WR600RC поддерживает два рабочих угла: 45° и 90°, но это не означает, что их можно произвольно заменять. Необходимость изменения угла бурения зависит от залегания целевого рудного тела, проектирования разведочной сети и условий нагружения оборудования под этим углом. Вертикальные скважины 90° подходят для горизонтальных или пологих рудных тел и обычного вертикального контроля; наклонные скважины 45° больше подходят для геологических целей, требующих наклонного пересечения наклонных рудных жил, разломных зон или зон минерализации. Перед покупкой следует сначала чётко определить залегание рудного тела и цели разведки, а затем уточнить фактические условия работы оборудования под разными углами.
Сначала смотрим залегание рудного тела: угол падения определяет характер пересечения скважины с рудным телом
Пологие и горизонтальные рудные тела
Когда угол падения рудного тела небольшой и оно залегает почти горизонтально, вертикальная скважина (90°) позволяет пересечь целевой горизонт на меньшей глубине. В этом случае использование наклонной скважины, наоборот, удлинит путь пересечения руды и увеличит непроизводительный метраж. Для проверки глубинных аномалий и исследования периферийной минерализации глубина бурения 600 м и диаметр скважины 105–450 мм установки WR600RC позволяют охватить большой вертикальный диапазон, а вертикальные скважины удобнее для создания глубинных контрольных точек.
Средне- и крутопадающие рудные тела, рудные жилы, разломные зоны
При большом угле падения рудного тела вертикальная скважина может буриться вдоль простирания рудного тела или почти параллельно зоне минерализации, из-за чего эффективная длина пересечения рудного тела сокращается, а также становится трудно контролировать границы висячего и лежачего боков. В материалах WR600RC прямо указано, что угол 45° может использоваться для наклонного пересечения наклонных рудных тел, рудных жил и разломных зон. Ценность наклонной скважины заключается в пересечении целевого объекта под большим углом для получения более представительных проб бурового шлама.
- Скважина 90°: подходит для горизонтальных или пологих рудных тел, обычной вертикальной разведки, строительства глубоких водяных скважин.
- Скважина 45°: подходит для наклонного пересечения наклонных рудных тел, рудных жил и разломных зон.
Следует подчеркнуть, что 45° — это конкретный параметр рабочего угла, а не единственный возможный угол наклонной скважины. В реальных проектах разведки могут потребоваться другие углы наклона. Перед покупкой следует уточнить способы реализации и ограничения WR600RC для углов, отличных от 45°; в материалах не указана поддержка углов, кроме 45° и 90°, поэтому этот пункт необходимо уточнить у производителя.
Затем сопоставляем с целями разведки: нужны пробы или контрольные точки
WR600RC относится к установкам обратного циркуляционного бурения и предназначена в основном для отбора проб бурового шлама, а не непрерывного полного керна. Эта технологическая особенность определяет ещё один критерий выбора угла бурения: смогут ли пробы представлять целевой горизонт.
- Если цель — быстро создать большое количество контрольных точек бурения, проверить глубинные аномалии и периферийную минерализацию, вертикальные скважины проще с точки зрения планировки площадки и нагрузок на бурильную колонну.
- Если цель — выяснить мощность, залегание и контакты висячего и лежачего боков наклонного рудного тела, наклонная скважина 45° позволяет легче войти в рудное тело под большим углом.
- Для проектов, где целью является создание скважины, например водопонижение на руднике или глубокие водяные скважины, обычно преобладают вертикальные скважины 90°, а разница углов больше связана с контролем искривления скважины, чем с пересечением рудного тела.
Обратное циркуляционное бурение relies on the inner tube of double-wall drill pipes for sample return, and samples are collected at fixed intervals. При изменении угла бурения путь возврата пробы, осаждение и условия подъёма шлама в скважине меняются, поэтому выбор угла следует рассматривать вместе с непрерывностью возврата пробы.
Влияние изменения угла на нагрузки на оборудование и условия работы
Аутригеры и устойчивость машины
Ход аутригеров WR600RC составляет 1,7 м и может использоваться для выравнивания и стабилизации оборудования. При бурении наклонных скважин 45° или бурении с высоким крутящим моментом направления нагрузок более сложны; состояние аутригеров, несущая способность грунта и горизонтальность машины напрямую влияют на контроль направления скважины и безопасность работ. Масса машины составляет около 12,5 т, габаритные размеры — примерно 7 × 2,1 × 2,9 м. Требования к размерам площадки и несущей способности грунта при наклонном бурении необходимо уточнить перед покупкой с учётом условий на месте.
Вращение, подъём и работа с бурильной колонной
Усилие подъёма WR600RC — 29 т, крутящий момент вращения — 12000 / 6000 Н·м, что соответствует максимальной скорости вращения 75 / 150 об/мин. В наклонной скважине осевая составляющая от собственного веса бурильных труб и трение о стенки скважины имеют более сложную взаимосвязь, а нагрузки при подъёме и вращении меняются в зависимости от глубины, диаметра и угла наклона скважины. В материалах указано, что при постоянно аномальном сопротивлении подъёму бурильной колонны следует в первую очередь устранять причину путём очистки скважины и оценки её состояния, а не пытаться сразу использовать максимальное усилие подъёма. Этот принцип применим и к наклонным скважинам.
Компрессор и возврат пробы
Рекомендуемое рабочее давление — 1,6–6 МПа, расход воздуха — 16–75 м³/мин. При увеличении глубины скважины, диаметра, высоты над уровнем моря и твёрдости породы требуемый эффективный расход воздуха обычно также возрастает. В наклонной скважине путь подъёма шлама отличается от вертикальной, поэтому перед запросом коммерческого предложения следует предоставить производителю для проверки давление и производительность предполагаемого компрессора, глубину и угол скважины, а не оценивать только по максимальной глубине бурения.
Вопросы, которые рекомендуется уточнить у производителя перед покупкой
| Пункт проверки | Почему это нужно подтвердить |
|---|---|
| Способ реализации рабочего угла 45° и диапазон углов | В материалах указаны только 45° и 90°; возможность поддержки других углов наклона требует подтверждения производителя |
| Конфигурация бурильных труб и меры контроля искривления скважины в режиме наклонного бурения | Изменение угла влияет на нагрузки на буровой инструмент и отклонение направления скважины |
| Требования к несущей способности площадки и расстановке аутригеров при работе под 45° | Ход аутригеров 1,7 м и масса машины 12,5 т должны соответствовать условиям площадки |
| Условия переключения между RC, DTH и вращательным бурением с промывкой в наклонной скважине | Технологии для покрывающих отложений и твёрдых пород различаются; необходимо подтвердить, не ограничено ли переключение при изменении угла |
| Давление и производительность комплектного компрессора при целевой глубине и угле скважины | Способность возврата пробы напрямую зависит от давления и расхода воздуха |
| Способ записи глубины при отборе проб по интервалам проходки в наклонной скважине | В наклонной скважине глубина по стволу и вертикальная глубина различаются; методику записи нужно унифицировать заранее |
Заключительная последовательность оценки
Чтобы определить, какой угол — 45° или 90° — подходит, рекомендуется следующая последовательность: сначала подтвердить угол падения и залегание рудного тела, оценить, может ли вертикальная скважина пересечь целевой объект под разумным углом; затем определить, является ли цель разведки быстрым созданием контрольных точек или контролем залегания наклонного рудного тела; наконец, проверить, соответствуют ли условия площадки, аутригеров, бурильной колонны и компрессора для WR600RC выбранному углу. В материалах не приведены пороговые значения угла падения для конкретных рудников, и не существует универсальной формулы выбора угла; фактическое проектирование должно определяться совместно геологическим и буровым решением.