Задача проверки глубинных аномалий обычно начинается с рудопроявления или аномалии на малой глубине. После выявления минерализации, изменённых пород или структур на малой глубине проект должен продолжить прослеживание их распространения на глубину и определить, продолжается ли аномалия, выклинивается или затухает. Целевая глубина таких скважин часто начинается от нескольких сотен метров, а расположение скважин довольно рассредоточено, поэтому такие работы часто поручают обратноциркуляционному (RC) способу — с помощью непрерывного отбора шлама быстро создают глубинные контрольные точки, а затем решают, нужно ли сгущать сеть колонковыми скважинами в ключевых местах.
Если считать «нужно пробурить 600 м» единственным условием, можно упустить именно те факторы, которые реально ограничивают производство работ. В статье на примере опубликованных параметров WR600RC задача проверки глубинных аномалий разбита на пять групп оборудования, которые можно проверить по пунктам. Все числовые значения взяты из материалов данной модели; неохваченные части перечислены отдельно и не являются выводом для выбора модели.
Условие 1: бурильную колонну уровня 600 м должно быть кому принять
Максимальная глубина бурения WR600RC составляет 600 м. С увеличением глубины скважины собственный вес двухстенных RC-штанг и трение о стенки скважины одновременно возрастают; спуско-подъёмные операции, извлечение бурового инструмента и частичная работа с обсадными трубами ложатся на одну и ту же систему подъёма. Усилие подъёма данной модели — 29 т.
Этот пункт соответствует не одному статическому числу, а нескольким операциям: плавность обычных спуско-подъёмных операций, возможность безопасного извлечения бурового инструмента при заклинивании, насколько коротким может быть вспомогательное время при смене долота на глубоком участке. В материалах также указано, что при постоянно аномальном сопротивлении подъёму следует в первую очередь оценивать и устранять причину через очистку скважины и состояние ствола, а не пытаться вытянуть инструмент максимальным усилием. То есть 29 т — это верхний предел возможности, а не средство для ликвидации аварий в скважине.
Усилие подъёма лебёдки 2,5 т используется для перемещения RC-молота, бурильных труб, инструмента для обсадных труб и других полевых принадлежностей. В глубоких скважинах буровой инструмент тяжелее, и этот пункт влияет на трудоёмкость и темп вспомогательных работ, отличаясь по назначению от основной системы подъёма.
Условие 2: диаметр скважины и породы определяют, какой крутящий момент использовать
Диаметр бурения данной модели — 105–450 мм, крутящий момент вращения — 12000 / 6000 Н·м, что соответствует максимальной частоте вращения 75 / 150 об/мин. Низкая скорость и высокий крутящий момент подходят для большого диаметра, крепких пород и участков с высокой нагрузкой; высокоскоростной режим — для устойчивых пород с меньшим сопротивлением.
Типичная комбинация при проверке глубинных аномалий: верхний покровный слой бурят большим диаметром, после входа в устойчивые породы диаметр уменьшают и продолжают бурение. При изменении диаметра меняется и вращательная нагрузка, поэтому режим нужно корректировать соответственно. В материалах указано, что при RC-бурении следует одновременно контролировать вращение, удар и возврат пробы, поддерживая их согласованность — по одному значению крутящего момента нельзя судить, подходит ли режим для данного участка скважины.
Что касается угла бурения, оборудование поддерживает 45° и 90°. 90° используется для обычных вертикальных скважин, 45° больше подходит для наклонного пересечения наклонных рудных тел, жил и разломных зон. При проверке глубинных аномалий угол скважины часто напрямую связан с залеганием рудного тела и должен определяться проектом разведки, а не выбираться по умолчанию как вертикальный.
Условие 3: помимо давления подачи воздуха важна непрерывность возврата пробы
Рекомендуемое рабочее давление данной модели — 1,6–6 МПа, расход воздуха — 16–75 м³/мин. RC-бурение уровня 600 м не только приводит в действие забойный инструмент, но и должно возвращать шлам по внутренней трубе на поверхность; при увеличении глубины, диаметра, высоты над уровнем моря и твёрдости пород требуемый эффективный расход воздуха обычно также возрастает. Поэтому давление и производительность компрессора — это отдельное от основной машины условие.
Что легче упустить, чем параметры, — это непрерывность возврата пробы. На площадке следует постоянно наблюдать за объёмом возврата, размером частиц, цветом и изменением влажности; если проба внезапно уменьшается, возврат запаздывает или явно наблюдается перепутывание проб, следует проверить герметичность бурильных труб, канал возврата, выход компрессора и наличие утечек воздуха в скважине. Ценность проверки глубинных аномалий заключается в непрерывных пробах шлама, отобранных по интервалам глубины; как только возврат пробы прерывается, геологическая интерпретация этого интервала теряет основание.
С возвратом пробы связано управление отбором проб. На площадке следует собирать пробы через фиксированные интервалы проходки и записывать номер скважины, номер пробы, начальную и конечную глубину и аномальные ситуации. Для рудных проб, отправляемых в лабораторию, следует также в соответствии с системой контроля качества проекта предусматривать повторные, стандартные и холостые пробы. Буровая установка отвечает за получение пробы, но качество данных зависит и от самого процесса отбора проб.
Условие 4: предпосылки обработки зон дробления и покровных отложений
Скважины проверки глубинных аномалий часто пересекают несколько типов пород. В материалах указано, что WR600RC поддерживает RC-бурение и обычное DTH-бурение погружным молотом, а также промывочный способ вращательного бурения.
- Монолитные крепкие породы (гранит, известняк, песчаник и т. п.): в зависимости от необходимости получения геологических проб можно выбирать RC или обычный DTH.
- Рыхлые покровные отложения — почвенный слой, пески, гравий: не всегда подходят для прямого высоконапорного RC-бурения; можно сначала стабилизировать скважину промывочным вращательным бурением, а после входа в устойчивые породы переключиться на RC или DTH.
- Разломные зоны дробления и трещиноватые породы: легко вызывают обрушение стенок, утечки воздуха и аномалии возврата пробы; после входа в такие интервалы следует снизить слишком быструю проходку, поддерживать непрерывную очистку скважины и наблюдать за изменением давления; при сильных утечках воздуха необходимо применять пенные растворы, обсадные трубы или другие методы.
Этим трём типам пород соответствуют не одни и те же параметры; на этапе проектирования скважин следует рассматривать колонку пород вместе с технологическим маршрутом, а не переключаться временно после прибытия на площадку.
Условие 5: организация площадки для машины массой около 12,5 т и вспомогательного оборудования
Общая масса WR600RC — около 12,5 т, габаритные размеры — около 7 × 2,1 × 2,9 м, скорость передвижения — около 3,5 км/ч, максимальный угол подъёма — ориентировочно 21°, ход аутригеров — 1,7 м. Двигатель — Cummins мощностью 132 кВт.
Для проекта проверки глубинных аномалий ограничения площадки связаны не только с самой буровой установкой. Для RC-проекта также необходимы компрессор, шланги возврата пробы, пробоотборное устройство и зона проб; размеры буровой площадки следует планировать заранее, обеспечивая достаточное безопасное расстояние и проходы между оборудованием. Гусеничное шасси подходит для щебёночных дорог рудника, полевых разведочных площадок и общего неровного грунта, но перед перебазировкой следует проверить несущую способность дороги, уклон и устойчивость площадки; при бурении наклонных скважин 45° или с высоким крутящим моментом аутригеры, несущая способность грунта и горизонтальность машины напрямую влияют на контроль направления скважины.
Порядок проверки пяти групп условий
| Условие | Соответствующие параметры | За что отвечает при проверке глубинных аномалий |
|---|---|---|
| Работа с бурильной колонной | Усилие подъёма 29 т, лебёдка 2,5 т | Спуско-подъёмные операции в глубоких скважинах, извлечение инструмента и перемещение принадлежностей |
| Вращение и диаметр | 12000/6000 Н·м, 105–450 мм, 45°/90° | Выбор режима и угла по диаметру, твёрдости пород и залеганию рудного тела |
| Подача воздуха и возврат пробы | 1,6–6 МПа, 16–75 м³/мин | Привод инструмента в глубокой скважине и возврат шлама на поверхность |
| Породы и технология | RC / DTH / промывочное вращение | Поинтервальная обработка покровных отложений, крепких пород и зон дробления |
| Площадка и транспортировка | Около 12,5 т, 7×2,1×2,9 м | Размеры площадки, несущая способность дорог и выставление аутригеров |
Проверяя в этом порядке, можно перевести фразу «нужно пробурить 600 м» в конкретные операции: кто отвечает за приём бурильной колонны длиной 600 м, кто отвечает за приведение в действие инструмента в крепких породах, кто отвечает за непрерывный возврат шлама на поверхность, а также может ли площадка одновременно вместить буровую установку и её вспомогательное оборудование.
Вопросы, требующие уточнения у поставщика
Следующие сведения не охвачены имеющимися материалами сайта, по ним невозможно судить, и их следует отдельно подтвердить на этапе выбора модели или запроса цены: фактическая эффективность бурения при конкретном сочетании глубины, диаметра и пород; как модель и производительность компрессора согласуются с данной машиной; конкретные проектные требования к несущей способности площадки, ширине подъездных путей и размерам площадки; конкретная схема точности разделения проб и мер предотвращения загрязнения; а также поправка подачи воздуха для разных высот над уровнем моря. Указанные в материалах 600 м следует рассматривать как справочную возможность при типовой комплектации; фактическая глубина бурения зависит от диаметра, бурильных труб, компрессора, пород, искривления скважины и износа инструмента.