После того как определена сама водяная буровая установка, именно комплектация технологии часто решает, удастся ли пробурить скважину по плану. Эрлифт, пенная продувка и погружной пневмоударник DTH — все зависят от сжатого воздуха, но место подачи воздуха, требования к давлению и расходу у них разные, как и необходимый буровой инструмент, устьевое оборудование и расходные материалы. В материалах сайта чётко указаны только параметры интерфейса для DTH; для эрлифта и пенной продувки упоминается лишь уровень «опционально может комплектоваться пенным насосом». Поэтому в статье подтверждённая часть и часть, требующая уточнения у производителя, изложены раздельно.
Сначала разберёмся, что каждая из трёх технологий делает в скважине
Погружной пневмоударник DTH — это забойный инструмент ударного разрушения породы: сжатый воздух приводит в действие ударный механизм на забое и одновременно выносит шлам на поверхность по кольцевому пространству между бурильной трубой и стенкой скважины. Воздух идёт по одностенной бурильной трубе и воздействует на породу забоя.
Эрлифт подаёт сжатый воздух в пространство между внутренней и наружной трубами двухстенной бурильной колонны, на определённой глубине в скважине образуется газожидкостная смесь, и за счёт разности плотностей между смесью и столбом бурового раствора раствор вместе со шламом поднимается по внутренней трубе на поверхность. Воздух здесь воздействует на столб жидкости на определённой глубине, а не непосредственно на породу.
Пенная продувка — это добавление пенообразующей среды в воздушный поток при пневматическом бурении или воздушной циркуляции; пена выносит шлам и чаще применяется на интервалах, где обычным воздухом шлам вынести трудно. Общее у всех трёх технологий — использование воздуха; различия сосредоточены в конструкции бурильного инструмента, месте ввода воздуха и канале выхода на устье.
Погружной пневмоударник DTH: интерфейс с чёткими числовыми значениями на сайте
В материалах сайта по трём моделям WR450SE, WR400S и WR400QS указано: при использовании погружного пневмоударника DTH рекомендуемое рабочее давление 1,2–3,5 МПа, расход воздуха 16–55 м³/мин, возможна комплектация пневмоударниками серий среднего и высокого давления. WR450SE — максимальная глубина бурения 450 м, диаметр скважины 105–400 мм; WR400S и WR400QS — максимальная глубина бурения 400 м, диаметр скважины 105–325 мм.
Эти цифры описывают диапазон давления и расхода, который может быть адаптирован со стороны буровой установки, но это не означает, что любой компрессор, попадающий в этот диапазон, может быть напрямую использован в комплекте. В материалах также отмечено, что при увеличении диаметра скважины, повышении твёрдости породы или росте высоты над уровнем моря требования к подаче компрессора возрастают, поэтому при подборе компрессора следует учитывать и давление, и расход. Достаточность фактической подачи зависит также от местной высоты над уровнем моря, температуры окружающей среды, длины трубопроводов и утечек в соединениях — это необходимо уточнять у производителя компрессора.
В разделе DTH также необходимо обеспечить следующие комплектующие: модель пневмоударника и применимый диаметр скважины, типоразмер буровых коронок, способ подачи пневмоударника и воздуховодов. В разделе обслуживания материалов сайта указано, что при бурении пневмоударником следует проверять пневмоударник и состояние компрессора, но не приводить марку смазочного материала, расход на скважину или конкретные спецификации воздуховодов — это следует согласно требованиям законодательства у производителя на этапе закупки.
Легко упускаемый пункт: условия устранения аномалий шламоудаления
В материалах сайта указано, что при резком уменьшении выхода шлама или аномальном давлении воздуха следует своевременно очистить скважину и проверить утечки воздуха, чтобы предотвратить накопление шлама на забое и заклинивание бурового инструмента. Это означает, что перед закупкой необходимо подтвердить, есть ли на площадке средства для очистки скважины, запасные воздуховодные соединения и сменные детали, а также условия для организованного удаления шлама и пылеподавления на устье. Это относится к комплектации, и если не прописать это заранее, вопросы придётся решать в авральном порядке после начала работ.
Эрлифт: на сайте не указано давление и технические характеристики бурильного инструмента.
В открытых материалах сайта по водяным буровым установкам эрлифт указан как один из возможных технологических процессов, но не приведен применимое давление эрлифта, требуемый расход воздуха, технические характеристики герметизации устья. требующие уточнения у производителя; м³/мин для DTH.
- Диаметры наружной и внутренней труб двухстенной бурильной колонны и тип соединений, а также совместимость с силовым вертлюгом и зажимным устройством буровой установки;
- Диапазон давления и расхода компрессора, необходимый для эрлифта, и возможность использования одного компрессора с режимом DTH;
- Диапазон глубины установки смесительной камеры (или эрлифтного клапана) и соответствующие условия по глубине скважины;
- Требования к устьевому герметизирующему устройству, трубопроводу возврата воды и объёму бурового амбара;
- Способ обработки и циркуляции возвращаемого бурового раствора, а также необходимость специальных этапов отстаивания и удаления песка.
Следует пояснить, что подъёмная способность эрлифта напрямую связана с высотой уровня жидкости в скважине, плотностью смеси и глубиной ввода воздуха; эти параметры меняются в зависимости от глубины скважины и уровня воды и относятся к полевым условиям. Если на этапе закупки хотя бы один из перечисленных пунктов не определён, не следует включать эту технологию в перечень комплектации оборудования.
Пенная продувка: материалы ограничиваются уровнем «опционально может комплектоваться пенным насосом»
В материалах сайта WR450SE, WR400S и WR400QS указано, что в зависимости от проекта может быть установлен пенный насос, вспомогательный пенный насос позиционируется как один из способов борьбы с интервалами сильного утечек воздуха; состояние стенок скважины и утечек можно применять пену или обсадные трубы.
Однако в материалах не приведены рецептура пены, расход на скважину, тип пенообразователя, параметры расхода и давления пенного насоса, а также способы гашения и обработки выходящей пены. Поэтому перед закупкой необходимо уточнить у производителя: способ подключения и место установки пенного насоса к буровой установке; способ ввода воздушного потока при одновременной работе с DTH или воздушной циркуляцией; наличие дополнительных требований пенной среды к системе бурового раствора, резьбовым соединениям бурильных труб и смазке пневмоударника; условия сбора и утилизации выходящей пены.
Использование пены как средства борьбы с интервалами утечек воздуха не означает, что добавление одного пенного насоса решит все проблемы с утечками. В материалах также указано, что при серьёзных утечках не следует лишь повышать давление компрессора, необходимо также оценить наличие крупных трещин или пустот. На этапе закупки можно подтвердить только условия по оборудованию и расходным материалам; оценка завершения скважины всё равно должна опираться на данные о геологическом строении.
Общие условия комплектации для трёх технологий
Независимо от выбранной пневматической технологии, следующие категории условий возникают одновременно, и их можно подтверждать вместе перед закупкой:
| Комплектующий элемент | Погружной пневмоударник DTH | Эрлифт | Пенная продувка |
|---|---|---|---|
| Тип бурильных труб | Одностенные бурильные трубы | Двухстенные бурильные трубы | Такой же, как у применяемой технологии |
| Давление/расход компрессора | 1,2–3,5 МПа, 16–55 м³/мин (по материалам сайта для моделей) | Требуется уточнение у производителя | Требуется уточнение у производителя |
| Пенный насос | Опционально для интервалов утечек воздуха | В материалах указан как опциональная принадлежность | Необходим для использования |
| Устьевое оборудование | Условия удаления шлама и пылеподавления | Герметизация и трубопровод возврата воды | Сбор выходящих продуктов |
| Система бурового раствора | На этапе покрывающих пород обычно всё ещё требуется буровой раствор | Является основной циркуляционной средой | Зависит от применяемой технологии |
Судя по материалам сайта, буровой насос, центробежный насос, генератор и пенный насос относятся к ряду дополнительных комплектаций по условиям работы: для проектов с большим количеством рыхлых слоёв более необходим буровой насос, для скальных проектов больше зависит от вспомогательного оборудования, на площадках без стабильного электропитания может использоваться генератор.
Вопросы, которые можно зафиксировать на бумаге перед закупкой
- Определить целевой диаметр и диапазон глубин скважины по проекту и сверить с диапазоном диаметров бурения и максимальной глубины в материалах выбранной модели;
- Записать требования к давлению и расходу компрессора для режима DTH в качестве условий закупки с указанием высоты над уровнем моря и температуры;
- Отдельно запросить письменное разъяснение по применимому давлению, расходу воздуха и спецификациям двухстенных бурильных труб для эрлифта;
- Запросить параметры пенного насоса, типы расходных материалов и требования к обработке выходящих продуктов для пенной продувки;
- Характеристики Подтвердить
- Подтвердить интерфейсы для принадлежностей и перечень опций со стороны буровой установки, чтобы избежать невозможности подключения по прибытии.
В материалах сайта: WR450SE — глубина бурения 450 м, усилие подъёма 20 т, крутящий момент в двух режимах 9000/4500 Н·м, мощность 92 кВт; WR400S — глубина бурения 400 м, усилие подъёма 22 т, крутящий момент 8000/4000 Н·м, мощность 92 кВт; WR400QS — глубина бурения 400 м, усилие подъёма 22 т, крутящий момент 8000/4000 Н·м, мощность 103 кВт. Эти данные описывают возможности самой буровой установки; компрессор, пенный насос, двухстенные бурильные трубы и устьевое оборудование, необходимые для технологии, относятся к внешним системам и требуют отдельного подтверждения указанным выше способом.
Часть, не освещённая в материалах и требующая письменного подтверждения у производителя
В следующем пункте в данных материалах сайта нет оснований, и в статье не делается. Технические характеристики и тип: диапазон давления и расход компрессора для эрлифта; соединения дустенных бурильных труб; эрлифтного клапана; требования по утилизации отходов пены;
Поскольку фактические геологические условия, забойный инструмент и методы работы различаются, итоговая эффективность бурения и качество скважины должны определяться полевыми условиями. Перечисленные условия комплектации рекомендуется прописать по пунктам в договоре закупки или документе технического подтверждения и включить в перечень оборудования только после предоставления производителем письменных параметров.