В материалах WR1500S указаны: масса станка около 28 т, габаритные размеры примерно 11,5 × 2,6 × 3,5 м, поддержка бурильных труб 9,6 м, максимальная глубина бурения 1500 м, усилие подъёма 80 т. По отдельности эти значения понятны, но вместе они указывают на одно: перед вводом этого оборудования необходимо выполнить больше условий, чем для малых и средних буровых станков для водяных скважин, причём эти условия не являются равнозначными — невыполнение одного из них напрямую влияет на возможность выполнения последующих операций по плану.
Далее изложение ведётся в порядке: сначала расчёт нагрузки в скважине, затем проверка диаметра скважины и способа бурения, далее привязка к площадке и транспортировке, и наконец подключение вспомогательной подачи воздуха. Части, не указанные в материалах, отмечены отдельно.
Группа 1: С чего начинается расчёт нагрузки на бурильную колонну при глубине скважины 1500 м
При глубоком бурении вес бурильной колонны, трение о стенки скважины, вес обсадных труб и локальные заклинивания суммируются, и чем ближе к забою, тем более концентрированной становится нагрузка на операцию спуско-подъёма. Для WR1500S указаны: усилие подъёма 80 т, осевое давление 16 т, скорость быстрого подъёма 28 м/мин, скорость быстрого подачи 44 м/мин, рекомендуемый диаметр бурильных труб 114 / 127 мм.
Перед вводом необходимо уточнить типоразмеры и длины секций бурильных и обсадных труб. Бурильные трубы длиной 9,6 м позволяют сократить число наращиваний, но одновременно требуют достаточного рабочего пространства на площадке и более организованной системы перемещения труб; бурильные трубы обычно транспортируются отдельно, что необходимо учесть уже на этапе погрузки. В материалах не приведена таблица расчёта веса бурильной колонны для различных глубин и диаметров скважин — эту часть следует рассчитывать самостоятельно, исходя из фактического веса выбранных бурильных труб.
Группа 2: Диапазон диаметров скважин и способ бурения определяют технологию для данной скважины
Диаметр бурения WR1500S составляет 105–1000 мм, что охватывает обычные глубокие водяные скважины, водяные скважины большого диаметра, водопонижение в горнодобывающих районах и некоторые крупные инженерные скважины. Чем больше диаметр, тем выше требования к компрессору, буровому инструменту, обсадным трубам, крутящему моменту вращателя и грузоподъёмности, поэтому в реальном проекте следует выбирать обоснованный диаметр исходя из целевых параметров скважины, а не ориентироваться на верхний предел.
В материалах указаны три способа бурения, соответствующие различным интервалам скважины:
| Способ бурения | Соответствующие условия по материалам |
|---|---|
| Вращательное бурение с верхним гидравлическим приводом | Обычные глубокие водяные скважины и бурение большого диаметра |
| Бурение погружным пневмоударником DTH | Выветрелые породы, трещиноватые породы и монолитные твёрдые породы |
| Вращательное бурение с промывкой глинистым раствором | Грунты, глины, пески, песчано-гравийные отложения и другие рыхлые породы |
Верхний и нижний интервалы одной и той же скважины глубиной 1500 м не обязательно бурятся одним способом; перед вводом необходимо сначала разбить ствол скважины на интервалы и определить соответствующие технологии. Рекомендуемое рабочее давление 1,65–8 МПа и расход воздуха 16–120 м³/мин применимы только для интервала бурения погружным пневмоударником DTH.
Параметры вращения и крутящего момента также должны соответствовать интервалу скважины
Максимальный крутящий момент 31000 / 15500 Н·м, максимальная скорость вращения 70 / 140 об/мин. Низкая скорость и высокий крутящий момент больше подходят для большого диаметра, твёрдых пород и условий с высоким трением; более высокая скорость вращения — для стабильных интервалов с относительно небольшим сопротивлением. Как использовать эти два значения, зависит от фактического состояния интервала; в материалах не приведена таблица соответствия крутящего момента диаметру скважины и типу породы.
Группа 3: Ввод станка массой 28 т — транспортировка и площадка должны планироваться под этот вес
Масса станка около 28 т, скорость передвижения 3,5 км/ч, максимальный угол подъёма 21°, ход гидравлических аутригеров 1,7 м, телескопическая мачта. Эти параметры относятся к операциям ввода и установки на позицию.
- При межрегиональной транспортировке необходимо заранее уточнить грузоподъёмность низкорамного прицепа, ограничения по высоте дорог, несущую способность мостов и пространство для поворота; телескопическая мачта позволяет улучшить транспортные габариты станка, но не меняет весовую категорию 28 т.
- Бурильные трубы длиной 9,6 м обычно требуют отдельной транспортировки; способ погрузки необходимо определить до отправки.
- По прибытии на площадку, помимо самого бурового станка, необходимо предусмотреть места для компрессора, системы глинистого раствора, бурового инструмента и зоны материалов.
- Ход гидравлических аутригеров 1,7 м — схема выравнивания и опирания на этапе установки должна планироваться с учётом этого параметра.
В материалах не указано значение удельного давления на грунт; несущую способность основания необходимо уточнять отдельно с учётом условий площадки.
Группа 4: Компрессор и вспомогательная подача воздуха нельзя определять только перед началом работ
При бурении погружным пневмоударником DTH рекомендуемое рабочее давление составляет 1,65–8 МПа, расход воздуха 16–120 м³/мин. Для проектов глубокого бурения 1500-метрового класса и большого диаметра в твёрдых породах требования к производительности компрессора очень высоки; давление и расход должны одновременно удовлетворять потребности пневмоударника и удаления шлама из забоя, иначе возможны недостаточная энергия удара, затруднённое удаление шлама и накопление шлама на забое.
Если проект переключается на вращательное бурение с промывкой глинистым раствором, в список опциональных принадлежностей входят буровой насос, центробежный насос, генератор и пенный насос; способ сопряжения вспомогательного оборудования с буровым станком необходимо определить до ввода.
Группа 5: Вспомогательные лебёдки и грузоподъёмные работы должны планироваться по номинальной нагрузке
Оборудование оснащено большой вспомогательной лебёдкой 5 т и малой вспомогательной лебёдкой 2,5 т, которые могут использоваться для перемещения пневмоударников, бурильных труб, обсадных инструментов и обычных принадлежностей. В проектах сверхглубоких скважин много вспомогательного инструмента и велик вес отдельных единиц; двойная лебёдка позволяет снизить трудоёмкость ручного перемещения, но грузоподъёмные работы должны строго соблюдать номинальную нагрузку и безопасные расстояния. Перед вводом необходимо проверить фактический вес инструмента и определить, какая лебёдка потребуется и какие грузозахватные приспособления использовать.
Пункты проверки в день ввода, указанные в материалах
В материалах прямо указано, что перед началом ежедневных работ следует проверять двигатель, гидравлическую систему, телескопическую мачту, аутригеры, гусеницы, двойную лебёдку, шланги высокого давления и бурильные трубы 9,6 м. При глубоком бурении необходимо постоянно регистрировать крутящий момент, давление воздуха, вынос шлама, выход воды и сопротивление при подъёме бурового снаряда; при обнаружении тенденциозных отклонений следует своевременно останавливать работу для анализа. В этой части материалов приведены объекты проверки и регистрируемые параметры, но не указаны пороговые значения для их оценки.
В материалах также отмечено, что при устойчивом уменьшении выноса шлама или заметном увеличении сопротивления при подъёме следует своевременно остановить бурение и провести проверку; при встрече с выветрелыми породами, трещинами или тектоническими нарушенными зонами следует снизить скорость подачи, усилить очистку скважины и в зависимости от фактических условий применять обсадные трубы, пену или другие меры стабилизации ствола. Эти решения относятся к процессу бурения; на этапе подготовки к вводу главное — закрепить основания для таких решений за конкретными исполнителями и формами регистрации.
Вопросы, не освещённые в материалах данного сайта и требующие отдельного уточнения
- Таблица расчёта веса бурильной колонны и запаса по грузоподъёмности для различных глубин, диаметров и типоразмеров бурильных труб;
- Соотношение для выбора крутящего момента и скорости вращения в зависимости от пород и диаметра скважины;
- Требования к удельному давлению на грунт, несущей способности основания и размерам подкладок под аутригеры;
- Рекомендации по подбору конкретных комбинаций производительности и давления компрессора;
- Тоннаж низкорамного прицепа для транспортировки станка, уклон въездных пандусов и способы крепления;
- Требования к составу и распределению обязанностей персонала на площадке.
Фактическая эффективность бурения, достижимая глубина и результат строительства скважины зависят от геологических условий, инструмента в скважине, угла бурения и методов работы; приоритет остаётся за фактическими условиями на площадке.