В материалах по базовым буровым установкам обычно рядом приводятся три категории цифр: максимальная глубина бурения, диапазон диаметров скважины, поддерживаемые способы бурения. Эти три строки, стоящие рядом, легко прочитать как «любая комбинация справедлива». На примере FR800, представленного на нашем сайте, его открытые параметры указаны как максимальная глубина бурения 100–800 м, диаметр скважины 200–600 мм, при этом поддерживаются гидравлическое вращательное бурение, погружной пневмоударник и бурение с промывкой. Глубина, диаметр и способ — это три аспекта возможностей оборудования, и между ними нет взаимно однозначного соответствия, приведённого в материалах. В данной статье рассматриваются только те звенья, которые ограничивает каждый из этих трёх способов.
Способ бурения в первую очередь определяет два этапа: разрушение породы и удаление шлама
Описание трёх способов в материалах FR800 можно свести к двум фразам: гидравлическое вращательное бурение приводит во вращение буровой инструмент через крутящий момент, выдаваемый силовым вертлюгом, с выбором различных комбинаций долот и буровых штанг в зависимости от условий грунта; погружной пневмоударник применяется для коренных и твёрдых пород, использует ударно-вращательный способ для повышения эффективности разрушения твёрдых пород; бурение с промывкой применяется для рыхлых слоёв, склонных к обрушению скважин или для проектов, требующих глинистой корки, и за счёт оснащения буровым насосом, буровым инструментом и системой циркуляции повышает устойчивость стенок скважины и эффективность удаления шлама.
Если развернуть эти три фразы, то все три изменяют фактически два звена на одной и той же установке: за счёт чего разрушается порода и по какому пути удаляется шлам. Глубина и диаметр скважины — это целевые значения, которым должны одновременно удовлетворять эти два звена; способ различается, и комплектация, необходимая для достижения одной и той же группы целевых значений, также различается.
Диаметр скважины в первую очередь сужает выбор способа
200–600 мм — это полный диапазон диаметров, опубликованный для FR800. В материалах при описании связи между диаметром и способом даётся чёткое указание: диапазон бурения 200–600 мм требует подбора в соответствии с конкретным способом бурения, буровыми штангами и комбинацией бурового инструмента. Смысл этой фразы не в том, что каждый способ охватывает весь диапазон диаметров, а в том, что сначала нужно определить способ, а затем выбрать диаметр в пределах интервала, охватываемого этим способом.
В материалах есть ещё одно проверяемое смежное условие: рекомендуемый диаметр буровых штанг 89–245 мм. Диаметр штанг находится в пределах диаметра скважины; чем больше диаметр скважины, тем выше смещается диапазон подходящих типоразмеров штанг, и комбинация бурового инструмента соответственно меняется. В материалах не приводится напрямую соответствие между определённым диаметром скважины и определённым способом; этот уровень соответствия требует уточнения по проекту и у производителя.
| Пункт | Открытые параметры FR800 | Какое звено он ограничивает |
|---|---|---|
| Диаметр скважины | 200–600 мм | Целевой параметр скважины, одновременно ограничивает комбинацию штанг и бурового инструмента |
| Рекомендуемый диаметр буровых штанг | 89–245 мм | Пространство для подбора комбинации бурового инструмента и диаметра скважины |
| Максимальный крутящий момент вращения | 17600 Н·м | Разрушение породы и привод бурового инструмента при вращательном способе |
| Усилие подъёма | 40 т | Извлечение бурового инструмента из скважины и управление буровой колонной на большой глубине |
| Ход силового вертлюга | 9,6 м | Длина одного прохода и количество наращиваний штанг |
Глубина скважины вовлекает в расчёт усилие подъёма и крутящий момент
Диапазон глубин 100–800 м в материалах по оборудованию соответствует группе совместно работающих значений. Опубликованные для FR800 усилие подъёма 40 т и максимальный крутящий момент вращения 17600 Н·м указывают на две вещи: усилие подъёма отвечает за извлечение бурового инструмента и осевую нагрузку буровой колонны на большой глубине, крутящий момент вращения отвечает за преодоление сопротивления при вращении этого участка во время бурения.
В материалах при объяснении усилия подъёма написано, что большая грузоподъёмность способствует бурению на большую глубину, извлечению бурового инструмента и работе в сложных условиях; при объяснении крутящего момента написано, что он подходит для бурения в рыхлых слоях и коренных породах. Ни одна из этих фраз не привязывает конкретное значение напрямую к определённой глубине. Чем глубже, тем больше внутрискважинных воздействий испытывает один и тот же комплект бурового инструмента, и фактические условия для проходки вглубь не равны самому номинальному значению глубины.
Ещё одна группа значений, связанная с глубиной, — это три типоразмера длины буровых штанг: 3 м, 6 м, 9 м, а также ход силового вертлюга 9,6 м. В материалах назначение длинного хода описано как способствующее повышению эффективности соединения штанг и сокращению времени вспомогательных операций. Соотношение между этими тремя типоразмерами штанг и длиной одного прохода относится к уровню компромиссов при организации строительных работ и не изменяет способность разрушения породы на забое.
Погружной пневмоударник добавляет жёсткое условие вне оборудования
Из трёх способов погружной пневмоударник легче всего прочитать как чисто техническую возможность оборудования. Описание этого пункта в материалах содержит чёткую внешнюю предпосылку: при фактическом проведении работ необходимо выбирать подходящий воздушный компрессор и погружной буровой инструмент в соответствии с диаметром, глубиной и грунтом; при работе в твёрдых породах следует рационально подбирать погружной пневмоударник, долото и воздушный компрессор.
То есть при выборе ударно-вращательного способа необходимо одновременно проверить как минимум типоразмер погружного пневмоударника и параметры воздушного компрессора. Эти два пункта не фигурируют в таблице параметров FR800 и относятся к комплектации проекта. При изменении диаметра и глубины требования к соответствию этих двух пунктов также меняются; в материалах конкретные интервалы соответствия не приведены.
Комплектация для бурения с промывкой также не входит в таблицу параметров оборудования
Описание промывки аналогично описанию пневмоударника: за счёт рационального оснащения буровым насосом, буровым инструментом и системой циркуляции повышается устойчивость стенок скважины и эффективность удаления шлама; для проектов бурения с промывкой необходимо выбирать подходящий буровой насос и систему циркуляции с учётом глубины и диаметра скважины.
Слова «выбирать с учётом глубины и диаметра скважины» выводят типоразмер бурового насоса за рамки собственных параметров оборудования. Для одной и той же установки FR800 требования к объёму циркуляции различаются при малой и большой глубине, малом и большом диаметре, и буровой насос требует отдельного подбора. При работе в рыхлых слоях или в грунтах, склонных к обрушению скважин, в материалах также упоминается необходимость применения обсадных труб или глинистой корки в зависимости от условий на площадке; это относится к выбору технологии, а не к собственным возможностям оборудования.
Что материалы дают и чего не дают относительно трёх способов и двух целевых значений
Обобщая проверенную информацию, можно подтвердить: диапазон диаметров скважины FR800 составляет 200–600 мм, максимальная глубина бурения — 100–800 м, поддерживаются гидравлическое вращательное бурение, погружной пневмоударник и бурение с промывкой, максимальный крутящий момент вращения 17600 Н·м, усилие подъёма 40 т, длина буровых штанг 3/6/9 м, рекомендуемый диаметр буровых штанг 89–245 мм, ход силового вертлюга 9,6 м, масса машины 25 т.
Также необходимо отдельно указать то, чего в материалах нет: не приведены диапазоны диаметров, охватываемые каждым способом бурения, не приведены соответствующие глубины бурения для разных диаметров, не приведены конкретные параметры соответствия воздушного компрессора и бурового насоса, а также не приведена таблица областей применения способов по грунтам. Эти сведения отсутствуют в таблице параметров и относятся к вопросам, требующим уточнения по каждому пункту на этапе выбора модели.
В материалах есть ещё одна фраза, связанная с выводами, которую стоит сохранить: фактическая глубина бурения и эффективность работ зависят от твёрдости грунта, диаметра скважины, комплектации бурового инструмента и технологии работ. Смысл этой фразы — очертить границы: перечисленные выше значения являются параметрами оборудования, и применительно к конкретному проекту их следует заново проверять с учётом грунта и технологических условий.
Габаритные размеры «7600-5900 × 2300 × 2780 мм» приведены в соответствии с исходными параметрическими материалами; окончательные размеры определяются официальным документом технического подтверждения. Перед вводом оборудования на площадку следует подтвердить несущую способность строительной площадки, условия транспортировки и пространство для развёртывания оборудования.