В таблице параметров DTH30C максимальный крутящий момент указан как 3500 Н·м. В той же таблице приведены максимальная глубина бурения 30 м, диаметр скважины 76–280 мм и крепость породы примерно f = 8–24. Эти четыре значения не являются рядоположенными: диаметр скважины и крепость породы определяют, какой крутящий момент необходим на забое, глубина бурения 30 м ограничивает длину и собственный вес буровой колонны, а 3500 Н·м — это верхний предел крутящего момента, который оборудование способно непрерывно обеспечивать на данном интервале скважины.
За какой участок отвечает крутящий момент при бурении погружным пневмоударником
Бурение погружным пневмоударником отличается от вращательного бурения: разрушение породы происходит в основном за счёт энергии удара погружного молота, а вращательный механизм служит для того, чтобы долото поворачивалось на определённый угол между ударами, обеспечивая равномерное воздействие шарошек на забой, а также для преодоления сил трения между буровым инструментом и стенками скважины. Поэтому крутящий момент не равен напрямую способности к бурению — он скорее представляет собой нижнее ограничение: при недостаточном моменте долото не проворачивается или частота вращения падает, энергия удара не распределяется равномерно по забою, и проходка останавливается.
В материалах сайта 3500 Н·м описывается как «способный удовлетворить потребности большинства инженерных скважин диаметром 76–280 мм при бурении погружным пневмоударником». Здесь «большинство» относится к сочетанию неглубоких и средних скважин в породах средней и высокой крепости, а не к универсальному выводу для всех диаметров во всех типах пород.
Что расходует крутящий момент при увеличении диаметра скважины
Влияние диаметра скважины на крутящий момент проявляется в двух аспектах: площадь контакта на забое увеличивается с ростом диаметра, и для вращения долота требуется больший момент; кроме того, чем больше диаметр скважины, тем больше объём шлама, удаляемого на единицу длины, и при несвоевременном удалении шлама повторное дробление на забое дополнительно повышает сопротивление вращению.
Диапазон диаметров, указанный в материалах, составляет 76–280 мм, разница между верхним и нижним пределом — примерно в 3,7 раза. При работе одной и той же установки в этом диапазоне то, к какому пределу ближе диаметр скважины, напрямую меняет порядок величины нагрузки на вращательный механизм. В таблице параметров не приведён запас крутящего момента по отдельным диапазонам диаметров, поэтому на такие вопросы, как «сколько запаса остаётся от 3500 Н·м при диаметре скважины 280 мм», необходимо отвечать с учётом конкретных характеристик погружного молота, типа долота и фактических породных условий на объекте.
Крепость породы меняет характер колебаний нагрузки
Указанная в материалах крепость породы примерно f = 8–24 охватывает известняк, гранит, песчаник, базальт и другие породы средней и высокой крепости. Влияние крепости на крутящий момент не является полностью линейным усилением — более заметно оно проявляется в усилении колебаний нагрузки: в монолитных крепких породах шарошки долота с трудом внедряются, сопротивление вращению периодически скачкообразно меняется; при встрече с трещинами или чередованием мягких и твёрдых пород сопротивление внезапно падает.
В пояснениях к параметрам указано, что при непрерывном росте сопротивления вращению, снижении объёма выходящего шлама или заметном биении долота следует скорректировать параметры и произвести очистку скважины. Эти три сигнала показывают, что 3500 Н·м — это описание границы возможностей оборудования, а не рабочая точка, на которой можно постоянно работать с полной нагрузкой.
Дополнительные требования к крутящему моменту при глубине бурения 30 м
Глубина бурения 30 м означает, что длина и собственный вес буровой колонны находятся в этом порядке величин. Чем длиннее буровая колонна, тем больше сопротивление вращению от трения о стенки скважины и собственного веса инструмента, и вращательному механизму необходимо, преодолев это дополнительное сопротивление, передать оставшийся момент на забой. Позиционирование DTH30C как установки для глубины 30 м и компактный корпус (габариты примерно 3200 × 1200 × 1850 мм, масса около 2500 кг) указывают на то, что она предназначена для коротких и средних скважин, а не для управления длинными буровыми колоннами в глубоких скважинах.
В материалах также указана скорость подачи 53 м/мин с пояснением, что это значение относится к возврату силового вертлюга, работе с буровыми штангами и вспомогательным операциям, и его нельзя напрямую понимать как скорость проходки в породе. Соотношение между крутящим моментом и проходкой также не приводится.
Другие параметры, работающие совместно с крутящим моментом
| Параметр | Значение из материалов | Роль в работе вращательного механизма |
|---|---|---|
| Максимальный крутящий момент | 3500 Н·м | Предельный момент для поворота долота между ударами |
| Диаметр скважины | 76–280 мм | Чем больше диаметр, тем выше сопротивление вращению на забое |
| Крепость породы | примерно f = 8–24 | Определяет уровень и степень колебаний нагрузки |
| Ориентировочный расход воздуха | около 8 м³/мин | Привод погружного молота и удаление шлама, влияет на повторное дробление на забое |
| Угол поворота | 18–180° | При наклонных и боковых скважинах положение инструмента меняется, соответственно меняется и направление нагрузки на вращательный механизм |
Эти параметры действуют одновременно в течение одного цикла бурения. Недостаточная подача воздуха от компрессора приводит к плохому удалению шлама, скопление шлама на забое увеличивает сопротивление вращению; при использовании угла поворота для наклонных скважин составляющая силы тяжести инструмента в направлении стенки скважины меняется, соответственно меняются и условия трения. Количественная связь между этими факторами и крутящим моментом в материалах не приводится.
Вопросы, оставшиеся без ответа в материалах
- Для скважин диаметром более 270 мм в породах с f = 20 и выше фактический запас крутящего момента 3500 Н·м в числовом выражении не указан.
- Соответствие между характеристиками погружного молота и крутящим моментом в материалах не представлено в виде таблицы.
- Связь между углом наклонной скважины и потребным крутящим моментом: в материалах указан только диапазон угла поворота 18–180° и поддержка регулировки угла наклона, без конкретного диапазона значений угла наклона.
В исходных материалах в графе «расход воздуха» указано 8 м²/мин, что по общепринятой единице измерения расхода сжатого воздуха следует понимать как примерно 8 м³/мин; окончательное значение должно быть подтверждено официальной технической документацией. 3500 Н·м соответствует максимальному крутящему моменту модели DTH30C и не может быть распространено на другие модели буровых установок, представленные на сайте.