Сравнение колонковых буровых станков для глубокого бурения часто сводится к набору значений глубины бурения. Однако реальный темп глубокого проекта определяет не то, насколько быстро можно пробурить один рейс, а то, могут ли внутрискважинные операции выполняться одна за другой без разрывов: буровой снаряд опущен на забой, керноприёмная труба поднята, керн извлечён, труба снова отправлена в скважину. В опубликованных параметрах CR1200I есть несколько групп значений, которые напрямую относятся к этой цепочке, а некоторые значения, казалось бы, описывают другое, но фактически также влияют на непрерывность.
Цикл рейса: то, что в глубокой скважине действительно растягивается
Ритм работы при бурении со съёмным керноприёмником складывается из рейсов. Чем глубже скважина, тем выше доля времени в каждом рейсе, затрачиваемая на подъём внутренней трубы, извлечение керна и повторный спуск внутренней трубы. В материалах CR1200I два параметра указаны вместе: канатоёмкость лебёдки 1200 м, скорость подъёма 116 м/мин, усилие подъёма 13,5 кН. Эти три параметра совместно определяют, сможет ли вспомогательный участок рейса выдерживать нужный темп.
- Канатоёмкость соответствует тому, на какой глубине скважины оборудование способно сохранять возможность бурения со съёмным керноприёмником; в материалах указано 1200 м, что совпадает со справочной глубиной бурения для размера N.
- Скорость подъёма влияет на время однократного извлечения внутренней трубы; это значение не меняется с глубиной скважины, но количество рейсов накапливается по мере увеличения глубины.
- Усилие подъёма соответствует уровню сопротивления каната и внутренней трубы в скважине; на глубоких участках контакт бурильной колонны со стенками скважины изменяет это сопротивление.
Только рассматривая эти три параметра вместе, можно понять, почему в материалах по оборудованию для глубокого колонкового бурения параметры лебёдки выделены отдельно, а не отнесены к строке общей мощности станка.
Нагрузка на бурильную колонну: непрерывность с точки зрения проходного отверстия зажимного устройства и усилия подъёма
Наиболее частой причиной прерывания внутрискважинных операций является заклинивание бурового снаряда или недостаточный запас по усилию подъёма. В параметрах CR1200I диаметр проходного отверстия зажимного устройства составляет 150 мм, поддерживаются распространённые системы бурильных труб NQ, HQ, PQ, NTW, HTW и др., способ зажима — гидравлический зажим в сочетании с клиновым самотормозящим механизмом; усилие подачи 55 кН, усилие подъёма 160 кН. Эти параметры соответствуют силовым сценариям на разных этапах.
- Проходное отверстие зажимного устройства и поддерживаемые системы бурильных труб определяют, может ли данное оборудование переключаться между колонковым бурением разных диаметров в одной скважине, не останавливая весь процесс для смены типоразмера.
- Усилие подъёма соответствует запасу по подъёму при работе на сложных участках скважины; в материалах указано 160 кН, однако фактически доступное значение также зависит от трения о стенки скважины, смазывающих свойств промывочной жидкости и собственного веса бурильных труб.
- Усилие подачи 55 кН соответствует осевому усилию на этапе нормального бурения; в твёрдых породах его необходимо применять в сочетании с крутящим моментом силового вертлюга.
Эти значения нельзя использовать по отдельности как основание для суждения о том, «в какие геологические условия данное оборудование способно бурить». В самих материалах также указано, что фактическая эффективность бурения, глубина и степень извлечения керна должны определяться по конкретным условиям на площадке.
Силовой вертлюг: переключение скорости и крутящего момента происходит при изменении внутрискважинных условий
Силовой вертлюг CR1200I имеет зубчатую передачу, максимальный крутящий момент 2200 Н·м, максимальную частоту вращения 1500 об/мин, предусмотрены две группы зубчатых передач с соотношениями 1:2,2 и 1:3,3. Эти два передаточных отношения представляют собой не ступени скорости, а перераспределение между частотой вращения и крутящим моментом.
При чередовании пород в глубокой скважине в пределах одного рейса возможен переход от трещиноватого массива к монолитным твёрдым породам. Переключение зубчатых передач и регулировка частоты вращения соответствуют именно таким внутрискважинным изменениям, а не являются простым выбором эффективности. В материалах значение 2200 Н·м указано как максимальный крутящий момент; этот предел ограничивает вращательную способность, которую оборудование может обеспечить при возрастании сопротивления, и не означает, что на каждом участке скважины он используется полностью.
Гидравлика и промывка: две опоры непрерывности
В гидравлической системе CR1200I расход основного насоса составляет 300 л/мин при давлении 28 МПа, расход вспомогательного насоса — 120 л/мин при давлении 21 МПа, охлаждение — воздушное с водяным охлаждением. Расход системы промывки 150 л/мин при давлении 7 МПа. Роль этих двух систем в глубокой скважине различна.
- Расход и давление гидравлической системы обеспечивают стабильный отклик нескольких исполнительных механизмов при длительной высокой нагрузке. Цикл строительства глубокой скважины продолжителен, и гидравлическая система должна сохранять непрерывную работу в этих условиях.
- Система промывки отвечает за вынос шлама, охлаждение долота и стабильность стенок скважины; расход 150 л/мин соответствует циркуляционной способности. В материалах отмечено, что при развитой трещиноватости, нестабильном возврате промывочной жидкости и локальных поглощениях следует корректировать параметры промывки в соответствии с поведением скважины, при необходимости применяя кольматацию или поэтапное крепление стенок.
Эти две системы напрямую не определяют, на какую глубину можно пробурить скважину, но их стабильность определяет, могут ли внутрискважинные операции продвигаться непрерывно по плану.
Влияние углов бурения и моноблочной конструкции на непрерывность операций
CR1200I поддерживает углы бурения от 45° до 90°, использует гидравлическую мачту с боковым смещением и складную мачту, ход подачи 1,9 м, станок выполнен в виде моноблочной гусеничной конструкции. В зонах разведки с непрерывным расположением скважин эти параметры напрямую сокращают время на повторный монтаж и повторную центровку.
Проекты глубокой разведки часто предусматривают несколько скважин в пределах одного рудного района, причём часть скважин должна пересекать рудное тело наклонно. Моноблочная гусеничная конструкция сокращает повторный монтаж между силовым модулем, гидравлическим модулем и мачтовой системой, но не изменяет содержание самих буровых операций. В материалах не указано конкретное время перебазирования данного оборудования между площадками разных рудных районов; этот аспект требует отдельной оценки с учётом дорог и планировки площадок.
Какие значения не отвечают на вопрос о непрерывности
Таблица параметров CR1200I охватывает буровые возможности, силовой вертлюг, подачу, лебёдку, зажимное устройство, гидравлику и промывку, однако следующие категории, непосредственно связанные с непрерывностью операций, в материалах не приведены и требуют проверки на уровне проекта:
- Фактическая длина рейса и срок службы долота при различных сочетаниях пород; это зависит от подбора бурового снаряда и геологических условий.
- Методы контроля искривления скважины на глубоких участках, мониторинг износа бурильных труб и периодичность их замены.
- Конкретные рецептуры промывочных систем для разных пород и меры по борьбе с поглощениями.
- Опыт персонала на площадке в работе с канатной системой и методами прохождения сложных участков скважины.
Ценность колонкового бурового станка для глубокого бурения в конечном счёте определяется не абсолютным значением какого-либо одного параметра, а тем, могут ли параметры оборудования и фактические внутрискважинные условия образовать непрерывное взаимодействие. В опубликованных материалах CR1200I приведена градация глубин бурения: справочная глубина 1600 м для размера B, 1200 м для размера N, 700 м для размера H, а также параметры лебёдки, зажимного устройства, гидравлической системы и системы промывки, подобранные для работы на глубоких скважинах. Эти параметры можно использовать для проверки направленности конфигурации оборудования, но они не заменяют оценку условий на площадке. Для конкретного проекта программа бурения, компоновка бурового снаряда и рабочие параметры должны определяться исходя из фактических условий на площадке и результатов технического подтверждения производителя.