После первоначального обнаружения рудного тела на малых глубинах акцент геологоразведочных работ обычно смещается с вопроса «есть ли минерализация» на вопросы «до какой глубины простирается рудное тело, где проходят его границы и является ли оно непрерывным». Этот сдвиг означает не просто увеличение глубины скважин — меняются и сами требования к их расположению. Изменения сосредоточены в нескольких измеримых аспектах: глубина скважины, типоразмер керна, угол бурения, продолжительность бурения одной скважины и нагрузка на бурильную колонну. Ниже эти линии рассмотрены по порядку; числовые значения оборудования взяты из опубликованных материалов на нашем сайте по моделям CR1200I и CR1600I.
Изменение 1: повышение класса глубины и необходимость заново подбирать типоразмер керна
Глубина контрольных скважин на малых глубинах обычно составляет сотни метров, тогда как для глубоких контрольных скважин она увеличивается на одну или даже две ступени. В материалах CR1200I указано: справочная глубина бурения по типоразмеру N — 1200 м, по типоразмеру B — 1600 м, по типоразмеру H — 700 м; в материалах CR1600I справочная глубина по типоразмеру B — 2000 м. Номинальная глубина бурения одного и того же станка меняется в зависимости от типоразмера керна, и это напрямую влияет на проектирование скважин при заложении глубоких скважин.
Иными словами, увеличение глубины — это не изменение одной лишь цифры. Если для глубокого контрольного интервала требуется керн типоразмера H, то предельная доступная глубина будет заметно меньше, чем для типоразмера N. При расположении скважин необходимо сначала определить требуемый диаметр керна для целей контроля, а затем рассчитать, какой диапазон глубин способно покрыть данное оборудование при этом типоразмере.
Изменение 2: рост доли наклонных скважин, угол бурения становится самостоятельным условием
Рудное тело на малых глубинах иногда можно пересечь вертикальной скважиной, однако глубокозалегающие рудные тела контролируются элементами залегания и часто требуют наклонных скважин, чтобы пересечь целевой горизонт под подходящим углом. В материалах CR1200I указано, что модель поддерживает углы бурения 45°–90°. Этот диапазон означает, что при расположении скважин помимо вертикальных можно предусматривать наклонные, корректируя угол в соответствии с известными элементами залегания рудного тела и направлением разведочных линий, а не проектировать все скважины строго вертикально вниз.
Изменение угла влияет не только на положение устья скважины. При изменении угла бурения меняются напряжённое состояние бурильной колонны в скважине, места износа бурового инструмента и распределение сопротивления при подъёме, поэтому на этапе расположения скважин угол следует фиксировать как самостоятельное условие, а не как дополнительное примечание к положению скважины.
Изменение 3: удлинение цикла бурения одной скважины, рост доли лебёдки и подъёма
С увеличением глубины заметно возрастает доля времени, затрачиваемого на извлечение внутренней трубы при колонковом бурении со съёмным керноприёмником. В материалах CR1200I указаны канатоёмкость лебёдки 1200 м и скорость подъёма 116 м/мин. Эти два значения как раз соответствуют вспомогательной операции частого извлечения внутренней трубы в глубоких скважинах. Чем глубже скважина, тем больше времени требуется на один и тот же рейс, поэтому при расположении скважин расстояние между ними и их количество необходимо рассматривать вместе с продолжительностью цикла одной скважины.
Параметры подачи и подъёма следует рассматривать в связке
У CR1200I усилие подачи составляет 55 кН, усилие подъёма — 160 кН. В глубоких скважинах собственный вес бурильной колонны растёт с глубиной, и запас, соответствующий усилию подъёма, напрямую связан с сопротивлением в скважине и весом бурового инструмента. Значение 160 кН относится к паспортной возможности оборудования; фактически доступный запас зависит от компоновки бурильной колонны, угла бурения и состояния стенок скважины и требует проверки по условиям проекта.
Изменение 4: более сложные условия в скважине, длительная стабильная работа бурового раствора и гидросистемы
В материалах CR1200I указаны расход основного насоса 300 л/мин, давление основного насоса 28 МПа, расход вспомогательного насоса 120 л/мин, давление 21 МПа; расход системы бурового раствора 150 л/мин, давление 7 МПа. При бурении глубоких скважин эти системы работают не в режиме кратковременных пиковых нагрузок, а должны сохранять стабильный отклик в течение длительного времени. При встрече в глубоких интервалах с развитой трещиноватостью, нестабильным выходом воды или локальными поглощениями параметры бурового раствора необходимо корректировать по поведению в скважине, а при необходимости предусматривать мероприятия по кольматации или поэтапному креплению стенок.
Совместимость зажимного устройства и бурового инструмента влияет на операции у устья
Диаметр проходного отверстия зажимного устройства данной модели составляет 150 мм, поддерживаются системы бурильных труб NQ, HQ, PQ, NTW, HTW и другие. В глубоких контрольных скважинах часто в одной скважине используется несколько типоразмеров бурового инструмента; увеличенное проходное отверстие создаёт запас для конфигурации инструмента разного диаметра, обсадных труб и операций у устья.
Изменение 5: соответствие привода и трансмиссии чередованию различных пород в глубоких скважинах
Глубокие скважины обычно пересекают больше типов пород, чем мелкие, с чередованием монолитных твёрдых пород и локальных зон дробления. Вращатель CR1200I имеет зубчатую передачу, максимальную частоту вращения 1500 об/мин, максимальный крутящий момент 2200 Н·м и обеспечивает переключение передач 1:2,2 / 1:3,3. Различные комбинации частоты вращения и крутящего момента используются для соответствия разным типоразмерам керна и твёрдости пород. Двигатель — Cummins 6BTAA5.9, рабочий объём 5,9 л, номинальная мощность 132 кВт, номинальная частота вращения 2200 об/мин.
Изменение 6: корректировка схемы перебазировки и организации скважин
Глубокие контрольные скважины имеют длительный цикл бурения одной скважины и больше вспомогательного оборудования, поэтому затраты на организацию работ при каждом перемещении на новую точку выше, чем в проектах малой глубины. CR1200I выполнен на интегрированной гусеничной платформе, мачта — складная, перемещение — гидравлическое боковое. Такая конструкция сокращает повторный монтаж и демонтаж между силовым блоком, гидравлическим модулем и мачтовой системой, что подходит для непрерывного бурения в пределах разведочной площади. Между плотностью расположения скважин и способом перебазировки оборудования существует взаимосвязь, которую следует учитывать при составлении проекта скважин.
| Узел | Опубликованные значения CR1200I | Соответствующее изменение в расположении скважин |
|---|---|---|
| Глубина и типоразмер | N 1200 м / B 1600 м / H 700 м | Предельная глубина меняется в зависимости от типоразмера керна, требуется подбор под цель контроля |
| Угол бурения | 45°–90° | Наклонные скважины можно располагать по элементам залегания рудного тела |
| Лебёдка | Канатоёмкость 1200 м, скорость подъёма 116 м/мин | В глубоких скважинах растёт доля времени на извлечение внутренней трубы |
| Подача и подъём | Усилие подачи 55 кН, усилие подъёма 160 кН | Нагрузка бурильной колонны в глубоких скважинах приходится на эту группу значений |
| Гидравлика и буровой раствор | Основной насос 300 л/мин, 28 МПа; буровой раствор 150 л/мин, 7 МПа | Длительная стабильная работа — предпосылка для глубоких скважин |
Какие условия не указаны в материалах и требуют отдельного уточнения на этапе расположения
- Конкретное расстояние между глубокими контрольными скважинами и плотность разведочной сети зависят от масштаба рудного тела и уже полученных результатов; в материалах нашего сайта они не рассматриваются.
- Достижимость фактической глубины до номинального значения связана с геологическими условиями, контролем искривления скважины, компоновкой бурильной колонны и способом ведения работ; в материалах отмечено, что конечный результат определяется условиями на площадке.
- Рецептура промывочной жидкости, материалы для кольматации и схемы крепления стенок на этапе глубоких скважин относятся к выбору технологии и должны определяться отдельно по геологическим условиям.
- Методы контроля искривления наклонных скважин и частота измерений должны назначаться с учётом технических требований проекта; в материалах конкретные нормы не приведены.
В целом после перехода контроля рудного тела с малых глубин на большие расположение скважин одновременно меняется по таким аспектам, как класс глубины, типоразмер керна, угол бурения, цикл одной скважины и нагрузка на бурильную колонну. Эти изменения соответствуют различным паспортным возможностям станка, и рассмотрение любого из них по отдельности недостаточно для вывода о пригодности оборудования.