Две буровые установки для водяных скважин с номинальной глубиной 500 м при одинаковом положении скважины и одинаковом диаметре могут не обладать одинаковой способностью пробурить скважину. Глубина бурения — это описание верхнего предела возможностей оборудования, а то, удастся ли фактически достичь целевой глубины, пробурить скважину и успешно завершить её обустройство, в большей степени зависит от трёх других параметров: усилия подъёма, крутящего момента вращения и подачи грязевого насоса. Каждый из них ограничивает свой этап работ, и только вместе они образуют реальные технологические границы буровой установки.
Нижеприведённая информация основана на проверенных данных о продукции с нашего сайта и лишь объясняет значение параметров и их ограничивающие взаимосвязи, не приводя необоснованных диапазонов соответствия. Конкретные выводы о соответствии для разных глубин, диаметров и геологических условий требуют поэтапной проверки у производителя с учётом условий проекта.
Три параметра помимо глубины бурения и их назначение
Усилие подъёма: отвечает за то, можно ли спустить и поднять буровой инструмент
Чем глубже скважина, тем больше собственный вес бурильной колонны и тем выше трение о стенки скважины. Усилие подъёма в первую очередь ограничивает нормальный спуск и подъём бурового инструмента, а во вторую — влияет на запас для обработки аварийных ситуаций, таких как прихват, обвал породы, присыпка инструмента. Согласно данным нашего сайта, усилие подъёма WR500RC-CS3 составляет 25 т, WR500RCE — 300 кН, WR600RC-CS3 — 29 т. При одинаковом классе оборудования 500 м значения усилия подъёма различаются, что связано с комплектацией установки и способом использования двухстенных или одностенных бурильных труб.
Недостаточное усилие подъёма проявляется не столько в невозможности бурить, сколько в недостаточной способности обрабатывать осложнения: увеличивается число наращиваний, сужается окно для ликвидации аварий, ограничивается спуск обсадных труб. При выборе оборудования рассматривать усилие подъёма отдельно более осмысленно, чем смешивать его с глубиной бурения.
Крутящий момент вращения: отвечает за диаметр скважины и адаптацию к геологическим условиям
Крутящий момент вращения напрямую связан с диаметром скважины. Чем больше диаметр, тем больше площадь разрушения и тем выше требуемый момент. Твёрдые породы и участки с высоким трением также требуют более высокого момента на низких оборотах. Двухрежимная конфигурация вращения, встречающаяся в данных нашего сайта, является отправной точкой для понимания этого параметра: максимальный крутящий момент WR600RC-CS3 составляет 12000 / 6000 Н·м при скорости вращения 75 / 150 об/мин; WR500RC-CS3 — 10000 / 5000 Н·м при 75 / 150 об/мин; WR500RCE — 8000–12000 Н·м при 40–160 об/мин.
Режим низкой скорости и высокого момента используется для больших диаметров, высокого сопротивления и твёрдых пород, а более высокая скорость — для стабильных пород с меньшей нагрузкой. Само наличие двух режимов говорит о том, что одного значения момента недостаточно для описания работы оборудования на разных участках скважины; условия переключения необходимо уточнять у производителя при закупке.
Подача грязевого насоса: отвечает за вынос шлама и стабильность стенок скважины
Подача грязевого насоса влияет на непрерывный вынос бурового шлама из устья скважины, а также на стабильность стенок. При недостаточной подаче на забое скапливается шлам, происходит повторное дробление, а стенки скважины могут потерять устойчивость из-за недостаточной способности бурового раствора укреплять их. В данных указано, что WR500RC-CS3 может комплектоваться грязевым насосом, центробежным насосом, генератором и пенным насосом, что говорит о том, что насосный агрегат подбирается в зависимости от технологии и геологических условий, а не является фиксированной комплектацией.
Особо следует различать: эрлифтная обратная циркуляция и прямая циркуляция бурового раствора предъявляют разные требования к насосу и компрессору. Эрлифтная обратная циркуляция использует сжатый воздух для создания обратного потока во внутренней трубе, а прямая циркуляция бурового раствора зависит от подачи и давления грязевого насоса. В данных для WR500RCE рекомендуемое рабочее давление воздуха составляет 1,7–3,5 МПа, расход воздуха 17–42 м³/мин, для WR600RC-CS3 — 1,6–6 МПа, 16–75 м³/мин. Эти цифры описывают требования пневматической технологии и не могут напрямую применяться для оценки подачи насоса при прямой циркуляции бурового раствора.
Что означает одинаковая глубина бурения при разных конфигурациях
Сравнение опубликованных параметров трёх установок с нашего сайта позволяет наглядно понять, что «одинаковая глубина бурения не означает одинаковую конфигурацию».
| Модель | Макс. глубина бурения | Диапазон диаметров | Усилие подъёма | Крутящий момент | Пневматические параметры |
|---|---|---|---|---|---|
| WR500RCE | 500 м | 140–400 мм | 300 кН (подача 150 кН) | 8000–12000 Н·м, 40–160 об/мин | 1,7–3,5 МПа, 17–42 м³/мин |
| WR500RC-CS3 | 500 м | 105–400 мм | 25 т (осевое давление 7 т) | 10000 / 5000 Н·м, 75 / 150 об/мин | 1,6–6 МПа, 16–55 м³/мин |
| WR600RC-CS3 | 600 м | 105–450 мм | 29 т | 12000 / 6000 Н·м, 75 / 150 об/мин | 1,6–6 МПа, 16–75 м³/мин |
Таблица не предназначена для определения того, какая установка лучше, а лишь показывает, что даже при близких классах глубины бурения усилие подъёма, диапазоны крутящего момента и пневматические потребности образуют отдельные цепочки параметров. При закупке извлечение любого из них для отдельного сравнения может привести к односторонним выводам.
При каких условиях три параметра чаще становятся узким местом
- Диаметр скважины велик, а крутящий момент недостаточен: для больших диаметров в твёрдых породах требуется низкая скорость и высокий момент; если оборудование работает только на высокой скорости, нагрузка на вращение может достичь предела.
- Глубина скважины близка к номинальной, а запаса усилия подъёма не хватает: на больших глубинах собственный вес бурильной колонны велик, и с учётом трения нормальный спуск и подъём могут занимать большую часть усилия подъёма, сокращая возможности для ликвидации аварий.
- Способность выноса шлама отстаёт от проходки: в данных прямо указано, что при недостаточном расходе воздуха компрессора типичными проявлениями являются уменьшение и задержка выхода образцов, накопление шлама на забое. Верхний предел расхода воздуха WR600RC-CS3 составляет 75 м³/мин, что выше, чем 55 м³/мин у WR500RC-CS3, и это напрямую связано с большей длиной пути выноса образцов при глубине 600 м.
- Рыхлый покровный слой и твёрдые породы в одной скважине: данные показывают, что обе модели RC поддерживают вращательное бурение с промывкой, что позволяет сначала укрепить верхний рыхлый интервал с помощью бурового раствора и обсадных труб, а затем перейти на RC или DTH. В этом случае подачу насоса, обсадные трубы и порядок переключения технологий необходимо согласовывать вместе, а не смотреть только на параметры основного агрегата.
Что конкретно необходимо уточнить у производителя при закупке
Имеющиеся данные нашего сайта позволяют понять значения и смысл параметров, но не дают рациональных диапазонов соответствия усилия подъёма, крутящего момента и подачи насоса для разных глубин и диаметров скважин. Следующие вопросы относятся к областям, не охваченным данными, и должны быть чётко поставлены производителю на этапе закупки:
- Каковы рекомендуемые диапазоны соответствия усилия подъёма, крутящего момента и подачи насоса/расхода воздуха для заданной комбинации глубины, диаметра и пород, и на чём основаны эти рекомендации.
- При каких условиях участков скважины переключаются двухрежимные значения крутящего момента и каковы практические критерии переключения на месте.
- Какие изменения требований к насосу, компрессору, буровому инструменту и устьевому оборудованию возникают при переключении одной и той же установки между прямой циркуляцией бурового раствора и эрлифтной обратной циркуляцией.
- При выборе грязевого, центробежного или пенного насоса какая конфигурация соответствует разным комбинациям пород и есть ли чёткий перечень комплектации.
- Фактическая глубина бурения меняется в зависимости от диаметра, веса бурильных труб, мощности компрессора и пород; при каких условиях рассчитывалась номинальная глубина бурения.
Глубина бурения — это отправная точка выбора, а не конечная. Только проверив усилие подъёма, крутящий момент и подачу насоса или расход воздуха в одной таблице с диаметром и глубиной скважины, можно на этапе закупки определить, сможет ли оборудование охватить все типы скважин проекта, а не только самый благоприятный.