WR400QS — это гусеничная полностью гидравлическая буровая установка для водяных скважин класса 400 м. Согласно материалам, её максимальная глубина бурения составляет 400 м, диаметр скважины — 105–325 мм, тяговое усилие — 22 т, максимальный крутящий момент системы вращения — 8000/4000 Н·м при максимальной частоте вращения 75/150 об/мин, и она напрямую поддерживает штанги длиной 6 м. При закупке важно оценивать не то, «достаточно ли велики 22 т и 8000 Н·м», а то, соответствуют ли они конкретному диаметру скважины, породам и возможностям комплектации.
I. Сначала раздельно рассмотрим две группы параметров: за что отвечают тяговое усилие и крутящий момент вращения
Тяговое усилие 22 т и крутящий момент 8000/4000 Н·м относятся к разным системам, и объекты их проверки также различаются.
- Тяговое усилие в основном используется для спуско-подъёмных операций, извлечения бурового инструмента и работы с обсадными трубами. Чем глубже скважина, тем больше собственный вес буровых штанг, трение о стенки скважины и вес обсадных труб, и тем важнее запас тягового усилия.
- Крутящий момент вращения в основном преодолевает сопротивление резания долота, трение на забое и сопротивление вращению бурового инструмента. Чем больше диаметр скважины и твёрже порода, тем выше требуемый крутящий момент.
- Частота вращения связана с крутящим моментом: 8000 Н·м соответствует максимальным 75 об/мин, 4000 Н·м — максимальным 150 об/мин. В материалах прямо указано, что низкая частота и высокий крутящий момент больше подходят для большого диаметра, твёрдых пород и высоких нагрузок, а более высокая частота вращения — для этапов бурения с относительно меньшим сопротивлением.
Эти две группы параметров не могут заменять друг друга. Если тягового усилия достаточно, но крутящего момента не хватает, бурение будет затруднено; если крутящего момента достаточно, но тягового усилия не хватает, подъём инструмента и работы с обсадными трубами будут ограничены.
II. Проверка крутящего момента и тягового усилия по диаметру скважины
Диапазон диаметров бурения WR400QS составляет 105–325 мм. При увеличении диаметра скважины увеличивается площадь кольцевого забоя, возрастают нагрузки на резание и удаление шлама, соответственно изменяется потребность в крутящем моменте. В материалах не приведены значения крутящего момента для каждого диаметра, поэтому нельзя делать выводы вроде «325 мм обязательно подходит для максимального крутящего момента». Перед закупкой следует чётко сообщить производителю планируемый диаметр скважины, чтобы он дал рекомендации по конфигурации с учётом типа долота, диаметра штанг и условий пород.
Диаметр скважины также влияет на удаление шлама и подачу воздуха. Указанные в материалах рабочее давление воздуха 1,2–3,5 МПа и расход воздуха 16–55 м³/мин позволяют использовать погружные пневмоударники серий среднего и высокого давления. Для большего диаметра достаточность производительности компрессора часто важнее, чем просто достижение значения давления. Иными словами, при проверке по диаметру нужно учитывать не только крутящий момент, но и совместно рассчитывать погружной пневмоударник, долото и производительность компрессора.
III. Выбор режима вращения по породам
WR400QS может использоваться для бурения погружным пневмоударником, а также поддерживает вращательное бурение с промывкой. Для разных грунтов выбор режима различается:
| Тип породы/грунта | Способ выполнения по материалам | Что проверять |
|---|---|---|
| Почвенный слой, глина, пески | Возможно вращательное бурение с промывкой | Циркуляция промывочной жидкости для крепления стенок, вынос шлама и поддержание диаметра |
| Выветрелые породы, известняк, песчаник, гранит | Можно применять погружной пневмоударник и долото | Твёрдость породы и диаметр определяют выбор пневмоударника; необходима стабильная подача воздуха и рациональное вращение |
| Зоны дробления и трещиноватые породы | Следует снизить скорость подачи и поддерживать непрерывную очистку скважины | Возможны обрушения, утечки воздуха и прихваты; требуются вспомогательные меры в зависимости от утечек и состояния стенок |
| Водоносные горизонты и зоны сильного водопритока | Корректировать подачу воздуха, очистку и способ установки обсадных труб | Подземные воды меняют удаление шлама и работу пневмоударника; следует фиксировать глубину водоносного горизонта |
С точки зрения логики выбора режима, твёрдые породы и большой диаметр требуют низкой частоты и высокого крутящего момента; на этапах бурения с меньшим сопротивлением можно использовать более высокую частоту вращения. В материалах также отмечено, что на площадке следует выбирать подходящий режим в зависимости от диаметра, бурового инструмента и изменений пород, избегая длительной работы на одной фиксированной частоте вращения.
IV. Для какой глубины и каких операций подходит тяговое усилие 22 т
В материалах указано, что WR400QS обеспечивает тяговое усилие 22 т, что заметно выше, чем у обычных малых и средних буровых установок для водяных скважин. С увеличением глубины возрастают собственный вес штанг, трение о стенки и вес обсадных труб, поэтому большая тяговая способность благоприятна для нормальных спуско-подъёмных операций, извлечения инструмента и работы с обсадными трубами. Для проектов водяных скважин класса 300–400 м штанги длиной 6 м уменьшают число наращиваний, но одновременно означают, что каждая штанга тяжелее, и система подъёма должна покрывать эти веса и трение.
Однако в материалах также подчёркивается, что при прихватах, сужении ствола или обрушении стенок следует в первую очередь решать проблему очисткой и корректировкой технологии, а не полагаться только на максимальное тяговое усилие для вытягивания. Это легко упустить при закупочной оценке: тяговое усилие — это верхний предел возможности, а не безусловная гарантия того, что на площадке можно извлечь любой застрявший инструмент.
V. Возможности комплектации определяют, можно ли реально реализовать параметры
В материалах перечислена основная информация о комплектации WR400QS:
- Осевое давление 4 т, скорость быстрой подачи 56 м/мин, скорость быстрого подъёма 29 м/мин;
- Двигатель Weichai мощностью 103 кВт;
- Вспомогательная лебёдка 1,5 т для перемещения пневмоударника, штанг, инструмента для обсадных труб и т. п.;
- Скорость передвижения на гусеницах около 3 км/ч, максимальный угол подъёма ориентировочно 21°;
- Ход гидравлических аутригеров 1,6 м;
- Общая масса машины около 8,6 т, габаритные размеры около 6,25 × 1,7 × 2,39 м;
- По проекту возможна комплектация шламовым насосом, центробежным насосом, генератором и пенным насосом.
Это показывает, что тяговое усилие 22 т и двухрежимный крутящий момент — лишь часть возможностей всей установки. При бурении погружным пневмоударником производительность и давление компрессора, тип долота напрямую влияют на проходку; при вращательном бурении с промывкой шламовый насос и система циркуляции влияют на крепление стенок и удаление шлама; в породах с сильными утечками воздуха может потребоваться пенная помощь. Перед закупкой следует включить в проверку планируемую технологию, комплектное оборудование и расходные материалы.
VI. Данные об условиях работы, которые нужно уточнить у производителя перед закупкой
В материалах не приведены эффективность бурения или скорость проходки WR400QS для конкретного диаметра и конкретных пород, поскольку реальная скорость проходки по породам зависит от грунта, долота, погружного пневмоударника и возможностей компрессора. Поэтому при запросе цены заказчику следует подготовить следующую информацию:
- Планируемая глубина и диаметр скважины, особенно необходимость приближения к верхнему пределу 325 мм;
- Толщина верхнего покрывающего слоя и типы пород для определения сочетания вращательного бурения с промывкой и бурения погружным пневмоударником;
- Наличие зон дробления, трещин или сильного водопритока, а также необходимость пены, обсадных труб и других мер;
- Планируемый диаметр штанг (в материалах рекомендуются 89 / 102 мм) и длина штанг;
- Давление и производительность комплектного компрессора, модель погружного пневмоударника и типоразмер долота;
- Условия транспортировки, несущая способность площадки и маршрут перебазирования, поскольку общая масса машины около 8,6 т.
Если проект требует качественных образцов керна, в материалах прямо указано, что следует использовать специальную колонковую буровую установку; назначение WR400QS — строительство водяных скважин и общее гидрогеологическое бурение. Чёткое подтверждение этой границы при закупке поможет избежать несоответствия оборудования целям проекта.
В целом тяговое усилие 22 т и двухрежимный крутящий момент 8000/4000 Н·м у WR400QS обеспечивают базовую возможность строительства водяных скважин класса 400 м, но диаметр скважины, породы, производительность компрессора и сочетание технологий являются ключом к тому, подходит ли конфигурация. Итоговая эффективность бурения, глубина и результат завершения скважины должны определяться фактическими условиями на площадке; конкретные значения конфигурации, не охваченные материалами, необходимо уточнять у производителя.