При обсуждении оборудования для проектов глубокой разведки часто на первое место ставят вопрос «на какую глубину бурить». Однако 1200 м в документации бурового станка и линия распространения рудного тела на глубину, которую требуется контролировать по геологическому проекту, — это не одна и та же величина. В открытых данных CR1200P справочная глубина бурения BQ 1500 м, NQ 1200 м и HQ 700 м указаны в одном абзаце; эти три строки сами по себе отражают одну и ту же буровую мощность при трёх диаметрах отбора керна. Чтобы перейти от цели контроля рудного тела к классу глубины скважины, необходимо сначала выполнить два этапа оценки, и только затем сопоставлять конкретные значения.
Этап 1: цель контроля рудного тела сначала преобразуется в требования по глубине и углу
Когда рудное тело переходит от неглубокого к глубокому этапу контроля, геологическая задача обычно формулируется в виде нескольких проверяемых требований: интервал распространения оруденения на глубину, который необходимо контролировать; необходимость пересечения второго рудоносного пространства; угловое соотношение между положением скважины и падением рудного тела; необходимость охвата периферийного продолжения одной скважиной. Эти требования напрямую не равны параметрам бурового станка, но они определяют три вещи — нижний предел глубины скважины, диапазон угла наклона скважины и необходимость непрерывного отбора керна или выборочной проверки по интервалам.
CR1200P заявлен с углами бурения 45°–90°, что означает возможность как вертикальных скважин, так и наклонных в соответствии с углом падения рудного тела. Если цель контроля — проверка глубинной структуры или более глубокого аномального объекта, доля наклонных скважин обычно возрастает; если же требуется лишь продолжить вниз существующую границу распространения рудного тела, вертикальные скважины по-прежнему применимы. После определения угла появляются предпосылки для выбора глубины скважины, нагрузки на бурильную колонну и планировки площадки.
Этап 2: диаметр отбора керна определяет, какую строку глубины бурения смотреть
В материалах данного сайта Спецификация CR1200P указаны в трёх вариантах: BQ 1500 м, NQ 1200 м, HQ 700 м. Во многих обсуждениях «класс 1200 м» воспринимается как фиксированное свойство оборудования, однако фактически это число соответствует справочному значению для диаметра NQ. При меньшем диаметре BQ справочная глубина бурения может достигать 1500 м; при большем диаметре HQ тот же станок снижается до 700 м. Эти три варианта не являются отношениями Модернизация, а представляют собой результат распределения одного и того же привода и грузоподъёмности между разными системами бурового инструмента.
Поэтому порядок оценки должен быть обратным: сначала по точности контроля рудного тела и требованиям к образцам определяется диаметр отбора керна, затем в таблице Спецификация находится соответствующее значение глубины. Если проект требует отбора керна HQ по всей скважине, справочная глубина в этой строке составляет 700 м, что не противоречит 1200 м, а относится к другому диаметру.
| Диаметр отбора керна | Справочная глубина бурения | Необходимый угол скважины |
|---|---|---|
| BQ | 1500 м | 45°–90° |
| NQ | 1200 м | 45°–90° |
| HQ | 700 м | 45°–90° |
Этап 3: несколько групп сопутствующих значений, которые необходимо проверить для обоснования класса глубины скважины
После выбора диаметра и глубины возможность фактического бурения до этой глубины зависит от того, находятся ли несколько групп параметров в одном порядке величин. Приведённые в документации CR1200P значения следует рассматривать в сопоставлении, а не ссылаться на какое-либо одно из них отдельно.
Вращение и осевое усилие: 1360 Н·м и 130 кН отвечают за разные участки
Максимальный крутящий момент силовой головки 1360 Н·м, максимальная частота вращения 1500 об/мин, используется регулируемый поршневой гидромотор с зубчатой передачей, силовая головка поддерживает качание или боковое смещение. Система подачи имеет ход подачи 1,8 м, усилие подачи 67 кН, усилие подъёма 130 кН. Крутящий момент ограничивает потребность во вращательной способности для вращения бурильной колонны, а усилие подъёма ограничивает запас осевого усилия, необходимый для извлечения колонны из скважины, преодоления трения и заклинивания. На разных этапах глубокой скважины потребности в частоте вращения и крутящем моменте существенно различаются; в документации также указано, что следует динамически регулировать их в зависимости от литологии, диаметра скважины и нагрузки на бурильную колонну.
Лебёдка и канатная система: канатоёмкость 1400 м и стальной канат 6 мм
Канатоёмкость лебёдки 1400 м, стальной канат 6 мм, скорость подъёма 116 м/мин, усилие подъёма на пустом барабане 14,5 кН, на полном барабане 5,6 кН. При непрерывном отборе керна из глубокой скважины расстояние подъёма внутренней трубы велико, стальной канат используется часто; в документации прямо требуется вести Запись проверок и замен, периодически проверять обрыв проволок, износ, вмятины и соединения концов каната. На скважинах класса 1200 м это относится к повседневным работам, а не к опциональным.
Циркуляция и гидравлика: основной насос 250 л/мин и расход бурового раствора 150 л/мин
Расход основного насоса 250 л/мин, давление 25 МПа, основной масляный бак 250 л, управление ручное с пилотным управлением; расход бурового насоса 150 л/мин, давление 7 МПа, объём перемешивания бурового раствора 1,2 м³/мин. В глубоких скважинах расстояние переноса шлама велико, буровой раствор одновременно выполняет функции охлаждения, смазки и крепления стенок. В документации указано, что при глубинных потерях, водонасыщенных трещинах или зонах дробления следует своевременно корректировать свойства бурового раствора в зависимости от изменений возврата и давления насоса, а не пытаться пройти их за счёт повышения частоты вращения или увеличения подачи.
Этап 4: совместимость диаметра скважины, бурильных труб и устьевых операций
Максимальный применимый диаметр бурильных труб силовой головки 114 мм, применимая длина бурильных труб 1 м и 1,5 м, проходное отверстие зажимного устройства 54–127 мм, максимальное усилие зажима 130 кН. Эти параметры определяют диапазон доступных на площадке компоновок бурового инструмента. Даже при более высоком классе глубины скважины, если проходное отверстие зажимного устройства и Спецификация бурильных труб не соответствуют выбранному диаметру отбора керна, устьевые операции всё равно будут ограничены. В документации не приведено ничего, кроме полного перечня бурового инструмента, соответствующего каждому диаметру; конкретные компоновки рекомендуется согласовывать с проектной системой бурового инструмента и производителем.
Этап 5: тип привода и условия на площадке в удалённых рудных районах
CR1200P может быть оснащён дизельным или электрическим приводом: требуемая мощность дизельного двигателя ≥147 кВт, бренд может быть выбран среди Kubota, Cummins, Yunnei, Yuchai; конфигурация электродвигателя 30 кВт × 4, частота вращения 3000 / 1450 об/мин. Для стационарных площадок на рудниках со стабильным электроснабжением можно рассматривать электрический вариант; удалённые полевые проекты больше зависят от автономного привода и требуют заблаговременного планирования обеспечения топливом. Два типа привода соответствуют разной организации площадки; это решение требуется принимать только после подтверждения диаметра скважины и глубины, и не следует фиксировать его заранее.
Что касается массы модулей, в документации указано: силовой блок 180–260 кг, блок управления 160 кг, блок гидравлического масла (с маслом) 160 кг, блок бурового раствора 210 кг, общая масса 1880 кг. Эти значения определяют организацию транспортировки и подъёма на этапе ввода в эксплуатацию, а также являются основой для оценки доступности точки бурения; это отдельный вопрос от способности бурить на глубину.
Что остаётся за проектной стороной после определения глубины
- Расположение скважин и порядок бурения: какие скважины бурить первыми, нужно ли одной скважиной охватывать периферийное продолжение — это относится к геологическому проектированию, документация таких выводов не даёт.
- Реагирование на условия в скважине: при входе в зону разломов, зону дробления или зону сильных потерь в документации рекомендуется снижать механические удары, сокращать рейсы, своевременно устранять аномалии циркуляции, при необходимости применять обсадные трубы, тампонирование или поинтервальное крепление стенок, а не слепо гнаться за проходкой.
- Запас запасных частей и расходных материалов: в удалённых рудных районах время ожидания поставки запчастей после простоя стоит дорого; обычные уплотнения, фильтры, быстроразъёмные соединения, быстроизнашивающиеся детали стального каната, буровой инструмент и материалы для бурового раствора необходимо готовить заранее; конкретный перечень следует определять исходя из продолжительности проекта и условий транспортировки.
- Фактическая глубина бурения и эффективность: в документации указано, что при различиях в фактических геологических условиях, скважинном инструменте, углах бурения и методах работы окончательная эффективность бурения, глубина и качество отбора керна должны определяться фактическими условиями на площадке.
Если объединить эти этапы, класс глубины скважины 1200 м не является отправной точкой выбора, а представляет собой результат, полученный после подтверждения трёх пунктов — цели контроля рудного тела, диаметра отбора керна и требований к углу — и последовательного сопоставления с параметрами оборудования. То, что не приведено в документации, например буримость пород конкретного рудного района, полная компоновка бурового инструмента и возможности водоснабжения на площадке, требует отдельной проверки на уровне проекта.