Основная задача разведки месторождений — определение количества, качества и условий залегания полезного ископаемого. Количество полезного ископаемого оценивается в конечном счете размерами и формой залежи, а условия залегания характеризуются в основном элементами залегания самого тела или минерализованных (рудных) участков и зон, а также характером вмещающих пород и контактов залежи с ними. В связи с этим необходимо пересекать залежи скважинами в определенных местах как по падению (разведка на глубину), так и по простиранию (разведка по площади) с целью определения границ залежей, их формы и положения в пространстве.
При бурении скважин на разрезах обычно рекомендуется пересекать залежь скважиной с висячего бока по линии, близкой к нормальной мощности, получая угол встречи оси скважины с поверхностью залежи, примерно равный прямому (практически 50-60°), а также иметь выдержанные на глубине расстояния между скважинами. Вследствие искривления скважины не всегда пересекают залежи на одинаковом расстоянии друг от друга, несмотря на то, что на поверхности устья их располагаются строго по заданной сетке. Это приводит к необходимости сооружения дополнительных скважин. И чем сложнее геолого-структурные условия, чем меньше прибегают к методам направленного бурения скважин, тем больше в связи с этим будет затрачено средств на единицу разведанных запасов полезного ископаемого.
Таким образом, отклонение скважин от заданного направления приводит к снижению качества геологоразведочных работ и увеличению их стоимости, так как при сильно отклонившихся от проектного направления скважинах трудно решить поставленные задачи, а на их исправление затрачивается много средств. Особенно часто это происходит при разведке месторождений со сложными структурно-геологическими условиями, разбуриваемых по густой разведочной сетке на большой глубине. Если в таких условиях не применять средства направленного бурения скважин, непроизводительные затраты могут достигнуть очень больших величин. Поэтому приостанавливается разведка некоторых месторождений и убытки в таких случаях огромны.
Причинами такого положения могут явиться, проектирование и заложение скважин в направлении, несовпадающем с их естественным искривлением, и без учета степени последнего; несовпадение предполагаемых и фактических структурно-геологических условий; отсутствие или недостоверность данных о закономерностях и интенсивности искривления скважин в конкретных условиях; неточное проложение направления скважины на местности; неправильная установка станка и вращателя; нарушение основных правил забуривания и оборудования устья скважины; отсутствие систематического контроля за искривлением скважин и неиспользование средств регулирования искривления, а также другие причины, вызывающие отклонения скважин.
Для того чтобы привести забой скважины в заданную точку по наиболее рациональному профилю, практически всегда необходимо прибегать к определенным средствам либо борясь с нежелательным искривлением, либо усиливая его искусственно. Так осуществляется планомерное управление направлением скважины, при котором ось ее все время должна совпадать с проектным направлением, а забой должен приводиться в намеченную проектом точку. Такой процесс получил название направленного бурения скважин (рис. а).
Схемы пересечения рудной залежи одно- и многоствольными скважинами при направленном бурении
1, 2, 3, 3 — варианты расположения скважин; 1, 1 — возможные отклонения ствола скважины; О-О11 — одноствольные скважины; М1, М2 — многоствольные скважины; М10, М2О — основные стволы многоствольных скважин; М1Д1-М1Д4, М2Д1-М2Д4 — дополнительные стволы многоствольных скважин.
Кроме того, при направленном бурении можно прибегать к разведке залежей полезных ископаемых с помощью многоствольных скважин (рис. б), что дает большую экономию средств и времени за счет сокращения объема бурения скважин (в данном случае несколько сот метров), уменьшения перевозок буровой вышки, сокращения монтажных, демонтажных и вспомогательных работ и применения буровой установки для бурения вертикальных скважин вместо установки для бурения наклонных и т. д.
Учитывая значительное разнообразие условий залегания полезных ископаемых, можно представить себе довольно большое количество схем разведки с помощью скважин при направленном бурении. Это вопрос, естественно, тесно связан с методикой разведки. Новая методика разведки месторождений полезных ископаемых требует разработки и обоснования типовых профилей скважин с учетом возможностей их направленного бурения. Решить этот вопрос можно, только зная закономерности искривления скважин и учитывая требования методики разведки, а также технические и технологические возможности и экономическую целесообразность применения той или иной схемы.