В таблице параметров WRT600 усилие подъема указано как 37 T, в том же разделе приведено осевое давление 6 T. Эти два значения часто запоминают рядом, но в скважине они управляют не одним и тем же. Осевое давление управляет тем участком, где силовой вертлюг давит вниз, усилие подъема — тем, где происходит подъем. Объектом подъема является не только одна бурильная труба, но, возможно, вся бурильная колонна, погружной пневмоударник, часть обсадных труб, а также тот участок хода, где при заклинивании подъема требуется дополнительный запас для обработки. Если понимать 37 T как «сколько веса можно поднять», то можно упустить то, что оно на самом деле ограничивает.
Каким конкретным операциям соответствует усилие подъема
При бурении водяных скважин усилие подъема в основном задействуется в следующих операциях. Эти операции находят соответствующее описание в открытых материалах WRT600, но фактические значения нагрузки для каждого вида работ в материалах не приводятся.
- Спуск и подъем бурильных труб: при глубине скважины порядка 600 м, чем длиннее бурильная колонна, тем больше ее собственный вес; при каждом подъеме всю колонну извлекают из скважины, наращивание и разборка труб также входят в этот путь нагрузки.
- Извлечение погружного пневмоударника: после бурения DTH необходимо извлечь пневмоударник со дна скважины; при наличии шлама или сужения стенок скважины сопротивление извлечению пневмоударника заметно возрастает.
- Часть работ с обсадными трубами: в материалах указано, что усилие подъема 37 T обеспечивает запас для «части работ с обсадными трубами», использовано слово «часть», при этом не указаны конкретный диаметр труб, длина одной трубы и общий вес — это требует отдельного расчета по фактическому проекту скважины.
- Запас на случай заклинивания при подъеме: в материалах четко изложен принцип действий — при аномальном сопротивлении подъему следует сначала оценить состояние скважины и произвести очистку, а не полагаться исключительно на максимальное усилие подъема для силового извлечения. Это определяет роль 37 T как запаса, а не как средства производства работ.
Почему нельзя ограничиться фразой «чем больше глубина, тем больше нужно усилие подъема»
Глубина бурения определяет лишь нижнюю границу длины бурильной колонны; фактическая нагрузка на систему подъема складывается из нескольких составляющих: собственный вес бурильных труб, трение о стенки скважины, дополнительное сопротивление от шлама в скважине, вес компоновки бурильного инструмента и динамическая нагрузка в определенный момент подъема. В материалах WRT600 указана длина бурильных труб 3 м или 6 м, рекомендуемый диаметр бурильных труб записан как 102 / 114 / 12 (значения из оригинала, конкретные единицы и полные характеристики необходимо уточнять у производителя). Бурильные трубы разного диаметра и длины имеют разный вес на метр, поэтому из фразы «глубина скважины 600 м с усилием подъема 37 T» нельзя напрямую сделать вывод, что «бурильную колонну можно беспрепятственно извлечь из любой скважины глубиной 600 м».
Диаметр скважины также участвует косвенно. Диапазон диаметров бурения WRT600 составляет 140–450 мм. При увеличении диаметра скважины изменяются площадь контакта со стенками, сложность удаления шлама и возможное трение — все это отражается на фактической нагрузке при подъеме. В материалах не указана доля усилия подъема, приходящаяся на разные диаметры скважины, поэтому по имеющемуся тексту невозможно рассчитать, сколько запаса остается при том или ином диаметре.
37 T и 6 T следует рассматривать вместе
В одном и том же материале усилие подъема 37 T и осевое давление 6 T указаны рядом. Это пара противоположно направленных нагрузок, но значения различаются более чем в шесть раз. Сама эта разница не говорит ни о каком замысле конструкции, а лишь о том, что доступные усилия вверх и вниз различны. В реальном бурении осевое давление используется для подачи и вращения с прижатием, усилие подъема — для спуска-подъема и обработки аномалий. Если читать 37 T как «общую способность оборудования», то эти два направления не разделяются.
Помимо нагрузки бурильной колонны, с усилием подъема связаны какие еще группы параметров
В материалах WRT600 в одной операционной цепочке с усилием подъема находятся ход подачи и скорость быстрого подъема. Ход подачи 7 м, используется с бурильными трубами 3 м или 6 м; скорость быстрого подъема 30 м/мин, скорость быстрого подачи 41 м/мин — в материалах указано, что эти два параметра в основном предназначены для операций с бурильными трубами и возврата силового вертлюга. Эти значения описывают временной интервал, необходимый для спуска-подъема одной бурильной трубы, а усилие подъема определяет, какой вес можно поднять на этом участке хода. Вместе они составляют эффективность операции, а не единичный предельный показатель.
Двойная вспомогательная лебедка — еще одна связанная конфигурация: большая вспомогательная лебедка 3 T и малая вспомогательная лебедка 1.5 T, используемые для перемещения погружного пневмоударника, бурильных труб, инструмента для обсадных труб, воздуховодов и других принадлежностей. Они находятся на другом уровне нагрузки, чем основное усилие подъема 37 T, и имеют другое назначение. В материалах они перечислены отдельно, и при чтении их следует понимать раздельно.
Какие выводы нельзя сделать из одного значения 37 T
- Нельзя сделать вывод, что «бурильную колонну длиной 600 м можно извлечь в любых геологических условиях и при любом диаметре скважины». Усилие подъема — это лишь верхний предел; фактическое сопротивление в скважине определяется геологическими условиями, состоянием очистки и состоянием бурильного инструмента.
- Нельзя определить максимально допустимый типоразмер обсадных труб. В материалах указано лишь «часть работ с обсадными трубами», без указания диаметра обсадных труб, длины одной трубы и общего веса.
- Нельзя вывести соотношение между усилием подъема и глубиной бурения. 37 T — это не результат «600 м, деленных на вес одного метра»; нагрузка бурильной колонны так не рассчитывается.
- Нельзя определить сочетание с крутящим моментом. В материалах максимальный крутящий момент системы вращения составляет 15000 / 7500 Н·м при максимальной частоте вращения 70 / 140 об/мин — это параметры стороны вращения, относящиеся к другой системе, нежели усилие подъема.
- Нельзя судить об эффективности бурения или результате сооружения скважины. В материалах четко указано, что фактические геологические условия, инструмент в скважине, угол бурения и способ выполнения работ различаются, поэтому итоговая эффективность бурения, глубина и результат сооружения скважины должны определяться фактическими условиями на площадке.
Проверка достаточности усилия подъема: что можно и что нельзя установить по материалам
По имеющимся материалам можно проверить: глубину бурения 600 м, диаметр скважины 140–450 мм, длину бурильных труб 3 / 6 м, усилие подъема 37 T, осевое давление 6 T, крутящий момент 15000 / 7500 Н·м в двух режимах, ход подачи 7 м. Эти значения образуют набор взаимно ограничивающих условий; любое из них, взятое отдельно, недостаточно для суждения о пригодности конфигурации.
Нельзя установить: вес на метр для разных диаметров бурильных труб, оценку трения о стенки скважины при разных диаметрах, диапазон типоразмеров обсадных труб, а также способ определения динамической нагрузки в процессе подъема. Эти сведения в материалах WRT600 на нашем сайте отсутствуют и относятся к пунктам, требующим отдельного уточнения у производителя или со стороны проекта. Согласно формулировкам в материалах, при аномальном сопротивлении подъему следует сначала оценить состояние скважины, а не полагаться на максимальное усилие подъема.