Исследование температурного режима при бурении геологоразведочных скважин с продувкой воздухом и использованием системы утилизации тепла

В развитии экономики России, как на современном этапе, так и в расчете на перспективу, важнейшее значение имеют районы Крайнего Севера и северо-востока Сибири. В этих районах сосредоточены основные запасы золота, алмазов и других полезных ископаемых и природных ресурсов. Практически вся эта обширная область находится в зоне распространения многолетнемерзлых пород, занимающих более 60% России. Климатические, геолого-гидрогеологические и горнотехнические условия месторождений, расположенных в многолетнемерзлых породах, весьма неоднородны и разнообразны, что осложняет организацию геологической разведки и проведение буровых работ. В этих регионах с суровым климатом требуются дополнительные затраты топливно-энергетических ресурсов, как для обеспечения технологического процесса, так и для создания благоприятных условий труда буровых бригад.

Бурение геологоразведочных скважин в многолетнемерзлых породах имеет специфические особенности, в основе которых лежит важнейшая роль температурного фактора. В результате теплового воздействия буровых растворов на лед, цементирующий минеральные частицы породы (в основном песка), связность и прочность последней резко снижается. Это приводит к возникновению осыпей и обвалов стенок скважины, т.е. является причиной осложнений и аварий. Все эти особенности снижают рост производительности и качество колонкового разведочного бурения в сложных природных условиях Крайнего Севера и северо-востока Сибири. Часть проблем решается применением технологии бурения геологоразведочных скважин с продувкой сжатым воздухом. Однако, в этом случае повышается энергоемкость бурения за счет применения компрессорных установок, мощность привода которых значительно больше чем у насосов, применяемых в аналогичных условиях. Кроме того, существенно возрастает влияние высокой температуры на выходе из компрессора, что требует эффективного охлаждения подаваемого в скважину воздуха. Таким образом, возникает необходимость решения актуальных задач, связанных с регулированием температурного режима циркулирующей промывочной среды, оценкой тепловой мощности, выделяемой на забое скважины, и повышением эффективности работы компрессора при бурении скважин с продувкой. <...>