WRTR1000 поддерживает прямую промывку глинистым раствором, воздушную пену, погружной пневмоударник DTH и опциональную обратную циркуляцию с воздушным подъёмом. Выбор из четырёх технологий основан не на предпочтениях к оборудованию, а на том, можно ли эффективно разрушить породу в текущем интервале, стабильно вынести шлам на поверхность и сохранить стенки скважины. При выборе сначала определяют тип породы, затем проверяют необходимые условия для соответствующей технологии.
Сначала рассмотрим, какие возможности для переключения технологий даёт базовая установка
WRTR1000 — это прицепная буровая установка с вращательным столом для водозаборных скважин глубиной до 1000 м. На прицепном шасси интегрированы независимый дизельный привод, вращательный стол с крутящим моментом 25 кН·м, гидравлическая телескопическая мачта K-типа грузоподъёмностью 60 т, двойная лебёдка, буровой насос BW1200/7 большой производительности и вспомогательный генератор мощностью 50 кВт. Максимальный крутящий момент вращательного стола 25 кН·м, четыре скорости: 37 / 52 / 84 / 145 об/мин; общая высота мачты 19,5 м, полезная высота 18,482 м, максимальная нагрузка 60 т; максимальный диаметр проходного отверстия вращательного стола 660 мм. Эти параметры составляют основу вращения, подъёма и циркуляции, общую для всех четырёх технологий.
Следует учитывать, что максимальная глубина бурения 1000 м — это позиционирование всей установки; фактическая глубина должна определяться с учётом диаметра скважины, бурового инструмента, геологии, способа циркуляции и проекта заканчивания, и её нельзя напрямую применять ко всем комбинациям технологий по номиналу.
Прямая промывка глинистым раствором: обычный выбор для глин, пылеватых и мягких пород
В глинах, пылеватых и других мягких породах можно применять прямую промывку глинистым раствором, стабилизируя стенки скважины свойствами раствора и вынося шлам на поверхность. Буровой насос BW1200/7 с максимальным давлением 7 МПа и производительностью 1200 л/мин подходит для выноса шлама, укрепления стенок, охлаждения долота и контроля давления в скважине при прямой промывке на больших глубинах. С увеличением глубины возрастают сопротивление циркуляции и расстояние транспортировки шлама, поэтому насос большой производительности помогает поддерживать стабильный возврат раствора.
В глинистых слоях следует предотвращать засаливание долота и ухудшение возврата раствора; можно улучшить условия бурения, регулируя частоту вращения, тип долота и свойства раствора. При входе в песчаные и гравийные слои рыхлые породы склонны к обрушению, поглощению раствора и расширению ствола, может потребоваться временная обсадная колонна или ступенчатый спуск обсадных труб; проходное отверстие вращательного стола 660 мм и грузоподъёмность мачты 60 т обеспечивают пространство для работ с обсадными трубами, но конкретное число ступеней всё равно определяется проектом по геологии.
Воздушная пена: для сухих, поглощающих интервалов или при недостаточном выносе шлама
Бурение с воздушной пеной может быть эффективно на некоторых сухих, поглощающих интервалах или участках, где требуется улучшить вынос шлама. Это не универсальная замена прямой промывке глинистым раствором; концентрация пены, расход воздуха и способ подачи должны корректироваться в зависимости от глубины, диаметра скважины и проницаемости пород, нельзя применять единые параметры для всех условий.
На этапе закупки следует уточнить у производителя: требуемый диапазон давления и производительности компрессора, тип пенообразователя и оборудование для его подачи, способ герметизации устья и контроля выноса шлама, а также фактическую применимость данной технологии на целевой глубине. В существующих материалах по установке конкретные параметры не указаны, эти пункты необходимо подтверждать при запросе предложения.
Погружной пневмоударник DTH: способ бурения в монолитных крепких породах
При входе в относительно монолитные крепкие породы можно использовать подходящий компрессор, погружной пневмоударник и долото для бурения DTH. В глубоких скважинах по крепким породам следует уделять особое внимание возможностям компрессора, смазке пневмоударника и состоянию выноса шлама; если буровая мелочь не удаляется своевременно, эффективность бурения заметно снижается.
При выборе необходимо проверить, соответствуют ли давление и расход воздуха компрессора модели планируемого пневмоударника и диаметру скважины, типоразмерный ряд пневмоударника и долота, а также вспомогательные условия для смазки и выноса шлама. В материалах по установке конкретные параметры компрессора не указаны, эту часть нужно уточнять отдельно для диаметра и глубины интервала крепких пород.
Обратная циркуляция с воздушным подъёмом: опциональная технология, требует двойных бурильных труб и условий для отбора проб
WRTR1000 может быть опционально оснащена обратной циркуляцией с воздушным подъёмом для проектов, где требуется быстрый вынос шлама или отбор проб буровой мелочи. Это опциональный способ бурения, а не специализированная установка RC для разведки; если проект предъявляет чёткие требования к представительности и качеству разделения проб, следует одновременно предусмотреть соответствующие двойные бурильные трубы, воздушную систему и оборудование для отбора проб. То есть выбор этой технологии не означает, что установка автоматически обладает достаточной способностью к отбору проб; сопутствующий инструмент и процедура отбора должны быть включены в объём закупки.
Смешанные породы: комбинировать по интервалам, а не использовать одну технологию на всю скважину
Глубокие скважины часто пересекают глины, пески, гравий, выветрелые породы и коренные породы. WRTR1000 может на верхних рыхлых слоях использовать глинистую циркуляцию и обсадные трубы, а при входе в скальные породы переключаться на DTH или воздушную пену. Такая комбинация снижает потребность в частой замене буровой установки из-за несоответствия одной технологии изменению пород, но переключение технологий означает одновременную подготовку глинистой системы, воздушной системы и соответствующего бурового инструмента; перед закупкой следует чётко составить порядок технологий по интервалам и перечень комплектации.
При входе в сильные водоносные горизонты и условия с высоким притоком воды необходимо также корректировать способ циркуляции, программу обсадки и технологию очистки скважины в зависимости от водопритока. Конечная цель строительства глубокой водозаборной скважины — не просто достижение глубины, а формирование стабильных стенок и эффективное использование водоносного горизонта; проектирование фильтров, водозадерживающих элементов и типа насоса также важно.
Сравнительные ключевые моменты выбора по породам
| Порода или условия | Возможная технология | Что проверить при закупке |
|---|---|---|
| Глины, пылеватые, мягкие породы | Прямая промывка глинистым раствором | Соответствие производительности и давления бурового насоса планируемой глубине; тип долота и диапазон частот вращения |
| Рыхлые пески, гравийные слои | Прямая промывка глинистым раствором с временной или ступенчатой обсадкой | Число ступеней обсадных труб и порядок спуска; меры против обрушения и поглощения раствора |
| Сухие, поглощающие интервалы или затруднённый вынос шлама | Воздушная пена | Параметры компрессора, пенообразователь и оборудование для подачи, способ герметизации устья |
| Сильно выветрелые, разрушенные породы | Вращательное бурение или переключение на воздушную пену в зависимости от возврата раствора | Схема использования четырёх скоростей при различном сопротивлении |
| Монолитные крепкие породы | Погружной пневмоударник DTH | Соответствие давления и расхода воздуха компрессора диаметру скважины; условия смазки и выноса шлама пневмоударника |
| Требуется быстрый вынос шлама или отбор проб буровой мелочи | Опциональная обратная циркуляция с воздушным подъёмом | Комплектность двойных бурильных труб, воздушной системы, оборудования для отбора проб; требования к представительности проб |
Что необходимо подтвердить у производителя перед закупкой
- Фактически достижимый диапазон глубины при сочетании целевой глубины, диаметра скважины и планируемой технологии, а также требуемый диаметр бурильных труб (опционально 89 / 114 / 127 мм).
- Спецификации компрессора, необходимого для воздушной пены и DTH; в существующих материалах по установке конкретные параметры не указаны, их нужно уточнять отдельно для крепких пород или поглощающих интервалов.
- Входит ли в объём поставки при выборе опции обратной циркуляции с воздушным подъёмом соответствующее оборудование: двойные бурильные трубы, воздушная система и оборудование для отбора проб.
- Порядок переключения технологий по интервалам в смешанных породах и перечень бурового инструмента, циркуляционных материалов и расходников для каждой технологии.
- Факторы, связанные с проектом заканчивания: обсадные трубы, фильтры, водозадерживающие элементы и тип насоса — они не определяются только моделью буровой установки.
Если проект требует непрерывного высококачественного керна, следует выбирать специализированную колонковую буровую установку; WRTR1000 подходит для гидрогеологических исследований и общего глубокого геологического бурения, позволяя судить об изменении пород по шламу, возврату раствора, водопритоку и реакции бурения, но не является керноотборным оборудованием. При транспортировке также необходимо заранее проверить ширину дорог, грузоподъёмность мостов, радиус поворота и ограничения по высоте.