В документации на колонковые буровые станки чаще всего отдельно выхватывают именно цифру глубины бурения. В таблице параметров CR1000P в первой строке указан «уровень 1000 метров», но в том же документе приводятся три значения глубины: справочная глубина бурения BQ — 1150 м, NQ — 1000 м, HQ — 550 м. Для одной и той же модели и одной и той же конструкции глубина бурения может составлять от 550 до 1150 м. Эти данные сами по себе показывают, что глубина бурения не является самостоятельной величиной: она привязана к выбранному типоразмеру скважины, а типоразмер, в свою очередь, связан с приводом, подъёмом, промывкой и конфигурацией лебёдки.
Сведение возможностей глубокого бурения к одной цифре глубины пропускает два уровня информации: во-первых, какому типоразмеру скважины соответствует это значение; во-вторых, подтверждают ли другие параметры, что данный типоразмер может быть пробурён на такую глубину. Ниже на основе опубликованных данных CR1000P эти два уровня рассматриваются отдельно.
Глубина бурения — это не одно значение, а таблица, разбитая по типоразмерам
Справочная глубина бурения CR1000P указана отдельно для трёх типоразмеров:
| Типоразмер | Справочная глубина бурения | Соответствующее значение |
|---|---|---|
| BQ | 1150 м | Меньший диаметр скважины позволяет одной и той же установке достичь большей глубины |
| NQ | 1000 м | Обычно рассматривается как характерный диапазон для данной модели |
| HQ | 550 м | При увеличении диаметра скважины предельная глубина заметно снижается |
Три строки данных вместе означают не «эта машина может бурить 1000 метров», а «эта машина в типоразмере BQ имеет справочную глубину 1150 метров, в NQ — 1000 метров, в HQ — 550 метров». При обсуждении возможностей глубокого бурения без указания типоразмера скважины цифра глубины не имеет определённого смысла. С другой стороны, диапазон глубины бурения для одной и той же установки составляет почти 600 метров, что говорит о том, что глубина бурения скорее является условной величиной, а не неотъемлемым свойством оборудования.
Диаметр скважины меняет не только стенки, но и всю нагрузку
При увеличении диаметра скважины изменяются объём извлекаемого керна, площадь резания буровой коронки, площадь контакта бурового снаряда со стенками скважины, а также требуемый крутящий момент на вращателе и усилие подъёма, соответствующее собственному весу бурильной колонны. Параметры CR1000P в этой части: максимальный крутящий момент вращателя 1100 Н·м, максимальная частота вращения 1250 об/мин, усилие подачи 67 кН, усилие подъёма 130 кН. Эти значения не являются декоративными показателями: чем глубже скважина и больше типоразмер, тем заметнее вес бурильной колонны и трение о стенки скважины; возможность поддерживать нормальное бурение и беспрепятственно извлекать буровой снаряд зависит от того, справятся ли крутящий момент и усилие подъёма с этой нагрузкой.
Сопоставление HQ 550 м и BQ 1150 м даёт более конкретный смысл: одна и та же установка CR1000P при выборе HQ может обеспечить заметно меньшую максимальную глубину, чем при BQ. Это не означает, что конфигурация оборудования урезана, а означает, что один и тот же набор условий вращения и подъёма поддерживает разные глубины при разных диаметрах скважины.
Прежде чем достичь нужной глубины, должны быть выполнены ещё несколько операций
Глубина бурения описывает, как далеко может уйти забой, но в процессе глубокого бурения наиболее уязвимые места часто находятся вне скважины или между интервалами. Несколько групп сопутствующих параметров CR1000P указывают на эти звенья:
- Канатоёмкость канатной лебёдки 1200 м (стальной канат 6 мм), усилие подъёма на пустом барабане 14,5 кН, на полном барабане 6,9 кН, скорость подъёма 116 м/мин. При бурении со съёмным керноприёмником расстояние подъёма внутренней трубы напрямую связано с глубиной скважины; канатоёмкость должна соответствовать целевой глубине, а усталость каната, крепление конца каната и состояние укладки каната требуют особого внимания при подъёме на большие расстояния.
- Расход основного насоса 200 л/мин, давление 25 МПа, основной масляный бак 200 л. При длительном глубоком бурении гидросистема обеспечивает вращение вращателя, подачу, зажим и работу лебёдки; загрязнение масла, состояние фильтров и нагрев системы постепенно влияют на стабильность работы.
- Расход промывочной жидкости 100 л/мин, давление 7 МПа. С увеличением глубины скважины расстояние транспортировки шлама растёт, сопротивление циркуляции повышается; возврат воды, давление насоса и состояние керна являются важными признаками для оценки состояния скважины. Зоны поглощения в глубоких интервалах, водоносные трещины и тектонические нарушения требуют корректировки системы промывочной жидкости в зависимости от фактических условий.
- Максимальное усилие зажима 130 кН, проходное отверстие 54–127 мм, тип — гидравлический зажим. Размер проходного отверстия определяет, какой типоразмер бурового снаряда может пройти, и соответствует выбранному типоразмеру.
Если любой из этих параметров не соответствует фактическим условиям на глубине, «возможность бурить до определённой глубины» может остаться только на бумаге. Глубина бурения — это результат, а непрерывность операций — это процесс.
Конфигурация привода также влияет на допустимый диапазон глубокого бурения
Привод CR1000P предлагается в двух вариантах: дизельный и электрический. Требуемая мощность дизельного двигателя ≥132 кВт; марки дизельных двигателей на выбор: Kubota, Cummins, Yunnei, Yuchai. Электрическая конфигурация: 30 кВт × 3, частота вращения двигателя 3000 / 1450 об/мин. В отдалённых районах без электроснабжения обычно выбирают дизельный привод; на стационарных площадках со стабильным электроснабжением можно рассматривать электрический вариант. Тип привода не указывается напрямую в строке глубины бурения, но он определяет, сможет ли оборудование непрерывно работать на скважине, а также организацию поставки и снабжения.
Кроме того, CR1000P имеет модульную разборную конструкцию: силовой блок 180–260 кг, блок управления 145 кг, блок гидравлического масла (с маслом) 160 кг, блок промывки 95 кг, общий вес 1640 кг; основные системы можно перевозить по отдельности и собирать на месте. Возможность реализации проекта глубокого бурения включает также то, могут ли модули добраться до скважины и можно ли выполнить сборку на месте.
Как проверять «возможности глубокого бурения»
Если для оценки возможностей глубокого бурения можно выбрать только одну цифру из таблицы параметров, её справочная ценность ограничена. Более практичный подход — сначала определить целевой типоразмер скважины, а затем последовательно проверить несколько групп условий:
- какова справочная глубина бурения для выбранного типоразмера; нельзя переносить максимальное значение с другого типоразмера;
- есть ли на этой глубине запас регулировки крутящего момента и частоты вращения вращателя, усилия подачи и подъёма;
- покрывает ли канатоёмкость лебёдки планируемое расстояние подъёма внутренней трубы;
- соответствуют ли расход и давление промывочной жидкости условиям возврата воды и транспортировки шлама в данном геологическом разрезе;
- соответствует ли тип привода условиям доступа на площадку и способу транспортировки модулей.
Эти условия не просто перечислены, а взаимно ограничивают друг друга: при увеличении диаметра скважины и глубины возрастает нагрузка на крутящий момент и подъём; при удлинении времени бурения повышаются требования к непрерывности работы гидравлической и промывочной систем. Опубликованные данные CR1000P приводят конкретные значения для этих звеньев, но фактически достижимая глубина бурения и результаты отбора керна по-прежнему зависят от геологических условий, скважинного инструмента, угла бурения и методов работы; следует ориентироваться на фактические условия на площадке.