawiesine czastek gliny przy wierceniu piaskowca Gilden- hausera nasyconego roztworem soli (100 g chlor¬ ku sodu na 100 cm3 wody), za pomoca koronki diamentowej o srednicy 10 cm przy nacisku na 5 koronke 1500 kg. Cisnienie w otworze wiertni¬ czym wynosilo 50 atmosfer, a cisnienie w porach 0 atmosfer, natomiast przy cisnieniu w otworze wiertniczym 0 atmosfer i cisnieniu w porach 0 atmosfer postep wynosil 1,1 mm na obrót, w Z tego wynika, ze wysokie cisnienie w otworze wiertniczym zmniejszylo wydajnosc wiercenia o ponad 90V». Przy wierceniu pod tym samym wysokim cisnieniem i przy zachowaniu innych takich samych warunków, ale przy uzyciu 2-pro- w centowego roztworu mydla postep wiercenia wy- nosil 0,8 mm na jeden obrót czyli byl 10 razy wiekszy niz postep uzyskany przy uzyciu wody, zawierajacej zawiesine czastek gliny.Nalezy zaznaczyc, ze w przypadku gdy czastki 20 stale, które moga tworzyc warstwe wyprawy, sa oderwane od gruntu wskutek samej czynnosci wiercenia, jest rzecza wazna, zeby te czastki na¬ tychmiast po obluznieniu byly usuwane mozliwie jak najszybciej z obszaru, gdzie koronka wierci 25 grunt. Osiaga sie to przez wytworzenie w miej¬ scu przeplywu cieczy wiertniczej z duza predko¬ scia. Czastki te powinny byc usuwane z kra¬ zacej cieczy wiertniczej zanim ta ciecz zostanie ponownie wpompowana do otworu wiertniczego. M Nalezy tu jeszcze zaznaczyc co nastepuje. Przy wierceniu otworu przepuszczalne grunty nie sa zazwyczaj wiercone na calej glebokosci. Moga byc równiez napotykane grunty nieprzepuszczal¬ ne lub bardzo malo przepuszczalne. Jezeli jednak 85 przepuszczalne grunty sa poprzedzone przez grun¬ ty nieprzepuszczalne na glebokosci podlegajacej Drzewierceniu, wówczas ciecz wiertnicza wedlug wynalazku moze byc uzyta na calej operacji wiercenia. Chociaz efekt opisany dla gruntów 40 przepuszczalnych nie wystepuje przy wierceniu gruntów nieprzepuszczalnych lub bardzo malo przepuszczalnych, to jednak brak w cieczy wiert¬ niczej czastek stalych, które moglyby wytworzyc gesta warstwe zwartej masy, moze byc korzystny 45 i w tym przypadku. PL PL

Claims (12)

1. Zastrzezenia patentowe 50 1. Sposób wiercenia w gruntach przepuszczal¬ nych przy uzyciu cieczy wiertniczej, zna¬ mienny tym, ze stosuje sie ciecz wiertnicza, która przenikajac do gruntu zmniejsza prze- nikalnosc gruntu w pewnej odleglosci od M scianki odwiertu, nie tworzac nieprzepuszczal¬ nej warstwy na jego sciankach.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie ciecz wiertnicza zawierajaca sub¬ stancje, która jest w niej rozpuszczalna i któ¬ ra po zmieszaniu z ciecza znajdujaca sie w gruncie wytwarza stracony osad, zaskle- • piajacy pory gruntu.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie ciecz wiertnicza w postaci wodne¬ go roztworu soli olowiu, w szczególnosci octa¬ nu olowiu i która to ciecz tworzy osad po zetknieciu sie lub zmieszaniu z woda zasolo¬ na, obecna w gruncie.

4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie ciecz wiertnicza w postaci wodne¬ go roztworu, zawierajacego rozpuszczone mydlo, które tworzy osad po zetknieciu sie lub zmieszaniu z zasolona woda, obecna w gruncie.

5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze stosuje sie ciecz wiertnicza, która zawiera stearynian sodu.

6. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie ciecz wiertnicza w postaci roztwo¬ ru, z którego przez rozcienczenie woda grun¬ towa straca sie przynajmniej czesc rozpusz¬ czonej substancji.

7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze stosuje sie ciecz wiertnicza w postaci roztwo¬ ru bitumów w pirydynie.

8. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze stosuje sie ciecz wiertnicza w postaci roztwo¬ ru wosku parafinowego w metyloetyloketonie.

9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie ciecz wiertnicza, której lepkosc ulega znacznemu zwiekszeniu po przeniknie¬ ciu tej cieczy do gruntu.

10. Sposób wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze stosuje sie alkaliczna ciecz wiertnicza w po¬ staci roztworu celulozy glinowokarboksyme-. tylowej. ^

11. Sposób wedlug zastrz. 1—10, znamienny tym, ze stosuje sie ciecz" wiertnicza, która zawiera czastki stale o takich wymiarach, ze nie tworza one warstwy nieprzepuszczalnej na sciance.

12. Sposób wedlug zastrz. 1—11, znamienny tym, ze stosuje sie ciecz wiertnicza, której ciezar wla¬ sciwy jest zwiekszony przez dodanie do niej substancji rozpuszczalnej. PL PL