Особенностью глубоких скважин на 600 метров является большая продолжительность работ, значительный вес бурильной колонны и высокие затраты на перебазировку. Если после начала бурения потребуется изменить оборудование или проект, это обойдётся значительно дороже, чем на этапе выбора. Информацию, которую необходимо уточнить перед началом работ, можно разделить на четыре группы: бурильная колонна и подъёмная нагрузка, рабочие режимы в соответствии с диаметром и геологическими условиями, площадка и опоры установки, компрессор и вспомогательная подача воздуха. Ниже на примере опубликованных параметров WR600S рассматривается, что именно проверяется в каждой группе и какие операции она ограничивает; разделы, не освещённые в материалах сайта, отмечены отдельно.
1、 Бурильная колонна и подъёмная нагрузка
При бурении на глубину 600 метров собственный вес бурильных труб, нагрузка на резьбовые соединения и трение о стенки скважины возрастают с увеличением глубины, поэтому в первую очередь необходимо проверить соответствие типоразмера бурильных труб и грузоподъёмности.
- Максимальная глубина бурения 600 м, диаметр скважины 105–400 мм — эти два параметра следует рассматривать вместе: чем больше диаметр, тем выше нагрузка на бурильную колонну и систему удаления шлама при той же глубине.
- Рекомендуемый диаметр бурильных труб 89 / 102 мм, длина трубы 6 м. Какой именно типоразмер выбрать, в материалах не указано в привязке к конкретным геологическим условиям; это требует отдельного уточнения с учётом трения о стенки скважины и прочности соединений бурового инструмента.
- Усилие подъёма 35 т, осевое давление 6 т. На больших глубинах нагрузка при подъёме складывается из собственного веса бурильных труб, трения о стенки скважины и веса обсадных труб; запас по усилию подъёма должен рассчитываться для конкретных условий проекта, и нельзя принимать 35 т как чистую доступную грузоподъёмность.
- Буква S в обозначении модели указывает на телескопическую мачту, что позволяет использовать бурильные трубы длиной 6 м и сократить число наращиваний; в транспортном положении телескопическая конструкция улучшает габариты установки.
- Вспомогательная лебёдка с усилием подъёма 2,5 т может использоваться для перемещения погружного молота, бурильных труб, обсадных инструментов и вспомогательного оборудования на площадке.
Перед началом работ по этой группе необходимо определить: планируемый типоразмер бурильных труб, проектную глубину скважины, проектный диаметр, а также необходимость работ с обсадными трубами. В материалах отмечено, что при аномальном сопротивлении подъёму следует сначала произвести очистку скважины и оценить состояние стенок, а не полагаться напрямую на максимальное усилие подъёма — это эксплуатационное предупреждение из документации на оборудование, конкретные методы действий должны определяться техническим решением на месте.
2、 Рабочие режимы в соответствии с диаметром и геологическими условиями
Вращательная система имеет два режима: максимальный крутящий момент 12000 / 6000 Н·м при максимальной частоте вращения 90 / 180 об/мин. Режим низкой частоты и высокого крутящего момента подходит для больших диаметров, твёрдых пород и участков с высоким трением; при меньшем сопротивлении или лёгкой нагрузке на буровой инструмент можно выбрать более высокую частоту вращения. В процессе бурения следует динамически регулировать режим с учётом долота, погружного молота, удаления шлама и нагрузки на вращатель.
Перед началом работ необходимо разбить проектный разрез скважины на интервалы по геологическим условиям и определить, для каких интервалов какой режим работы подходит. Нельзя смешивать три вещи: диапазон диаметров 105–400 мм — это техническая возможность оборудования, а не проектный диаметр конкретной скважины; 12000 Н·м и 6000 Н·м — это значения двух режимов, а не два варианта скорости; ориентировочная скорость бурения 10–35 м/ч — справочное значение из материалов, фактическая проходка зависит от твёрдости пород, диаметра, погружного молота, расхода компрессора и методов работы.
Для бурения погружным молотом DTH рекомендуется рабочее давление 1,2–3,5 МПа, расход воздуха 16–55 м³/мин. При входе в относительно монолитные твёрдые породы можно использовать погружные молоты среднего и высокого давления; в выветрелых породах и при чередовании мягких и твёрдых слоёв проходка быстрее, но стенки скважины склонны к обрушению и сужению; верхние грунты, глины, пески и гравийные слои допускают вращательное бурение с промывкой, при этом приоритет следует отдавать стабилизации скважины, выносу шлама и защите стенок. После входа в основной водоносный горизонт подземные воды изменяют условия удаления шлама и давления в скважине, необходимо фиксировать глубину основных водоносных интервалов.
3、 Площадка и опоры установки
Эта группа условий определяет, сможет ли оборудование прибыть на место и устойчиво ли оно будет стоять после прибытия.
- Общий вес установки около 12,5 т, габариты примерно 6,73 × 2,1 × 2,63 м. Для перевозки необходимо подбирать низкорамный трал с учётом грузоподъёмности, ограничений по ширине и высоте дорог, а также проверять фиксацию телескопической мачты и точки крепления оборудования.
- Скорость передвижения на гусеницах около 3 км/ч, максимальный угол подъёма ориентировочно 21°. В материалах также указано, что перед перебазировкой следует убедиться в несущей способности грунта, уклоне и влажности; на мягких грунтах следует избегать движения с высокой нагрузкой.
- Ход гидравлических аутригеров 1,6 м, предназначены для выравнивания и устойчивой опоры установки. Бурение скважины на 600 метров занимает много времени, устойчивость установки напрямую влияет на нагрузки на мачту; на мягких грунтах следует использовать подкладки. Конкретные размеры подкладок и способы подготовки основания в материалах не указаны.
- По прибытии на площадку необходимо предусмотреть достаточное пространство для развёртывания мачты; это условие площадки наряду с транспортными габаритами, однако габариты рабочей зоны в материалах не приведены.
Перед началом работ необходимо уточнить: условия проезда от дороги до точки бурения, размер площадки для стоянки вокруг устья скважины, несущую способность грунта, расстояние перебазировки между скважинами. Все эти пункты должны проверяться по фактическим условиям площадки, их нельзя определять только по габаритам установки и углу подъёма.
4、 Компрессор и вспомогательная подача воздуха
В глубоких скважинах на 600 метров сжатый воздух выполняет одновременно две задачи: ударное воздействие и удаление шлама со забоя. В материалах указан диапазон расхода воздуха 16–55 м³/мин и рабочее давление 1,2–3,5 МПа, а также прямо отмечено: при увеличении глубины, диаметра, твёрдости пород или высоты над уровнем моря фактически требуемая производительность может возрасти, поэтому компрессор должен подбираться индивидуально для каждого проекта.
В эту же группу входит другое вспомогательное оборудование: буровой насос, центробежный насос, генератор и пенный насос (в материалах указаны как опциональные). Перед началом работ необходимо определить: расход и давление компрессора в соответствии с выбранной технологической схемой, один компрессор или несколько параллельно, длину воздуховодов, а также необходимость одновременного присутствия промывочной системы для верхних покрывающих отложений. Конкретные модели и количество компрессоров в материалах сайта не указаны, их следует уточнять у производителя или по проекту.
Кроме того, двигатель Cummins мощностью 132 кВт обеспечивает привод вращателя, подачи, гусеничного хода и вспомогательной гидросистемы. В проектах с высокой запылённостью в материалах рекомендуется увеличить частоту очистки радиатора и фильтров.
Соответствие четырёх групп условий и операций
| Группа условий | Основные проверяемые параметры | Ограничиваемые операции |
|---|---|---|
| Бурильная колонна и подъёмная нагрузка | Диаметр и длина бурильных труб, усилие подъёма 35 т, осевое давление 6 т | Спуск и подъём бурильной колонны, наращивание, возможные работы с обсадными трубами |
| Диаметр и геологические условия | 12000/6000 Н·м, 90/180 об/мин, 1,2–3,5 МПа | Твёрдые породы, чередование мягких и твёрдых слоёв, покрывающие отложения и водоносные интервалы |
| Площадка и опоры | Установка 12,5 т, 6,73×2,1×2,63 м, аутригеры 1,6 м | Транспортировка и ввод на площадку, позиционирование, развёртывание мачты |
| Вспомогательная подача воздуха | Расход воздуха 16–55 м³/мин, опциональные насосы и генератор | Бурение DTH и удаление шлама, обработка верхних покрывающих отложений |
Разделы, не освещённые в материалах и требующие отдельного уточнения
Следующие пункты не имеют соответствующих значений или выводов в материалах сайта: как определить глубину завершения скважины при конкретных гидрогеологических условиях; какой режим крутящего момента более подходит для проектного диаметра в диапазоне от 95 до 400 мм; конкретная последовательность пуска и остановки при переключении между прямой промывкой и DTH; модели, количество компрессоров и конфигурация воздуховодов; размеры подкладок и методы подготовки основания на мягких грунтах. Эти вопросы должны быть уточнены перед началом работ в рамках технического решения проекта или у производителя; в данной статье выводы по ним не приводятся.