Двухрежимный крутящий момент WR600S нельзя сводить к простому правилу «для большого диаметра — 12000 Н·м, для малого — 6000 Н·м». Согласно данным, два диапазона составляют 12000/6000 Н·м при максимальной частоте вращения 90/180 об/мин; выбор определяется совокупной нагрузкой на вращение, складывающейся из диаметра скважины, сопротивления породы, массы бурового инструмента и трения в скважине, а не одним лишь числом диаметра. При закупке сначала следует определить основной диапазон диаметров и основные типы пород, а затем проверить, способен ли силовой вертлюг поддерживать стабильное вращение на требуемой частоте.
Сначала рассмотрим соответствие между диапазонами крутящего момента и частотой вращения WR600S
В данных указан максимальный крутящий момент 12000/6000 Н·м, причём два диапазона соответствуют максимальной частоте вращения 90 об/мин и 180 об/мин. Это важнейшее соотношение при закупке: при повышении крутящего момента доступная частота вращения снижается, и нельзя одновременно понимать возможности оборудования как максимальный крутящий момент и максимальную частоту вращения.
| Режим работы | Макс. крутящий момент | Соответствующая макс. частота вращения | Область применения по данным |
|---|---|---|---|
| Низкая скорость, высокий момент | 12000 Н·м | 90 об/мин | Большой диаметр, твёрдые породы, участки с высоким трением |
| Повышенная частота вращения | 6000 Н·м | 180 об/мин | При малом сопротивлении или лёгкой нагрузке на инструмент |
В реальном бурении следует динамически регулировать режим с учётом долота, погружного пневмоударника, выноса шлама и нагрузки на вращение, а не фиксированно использовать один диапазон. В данных не приведены рекомендуемые диапазоны для каждого диаметра скважины; если на этапе закупки требуется распределить диапазоны по конкретным диаметрам, это необходимо уточнить у производителя.
Оценка по диаметру скважины: в диапазоне 105–400 мм нагрузка различается существенно
Диаметр бурения WR600S составляет 105–400 мм. Чем больше диаметр, тем больше площадь разрушения породы на забое и объём выносимого шлама, что в твёрдых породах или на участках с высоким трением сильнее повышает сопротивление вращению. Поэтому участки большого диаметра больше соответствуют низкоскоростному высокомоментному режиму, а участки малого диаметра при малом сопротивлении или лёгкой нагрузке на инструмент могут рассматриваться для повышенной частоты вращения.
- При верхнем пределе диаметра 400 мм следует с учётом твёрдости породы проверить, не потребуется ли длительно полагаться на диапазон 12000 Н·м и достаточна ли доступная в этом диапазоне частота вращения для выноса шлама и механической скорости.
- При диаметре около 105 мм нельзя сразу предполагать обязательное использование диапазона 6000 Н·м — необходимо учитывать степень трещиноватости породы, трение буровых штанг из-за глубины скважины и типоразмер погружного пневмоударника.
- В одной скважине может применяться многоступенчатая конструкция диаметров; при закупке следует отдельно указать планируемое забуривание, конечный диаметр и диаметры каждого интервала, чтобы производитель мог оценить распределение диапазонов крутящего момента.
В данных нет таблицы соответствия между различными диаметрами и диапазонами, поэтому при обсуждении выбора оборудования следует предоставлять основные интервалы диаметров и соответствующие породы, а не только один диапазон диаметров.
Оценка по породам: различия между твёрдыми, выветрелыми породами и покровными отложениями
Гранит, известняк, песчаник и другие относительно монолитные твёрдые породы
В данных указано, что при входе в относительно монолитные твёрдые породы можно применять бурение погружным пневмоударником со средним и высоким давлением воздуха; в твёрдых породах необходимо обеспечивать смазку пневмоударника, стабильный расход воздуха и своевременный вынос шлама. Участки твёрдых пород — один из основных случаев использования низкоскоростного высокомоментного диапазона 12000 Н·м. Если вынос шлама заметно снижается, крутящий момент растёт или давление воздуха колеблется, следует своевременно промыть скважину и проверить состояние долота и пневмоударника, а не просто увеличивать параметры вращения.
Выветрелые породы и перемежающиеся мягко-твёрдые грунты
В выветрелых породах механическая скорость часто выше, но стенки скважины склонны к обрушению и сужению; в перемежающихся мягко-твёрдых породах крутящий момент и сопротивление подаче часто меняются. В таких породах необходимо своевременно регулировать вращение, подачу и частоту очистки скважины; при закупке следует уточнить, как переключение двух режимов реализуется на практике. В данных не указано время переключения или порядок действий.
Почвенный слой, глины, пески и песчано-гравийные покровные отложения
WR600S поддерживает вращательное бурение с промывкой. В верхних почвенных слоях, глинах, песках и песчано-гравийных отложениях приоритет следует отдавать стабилизации скважины, выносу шлама и защите стенок; можно использовать промывочную жидкость, обсадные трубы или другие методы крепления, а после входа в более устойчивые породы переходить на DTH-бурение погружным пневмоударником. Сопротивление вращению в покровных отложениях обычно ниже, чем в монолитных твёрдых породах, но выбирать диапазон только по названию породы нельзя — необходимо учитывать фактический вынос шлама и нагрузку на вращение.
Трещины, зоны дробления и поглощающие воздух породы
В зонах дробления возможны обрушения, сужение ствола, утечки воздуха и прихваты. При бурении следует снижать слишком быструю подачу, поддерживать непрерывную очистку скважины и в зависимости от условий применять пену или обсадные трубы. В данных отмечено, что при серьёзных потерях воздуха следует оценить трещины и пустоты, а не просто повышать давление компрессора. Для таких интервалов выбор диапазона должен исходить из предотвращения прихватов и поддержания очистки скважины; конкретные параметры определяются на месте.
Условия комплектации влияют на фактический выбор диапазона крутящего момента
Диапазон крутящего момента не является изолированным параметром. WR600S оснащён двигателем Cummins 132 кВт, усилием подъёма 35 т, осевым давлением 6 т, диаметром буровых штанг 89/102 мм и длиной штанги 6 м. При бурении скважин 600-метрового класса масса буровых штанг, нагрузка на резьбовые соединения и трение о стенки скважины заметно возрастают; на фактическую нагрузку вращения влияют типоразмер, материал и прочность соединений штанг, типоразмер погружного пневмоударника и основной диаметр скважины.
- Для DTH-бурения погружным пневмоударником рекомендуемое рабочее давление составляет 1,2–3,5 МПа, расход воздуха 16–55 м³/мин. При увеличении глубины скважины, диаметра, твёрдости пород или высоты над уровнем моря фактически требуемый расход может возрасти, поэтому компрессор необходимо подбирать индивидуально под проект.
- Усилие подъёма 35 т облегчает нормальные спуско-подъёмные операции, извлечение погружного пневмоударника и часть работ с обсадными трубами. Если сопротивление при подъёме внезапно становится аномальным, сначала следует очистить скважину и оценить состояние стенок, а не пытаться решить проблему напрямую максимальным усилием подъёма.
- Скорость передвижения на гусеницах около 3 км/ч, максимальный угол подъёма ориентировочно 21°, масса машины около 12,5 т. Условия перебазировки влияют на организацию непрерывных работ после прибытия оборудования, но не определяют напрямую диапазон крутящего момента.
Информация об условиях, которую следует подготовить перед закупкой
Для обсуждения с производителем применимости диапазонов 12000/6000 Н·м рекомендуется предоставить следующую информацию: планируемая глубина скважины и конечный диаметр, длина интервалов каждого диаметра, основные типы пород и их монолитность, использование DTH-пневмоударника и его типоразмер, расход и рабочее давление компрессора, типоразмер буровых штанг, необходимость работы с обсадными трубами, местная высота над уровнем моря и гидрогеологические условия.
В данных не приведена таблица рекомендуемых диапазонов крутящего момента для сочетаний различных пород и диаметров, а также данные о механической скорости для каждого диапазона. Ориентировочная механическая скорость бурения составляет 10–35 м/ч, но фактическая скорость в реальных породах зависит от твёрдости пласта, диаметра скважины, погружного пневмоударника, расхода компрессора и метода работы. Поэтому на этапе закупки не следует требовать от производителя гарантий механической скорости в фиксированном диапазоне; вместо этого нужно чётко описать геологические условия и комплектацию оборудования, чтобы производитель подтвердил, смогут ли крутящий момент и частота вращения силового вертлюга охватить основные условия.
Вопросы, требующие дополнительного уточнения
- Способ переключения, условия переключения и эксплуатационные ограничения диапазонов 12000 Н·м и 6000 Н·м в данных не указаны.
- Рекомендуемое распределение диапазонов для сочетаний различных диаметров и пород в данных не представлено.
- Способность двухрежимного крутящего момента к продолжительной работе и тепловыделение при глубине скважины 600 м в данных не приведены.
- Необходимые для конкретного проекта расход компрессора, материал буровых штанг и типоразмер погружного пневмоударника следует уточнять отдельно с учётом геологических данных.
Двухрежимный крутящий момент WR600S сам по себе является рабочим параметром, но при закупке решение должно основываться на основном диапазоне диаметров и основном сопротивлении пород проекта. Для проектов с большим диаметром, преобладанием твёрдых пород или высоким трением в скважине на этапе запроса цен важнее указать доступную частоту вращения в диапазоне 12000 Н·м и условия комплектации; для проектов с малым диаметром и низким сопротивлением пород следует подтвердить, сможет ли диапазон 6000 Н·м обеспечить планируемую механическую скорость. При отсутствии геологических данных и данных о комплектации не следует судить о пригодности оборудования только по цифрам крутящего момента.