В материалах WR220SE есть часто пропускаемое описание: поддерживается водно-воздушное бурение. В обсуждениях выбора эта фраза обычно сжимается до «одна машина — два способа бурения», но в таблице параметров для этого утверждения нет отдельного пункта-переключателя. Чтобы ответить на вопрос «что именно переключается», можно только поочерёдно выписать встречающиеся в материалах узлы и параметры и посмотреть, какие меняются вместе с технологией, а какие нет. Ниже используются только опубликованные на данном сайте материалы по продукту; части, не освещённые в материалах, отмечены отдельно.
Где в материалах встречается слово «двухрежимный»
В таблице параметров WR220SE есть три поля, непосредственно связанных со способом бурения: в графе «Способ бурения» указано «водно-воздушное»; в графе параметров согласования компрессора указаны рабочее давление 1,7–2,5 МПа и расход воздуха 17–31 м³/мин; в тексте упоминается, что «для грунтов, глин и рыхлых покровных отложений следует в первую очередь рассматривать стабилизацию скважины и вынос шлама; после входа в выветрелые или относительно монолитные скальные породы можно с пневмоударником и компрессором применять пневматическое бурение».
Эти три места указывают на три разных уровня: позиционирование всей установки, внешнее согласование и забойный инструмент. Это показывает, что «водно-воздушное бурение» — не состояние какого-то внутреннего клапана оборудования, а способность одной и той же базовой машины работать в разных геологических условиях с разными внешними инструментами и средами.
Точка переключения 1: среда, подаваемая в скважину
Наиболее очевидный уровень — различие среды, подаваемой в скважину при бурении. Водяное направление опирается на жидкую среду для стабилизации скважины и выноса шлама; пневматическое направление опирается на сжатый воздух для привода забойного пневмоударника и выноса шлама. Среда меняется с воды на воздух, и это изменение выполняется не только базовой машиной: между ними также находятся компрессор, воздуховод и маслораспылитель.
Приведённые в материалах рабочее давление 1,7–2,5 МПа и расход воздуха 17–31 м³/мин описывают требования пневматического направления к компрессору, а не собственную выходную мощность базовой машины. При увеличении диаметра скважины, повышении твёрдости породы или высоты над уровнем моря в материалах прямо указано, что требования к подаче компрессора возрастают. Иными словами, возможность реализации пневматического направления в первую очередь ограничивается не базовой машиной.
Точка переключения 2: забойный буровой инструмент
В разделе о выветрелых и относительно монолитных скальных породах в материалах указано, что после входа в относительно монолитные породы следует использовать подходящий погружной пневмоударник, долото и компрессор. Погружной пневмоударник появляется только в пневматическом направлении; водяному направлению соответствует другой комплект бурового инструмента.
Это наиболее недооценённое место в водно-воздушном бурении: переключение — не только замена среды, но и замена самого бурового инструмента. Одна и та же буровая штанга может использоваться в обоих процессах, но рабочие элементы на забойном конце различаются. В материалах не указаны конкретные модели бурового инструмента для водяного направления; этот вопрос требует уточнения у производителя.
Точка переключения 3: обработка стенок скважины и путь выноса шлама
В материалах для песчаных слоёв, гравийных слоёв и рыхлых покровных отложений указано, что «легко возникают обрушение скважины, заклинивание бурового инструмента и увеличение диаметра», а направление обработки — «в первую очередь рассматривать защиту стенок скважины и сопровождение обсадной трубой, при необходимости применять водяное бурение или другие способы стабилизации скважины; не рекомендуется слепо полагаться на быстрое прохождение пневматическим бурением».
С другой стороны, в пневматическом направлении в зонах дробления и трещиноватых породах приходится сталкиваться с утечками воздуха, вывалами, прихватами и нарушениями выноса шлама; в материалах рекомендуется снижать скорость подачи, поддерживать непрерывную очистку скважины и наблюдать за изменениями давления воздуха и обратного потока воды. Видно, что отказ пути выноса шлама и стабильности стенок скважины в двух процессах происходит по-разному; при переключении фактически меняется целый набор способов реагирования в скважине, а не только вход среды.
Какие части не переключаются вместе с технологией
Если исключить перечисленные выше точки переключения, большинство значений в таблице параметров остаются неизменными для обоих процессов:
- Максимальная глубина бурения 220 м
- Диаметр бурения 140–254 мм
- Диаметр буровой штанги Φ76 / Φ89 мм, длина штанги 1,5 / 2,0 / 3,0 м
- Высота мачты 2,6 м, длина одного хода подачи 3,3 м
- Усилие подъёма 13 т, скорость быстрого подъёма 30 м/мин, скорость быстрой подачи 60 м/мин
- Крутящий момент вращения 3400–4700 Н·м, скорость вращения 45–70 об/мин
- Двигатель Yuchai 48 кВт
- Общая масса около 4,7 т, габаритные размеры около 3950 × 1750 × 2250 мм, скорость передвижения около 2,5 км/ч, максимальная преодолеваемая крутизна ориентировочно 30°
Эти значения описывают базовую машину и ходовую систему и не меняются при изменении среды бурения. В разделе о вращении в материалах указано, что параметры вращения должны соответствовать буровой штанге, долоту, погружному пневмоударнику и породе; в монолитных породах можно поддерживать стабильную частоту вращения, а в зонах дробления или при возрастании сопротивления следует соответственно снижать частоту вращения и подачу — это относится к эксплуатационной регулировке, а не к переключению конфигурации.
Совместный обзор точек переключения и неизменяемых пунктов
| Пункт | Водяное направление | Пневматическое направление |
|---|---|---|
| Среда в скважине | Жидкая среда для стабилизации скважины и выноса шлама | Сжатый воздух, рабочее давление 1,7–2,5 МПа, расход воздуха 17–31 м³/мин |
| Забойный буровой инструмент | Соответствующий комплект инструмента для водяного бурения | Погружной пневмоударник с соответствующим долотом |
| Внешнее согласование | Конкретное согласование в материалах не указано | Компрессор, воздуховод, маслораспылитель |
| Базовая машина и ходовая часть | Параметры мачты, усилия подъёма, вращения, двигателя и гусеничного хода не меняются |
Чтение в порядке геологических слоёв: когда происходит переключение
В материалах не приведён критерий «увидел такой признак — переходи на водяное бурение, увидел такой — на пневматическое». Можно утверждать только направление обработки для разных пород: для грунтов, глин и рыхлых покровных отложений главное — стабилизация скважины и вынос шлама; бурение выветрелых пород идёт быстрее, но стенки скважины могут быть нестабильны, следует контролировать скорость подачи и своевременно применять обсадную трубу или очистку скважины; после входа в относительно монолитные породы используется погружной пневмоударник с компрессором; для песчаных, гравийных и водоносных рыхлых слоёв в первую очередь рассматриваются защита стенок скважины и сопровождение обсадной трубой; в зонах дробления и трещиноватых породах снижают скорость подачи, непрерывно очищают скважину и наблюдают за изменениями давления воздуха и обратного потока воды.
Иными словами, момент переключения определяется фактическим состоянием в скважине, а наблюдаемыми величинами, предоставленными в материалах, являются вывалы, сужение диаметра, обратный поток воды, давление воздуха и вынос шлама. Это полевые критерии, а не пороговые значения из таблицы параметров.
Вопросы, не освещённые в материалах и требующие отдельного уточнения
- Конкретный перечень внешнего согласования для водяного направления; в материалах не указаны соответствующее оборудование и расходные материалы.
- Модели и характеристики бурового инструмента для водяного направления в материалах не приведены.
- Порядок перехода между двумя процессами в одной скважине (например, менять ли штангу, останавливать ли бурение для обработки стенок) в материалах не описан.
- Конкретные подача и давление компрессора, необходимые для пневматического направления, следует подбирать по характеристикам погружного пневмоударника, диаметру и глубине скважины и высоте над уровнем моря; в материалах дан только ориентировочный диапазон, но нет таблицы соответствия для выбора.
- Способ подачи и расход среды для водяного направления в материалах не рассматриваются.
Таким образом, понимать водно-воздушное бурение как «переключение в одном месте» неверно. Согласно опубликованным материалам, вместе с технологией меняются среда в скважине, забойный буровой инструмент и соответствующее внешнее согласование, а также соответствующие способы обработки стенок скважины и выноса шлама; параметры базовой машины, мачты, подъёма, вращения и хода остаются одним и тем же набором значений для обоих процессов. Фактическая глубина скважины, эффективность и результат бурения, согласно материалам, должны определяться конкретными условиями на площадке.