В первой строке технических характеристик CR1600I указана опорная глубина бурения по типоразмеру B — 2000 м. Если запомнить только это число, может показаться, что возможности глубокого бурения определяются одной глубинной отметкой. В том же документе указаны максимальный крутящий момент 4800 Н·м, усилие подъёма 185 кН, канатоёмкость 1800 м для стального каната 6 мм, расход бурового раствора 250 л/мин, расход главного насоса 320 л/мин и давление главного насоса 31 МПа. Только рассматривая эти значения вместе, можно объяснить, почему оборудование способно работать на большой глубине. Ниже они разобраны по отдельным участкам работы, которые каждый из них ограничивает.
Номинальная глубина бурения сама по себе является значением для трёх условий
Приведённая в материалах CR1600I опорная глубина бурения — не единое число: для типоразмера B — 2000 м, для N — 1500 м, для H — 850 м. Буква типоразмера соответствует системе диаметров бурового инструмента; при замене инструмента на другой типоразмер на одной и той же установке предельная глубина меняется. Это не три модели, а три линии одной установки при разных условиях по буровому инструменту.
В параметрах на той же странице указаны максимальная частота вращения силового вертлюга 1500 об/мин и передаточное отношение редуктора 1:3. Частота вращения и крутящий момент связаны зубчатой передачей; на глубоких интервалах обычно сначала снижают частоту вращения, сохраняя крутящий момент, а конкретное соотношение корректируется в зависимости от сопротивления в скважине и не определяется одним числом.
Крутящий момент ограничивает участок вращения
Максимальный крутящий момент 4800 Н·м соответствует усилию, необходимому для вращения бурильной колонны. Чем глубже скважина, тем больше масса колонны, а также заметнее сопротивление от трения о стенки, сужения ствола и накопления шлама. В материалах 4800 Н·м и 1500 об/мин указаны в одной строке, что говорит о наличии регулируемого диапазона между частотой вращения и крутящим моментом у этого силового вертлюга, а не о поддержании только одного предельного значения.
В материалах не приведены рекомендуемые значения крутящего момента для разных глубин и диаметров скважины; это относится к области, определяемой на месте по состоянию выхода промывочной жидкости, и в данной статье не рассматривается.
Усилие подачи и усилие подъёма управляют осевым направлением
Усилие подачи 63 кН и усилие подъёма 185 кН относятся к двум разным направлениям, отличным от крутящего момента. В глубокой скважине собственный вес бурильной колонны возрастает, и усилие подъёма должно воспринимать вес колонны плюс трение в скважине; усилие подачи влияет на возможность стабильной передачи осевой нагрузки на забой. Указанный в материалах запас по усилию подъёма 185 кН предназначен для создания операционного пространства при возникновении прихватов или необходимости извлечения инструмента.
Проходное отверстие зажимного патрона 150 мм, подходит для бурильных труб NQ, HQ, PQ, NTW, HTW. Способ зажима — гидравлический зажим с клиновым самотормозящимся захватом. Размер проходного отверстия зажимного патрона определяет, какой типоразмер бурового инструмента может проходить через данную установку, и это один из ключевых параметров в системе глубокого бурения.
Канатоёмкость лебёдки определяет вспомогательный ритм отбора керна при глубоком бурении
В лебёдочной системе используется стальной канат 6 мм, канатоёмкость 1800 м, скорость подъёма 118 м/мин, усилие подъёма 13,5 кН. При бурении с отбором керна съёмным керноприёмником внутренняя труба должна подниматься с забоя к устью скважины; чем глубже скважина, тем длиннее этот путь. Канатоёмкость 1800 м согласована с глубиной бурения типоразмера N уровня 1500 м и оставляет некоторый запас.
В материалах канатоёмкость и скорость подъёма указаны раздельно, поскольку они влияют на две разные вещи: канатоёмкость определяет, на какую глубину может обслуживать данная лебёдка, а скорость влияет на вспомогательное время одного рейса. При многократных рейсах в глубокой скважине совокупный эффект второго параметра заметнее, чем его единичное значение.
Циркуляция бурового раствора и гидросистема — две вспомогательные возможности
Расход системы бурового раствора 250 л/мин, давление 7 МПа; эти параметры связаны с охлаждением долота, выносом шлама и стабильностью стенок скважины. В глубокой скважине шлам транспортируется на большее расстояние, и стабильность обратного потока напрямую влияет на темп бурения. В материалах не приведены рецептуры бурового раствора или настройки расхода для разных пород; такие данные должны определяться по фактическому выходу на месте и технологической документации подрядчика.
Гидравлическая часть: расход главного насоса 320 л/мин, давление 31 МПа; расход вспомогательного насоса 160 л/мин, давление 23 МПа. Большой расход гидравлики обеспечивает одновременную работу силового вертлюга, механизма подачи, бокового смещения и других исполнительных механизмов. В материалах также отмечено, что при длительной работе следует контролировать чистоту гидравлического масла, перепад давления на фильтрах и нагрев системы; это относится к статьям обслуживания, требующим внимания в долгосрочных проектах.
| Группа параметров | Значение | Ограничиваемый участок |
|---|---|---|
| Опорная глубина бурения | B 2000 м / N 1500 м / H 850 м | Предельная глубина в зависимости от типоразмера инструмента |
| Максимальный крутящий момент | 4800 Н·м | Вращение бурильной колонны, преодоление трения в скважине |
| Усилие подачи / подъёма | 63 кН / 185 кН | Передача осевой нагрузки и подъём колонны |
| Лебёдка | Канат 6 мм, канатоёмкость 1800 м, 118 м/мин | Подъём внутренней трубы и вспомогательное время |
| Система бурового раствора | 250 л/мин, 7 МПа | Охлаждение, вынос шлама, стабильность стенок |
| Гидросистема | Главный насос 320 л/мин, 31 МПа | Согласованное питание исполнительных механизмов |
Угол бурения и сопутствующие параметры мачты и механизма подачи
CR1600I поддерживает угол бурения 45°–90°, длину бурильных труб 1,5 / 2 / 3 м, гидравлическое телескопирование мачты, ход подачи 3,3 м, регулируемую скорость подачи (быстрая и медленная), гидравлическое боковое смещение. В совокупности эти параметры определяют рабочее положение установки на каждой позиции скважины и способ её перемещения, что относится к иному уровню, чем предыдущие группы значений.
Наклонные скважины имеют своё назначение при оконтуривании глубокозалегающих рудных тел; в материалах не приведена зависимость снижения глубины бурения от угла наклона, это необходимо уточнять по проекту и у производителя.
В разделе силового агрегата есть одно обозначение, требующее внимания
Приведённые в материалах параметры двигателя: Cummins 6CTA8.3, рабочий объём 8,3 л, номинальная мощность 153 кВт, номинальная частота вращения 2000 об/мин, 6-цилиндровый рядный с турбонаддувом, водяное охлаждение, электросистема 24 В. В последнем столбце таблицы силового агрегата на той же странице PDF в заголовке модели указано BX1500T, тогда как в других таблицах параметров соответствует BX1600T. В данной статье приводятся только параметры двигателя из указанного столбца, без дополнительных предположений о расхождении в обозначении модели.
Вопросы, требующие уточнения помимо этих групп параметров
- Рекомендуемые частота вращения и соотношение крутящего момента для разных диаметров скважины и типоразмеров инструмента в материалах не указаны; их следует корректировать на месте по состоянию в скважине.
- Схемы корректировки системы бурового раствора для глубоких зон поглощения и трещиноватых водоносных горизонтов в материалах не описаны.
- Влияние углов наклона в диапазоне 45°–90° на предельную глубину бурения: числовые коэффициенты снижения в материалах не приведены.
- Расхождение в обозначении модели в таблице силового агрегата рекомендуется уточнить у производителя на этапе закупки или технического соглашения.
Возможности глубокого бурения — это результат совместного рассмотрения опорной глубины бурения, крутящего момента, усилия подачи и подъёма, канатоёмкости лебёдки, циркуляции бурового раствора и гидросистемы. Фактическая эффективность бурения, глубина и выход керна зависят от геологических условий, скважинного инструмента, угла бурения и методов работы; приоритет следует отдавать фактическим условиям на площадке.