Если верхняя часть 300-метровой водяной скважины представлена грунтом и песком, а нижняя входит в выветрелую или монолитную скальную породу, то способы бурения на этих участках различаются. В материалах WR300SE указано, что установка применима в рыхлых и скальных породах; эта формулировка помещает одну машину в две технологии. Реальная задача на площадке — не «может ли она бурить», а как в одной скважине состыковать эти этапы.
Сначала определим, где лежит область применения этой установки
Границы в материалах указаны довольно конкретно: максимальная глубина бурения 300 м, диаметр скважины 105–325 мм, применимые породы — рыхлые и скальные, направления использования включают орошение сельхозугодий, сельское водоснабжение, водоснабжение животноводства и исследование подземных вод. Установка подходит, когда эти условия выполняются одновременно. Если вырвать 300 м из контекста как окончательный вывод, можно упустить ограничения по диаметру и породам.
В районах с глубоким залеганием подземных вод и недостаточным централизованным водоснабжением уровень 300 метров даёт больший запас для поиска воды, чем 200 метров, но в материалах также указано: перед заложением скважины следует оценивать целевой водоносный горизонт по местным гидрогеологическим данным и не рекомендуется слепо увеличивать глубину, опираясь только на максимальную глубину бурения. Глубина — это предельная возможность оборудования, а не проектная цель каждой скважины.
Участок рыхлых пород: ограничение в стенке скважины, а не в проходке
В грунтах, глинах, песках и песчано-гравийных отложениях возможны обрушение стенок, сужение ствола и прихват бурового снаряда. В материалах сказано: в таких породах следует в первую очередь предусматривать промывку буровым раствором, обсадные трубы и защиту стенок скважины, избегая погони за высокой скоростью проходки. Иными словами, на этом участке контролируется возможность продолжить бурение вниз, а не количество метров в час.
Шламовый и центробежный насосы указаны в материалах как опции для циркуляции, водоотлива и вспомогательных работ при заложении скважины. Нужны ли они и какой именно тип — зависит от основного способа бурения на этом участке; материалы не принимают это решение за проект.
Вход в скальные породы: на каком этапе происходит переключение технологии
В материалах написано: «после входа в выветрелую или монолитную скальную породу можно переключиться на бурение погружным пневмоударником в зависимости от свойств породы». Переключение — это не нажатие кнопки, а переход от вращательного бурения с промывкой к пневмоударному; при этом задействуются компрессор, замена погружного пневмоударника и долота, изменение способа удаления шлама. В комплектации пенный насос может использоваться как опциональная система для некоторых режимов пневмоударного бурения.
Для пневмоударного бурения в материалах приведены две группы значений, которые нужно читать вместе: рекомендуемое рабочее давление воздуха 1,2–3,5 МПа, расход воздуха 16–55 м³/мин, возможна совместимость с погружными пневмоударниками серий среднего и высокого давления. При выборе компрессора нельзя смотреть только на давление; нужно учитывать диаметр скважины, буровые штанги, типоразмер пневмоударника, твёрдость породы и высоту над уровнем моря. Недостаточная подача обычно напрямую влияет на эффективность удара и удаление шлама с забоя.
Почему двухрежимный крутящий момент указан для одной установки
Максимальный крутящий момент WR300SE указан как 7000 / 3500 Н·м при максимальной частоте вращения 80 / 160 об/мин. В материалах поясняется: состояние с более низкой частотой вращения и высоким крутящим моментом лучше подходит для большого диаметра скважины и высоких нагрузок, а более высокая частота вращения может использоваться на этапах бурения с меньшим сопротивлением. На площадке следует выбирать рабочий диапазон в зависимости от бурового инструмента и изменений породы.
Если сопоставить эти значения с двумя типами пород выше, картина сходится: на рыхлых породах или при малом диаметре нагрузка относительно невелика, а на скальных породах и при большом диаметре она возрастает. Это не два скоростных режима, а два рабочих диапазона, заложенных в одну установку.
С увеличением глубины изменение нагрузки на бурильную колонну проявляется на подъёме
Усилие подъёма указано как 15 т; в материалах сказано, что оно используется для спуско-подъёмных операций с буровыми штангами, извлечения погружного пневмоударника и части работ с обсадными трубами. Там же дано ограничение: с увеличением глубины скважины собственный вес буровых штанг и трение о стенки растут, в процессе работ следует постоянно наблюдать за сопротивлением при подъёме; при явных аномалиях нужно в первую очередь проверять сужение ствола, вывалы, прихваты или проблемы со шламом, а не пытаться сразу решить вопрос максимальным усилием подъёма.
Скорость быстрого подъёма 30 м/мин и скорость быстрой подачи 55 м/мин используются для операций со штангами, возврата силового вертлюга и вспомогательных действий. В материалах также приведена справочная эффективность бурения 10–35 м/ч с уточнением, что фактическая скорость проходки зависит от пород, диаметра скважины, бурового инструмента, компрессора и метода работы; скорость быстрой подачи нельзя понимать как фактическую скорость бурения.
Какому участку ствола соответствует какая группа условий
| Участок ствола скважины | Основное ограничение | Соответствующие значения из материалов |
|---|---|---|
| Верхние рыхлые породы (грунт, глина, песок, песчано-гравийная смесь) | Стабилизация ствола, предотвращение обрушения и сужения | Диаметр 105–325 мм; опционально шламовый и центробежный насосы |
| Переходный участок (выветрелая порода) | Переключение технологии, замена бурового инструмента | Возможен переход на бурение погружным пневмоударником; опционально пенный насос |
| Нижние монолитные скальные породы | Эффективность удара и удаление шлама с забоя | Рабочее давление воздуха 1,2–3,5 МПа; расход воздуха 16–55 м³/мин |
| Вращение по всему стволу | Диаметр скважины и нагрузка от пород | 7000 / 3500 Н·м; 80 / 160 об/мин |
| Спуско-подъёмные операции по всему стволу | Собственный вес бурильной колонны и трение о стенки | Усилие подъёма 15 т |
Зоны дробления и водоносные горизонты меняют темп работ
В материалах отмечено, что зоны дробления, трещины и локальные пустоты могут вызывать утечки воздуха, вывалы и прихваты; на таких интервалах следует снижать подачу, усиливать очистку скважины и следить за изменением давления воздуха, при необходимости применять пену, обсадные трубы или другие вспомогательные методы. После входа в основной водоносный горизонт возврат воды и состояние шлама могут заметно измениться; следует своевременно фиксировать глубину водоносного горизонта и корректировать подачу воздуха, буровой раствор или метод очистки в зависимости от притока воды. При заложении скважины также нужно определять положение фильтровой трубы и интервал водоизоляции по распределению водоносных горизонтов.
Эти две ситуации в 300-метровой скважине не обязательно возникают одновременно, но если они возникают, порядок действий отличается от поинтервального переключения, описанного выше, и относится к временным корректировкам в пределах одной скважины.
Влияние шасси и силовой установки на такие скважины
Общая масса машины около 7,2 т, скорость передвижения 2,5 км/ч, максимальный угол подъёма справочно 21°. Гусеничное шасси подходит для сельских дорог, щебёночных площадок и обычных неровных участков; перед перемещением установки следует сложить мачту и убедиться в несущей способности грунта, на мокрых склонах и в мягких грунтах требуется большая осторожность. Ход гидравлических аутригеров 1,5 м; перед началом бурения нужно обеспечить равномерную нагрузку на аутригеры, а на мягком грунте добавить подкладки.
Стандартная мощность двигателя 73 кВт, опционально 85 кВт; также доступны опции шламового насоса, центробежного насоса, генератора и пенного насоса. По выбору мощности в материалах дана лишь принципиальная рекомендация: при преобладании обычных диаметров и обычных пород стандартная мощность помогает контролировать затраты; при длительной работе с большим диаметром, твёрдыми породами или на большой высоте можно оценить более мощную конфигурацию. Конкретной таблицы соответствия условий и мощности в материалах нет; эту часть нужно рассчитывать отдельно с учётом нагрузки проекта.
Какие выводы в материалах не даны
- Фактическая достижимая глубина при различных сочетаниях пород в материалах по породам не разбита; указан только общий предел 300 м.
- При каком соотношении рыхлых и скальных пород выбирать 73 кВт или 85 кВт — соответствие в материалах не приведено.
- Конкретные модели компрессоров, их подача и схема подбора для каждой скважины — в материалах даны только диапазоны давления и расхода воздуха.
- Дебит после заложения скважины зависит от условий водоносного горизонта и не относится к диапазону, на который могут ответить параметры оборудования.
- Эффективность бурения 10–35 м/ч — справочное значение; в материалах указано, что следует ориентироваться на условия на площадке.
Проекты, подходящие для этой установки, обычно представляют собой водяные скважины с целевой глубиной до 300 м, диаметром в пределах 105–325 мм и неоднородными верхними и нижними пластами; можно ли конкретную скважину заложить по ожиданиям, всё ещё нужно определять, сопоставляя местные гидрогеологические данные с параметрами оборудования.