В открытой документации WRTR1000 указано: машина поддерживает прямую промывку буровым раствором, воздушную пену, погружной пневмоударник DTH и опциональную обратную циркуляцию с воздушным подъёмом, и можно переключаться между этими способами в зависимости от геологических условий. Эту фразу легко понять так, будто оборудование имеет набор технологических режимов, готовых к применению в любой момент. Однако из таблицы параметров видно, что только для прямой промывки буровым раствором комплектация указана вместе с машиной — насос BW1200/7, максимальное давление 7 МПа, подача 1200 л/мин. Для воздушной пены, DTH и обратной циркуляции с воздушным подъёмом в документации указано лишь направление применения, но не приведены соответствующие компрессор, система подачи пены или конфигурация двойных бурильных труб. В данной статье эти четыре пункта рассматриваются по отдельности: какие условия подтверждены документацией, а какие необходимо прорабатывать отдельно на уровне проекта.
Сначала разберём, к какой категории комплектации относятся эти четыре пункта
Прямая промывка буровым раствором, воздушная пена, погружной пневмоударник DTH и обратная циркуляция с воздушным подъёмом занимают разное положение в документации. Прямая промывка буровым раствором — один из перечисленных способов циркуляции, поставляемых с машиной, модель и параметры насоса можно узнать напрямую; DTH и воздушная пена описаны как переключаемые способы бурения; обратная циркуляция с воздушным подъёмом явно сопровождается словом «опционально». Эти три формулировки соответствуют трём различным состояниям закупки и подготовки.
- Прямая промывка буровым раствором: в комплекте с машиной поставляется насос BW1200/7, параметры определены.
- Воздушная пена: в документации описана как технологическое направление, переключаемое в зависимости от геологических условий, без указания комплектующего оборудования и параметров среды.
- Погружной пневмоударник DTH: в документации указано, что требуется соответствующий компрессор, погружной пневмоударник и долото, которые не входят в таблицу параметров машины.
- Обратная циркуляция с воздушным подъёмом: в документации явно отмечена как опциональный способ бурения и указано, что данная машина не является специализированной буровой установкой RC для геологоразведки.
Область применения прямой промывки буровым раствором и её штатные условия
Согласно документации, глины, пылеватые грунты и другие мягкие породы подходят для прямой промывки буровым раствором: свойства раствора стабилизируют стенки скважины и выносят шлам на поверхность; при прямой промывке в глубоких скважинах насос отвечает за вынос шлама, крепление стенок, охлаждение долота и контроль давления в скважине. Эта часть вспомогательных условий замкнута в параметрах машины: ротор с крутящим моментом 25 кН·м обеспечивает четыре скорости 37 / 52 / 84 / 145 об/мин, а BW1200/7 отвечает за циркуляцию.
В документации также указаны ограничения этого способа: в глинистых слоях необходимо предотвращать засаливание долота и затруднённый выход раствора; в рыхлых песчаных и гравийных слоях возможны обрушение стенок, потеря раствора и расширение скважины, может потребоваться временная обсадная колонна или ступенчатый спуск обсадных труб. Иными словами, прямая промывка буровым раствором охватывает ограниченный круг пород, и только за его пределами вступают в дело последующие способы.
Где находится точка переключения между двумя способами при входе в выветрелые и монолитные скальные породы
В документации этот раздел изложен довольно сдержанно: после входа в сильно выветрелые или дезинтегрированные породы можно в зависимости от сопротивления на забое и выхода раствора продолжать вращательное бурение либо применять воздушную пену или другие подходящие технологии; после входа в относительно монолитные твёрдые породы можно оснастить машину подходящим компрессором, погружным пневмоударником и долотом для бурения DTH.
Критерий здесь указан внутри скважины — сопротивление на забое и выход раствора, а не разграничение по числовому значению глубины. Напротив, пункт DTH в наибольшей степени зависит от оборудования вне самой машины. В документации прямо предупреждают: при бурении глубоких скважин в твёрдых породах следует уделять особое внимание мощности компрессора, смазке погружного пневмоударника и состоянию выноса шлама; если буровая мелочь не удаляется с забоя своевременно, эффективность бурения заметно снижается. Давление и подача компрессора не входят в таблицу параметров WRTR1000 и относятся к части, которую необходимо комплектовать отдельно для каждого проекта.
Воздушная пена и обратная циркуляция с воздушным подъёмом: на каком этапе каждая из них ограничена
Воздушная пена в документации позиционируется для «интервалов, частично сухих, с поглощением или требующих улучшения выноса шлама». Общая черта таких интервалов — непригодность поддержания циркуляции одной лишь системой бурового раствора. В документации также указано, что концентрация пены, расход воздуха и способ подачи должны корректироваться в зависимости от глубины скважины, диаметра и проницаемости пород, нельзя применять единые параметры для всех пород. Практический смысл этого ограничения таков: воздушная пена — это не фиксированная комплектация, устанавливаемая раз и навсегда, а набор полевых параметров, изменяющихся в зависимости от интервала скважины.
Обратная циркуляция с воздушным подъёмом имеет иную природу. В документации указано, что она применяется для проектов, требующих быстрого выноса шлама или отбора проб буровой мелочи, и одновременно отмечено, что данная машина не является специализированной буровой установкой RC для геологоразведки; если проект предъявляет чёткие требования к представительности проб и качеству разделения образцов, следует дополнительно комплектовать соответствующие двойные бурильные трубы, воздушную систему и оборудование для отбора проб. Эти три вида вспомогательного оборудования напрямую связаны с качеством отбора проб, но не входят в таблицу параметров машины.
| Способ циркуляции / бурения | Область применения, указанная в документации | Вспомогательные условия вне машины |
|---|---|---|
| Прямая промывка буровым раствором | Мягкие породы, такие как глины и пылеватые грунты; вынос шлама и крепление стенок в глубоких скважинах | BW1200/7 в комплекте с машиной |
| Воздушная пена | Интервалы, частично сухие, с поглощением или требующие улучшения выноса шлама | Концентрация пены, расход воздуха, способ подачи корректируются по условиям скважины |
| Погружной пневмоударник DTH | Относительно монолитные интервалы твёрдых пород | Компрессор, погружной пневмоударник, долото комплектуются отдельно |
| Обратная циркуляция с воздушным подъёмом (опционально) | Проекты, требующие быстрого выноса шлама или отбора проб буровой мелочи | Двойные бурильные трубы, воздушная система, оборудование для отбора проб |
Одна машина для нескольких способов — за счёт общей основы: ротора и мачты
Эти четыре способа могут быть установлены на одной машине потому, что этапы разрушения породы и подъёма являются общими. Ротор с крутящим моментом 25 кН·м обеспечивает четыре скорости 37 / 52 / 84 / 145 об/мин: низкая скорость с высоким крутящим моментом подходит для крупного бурового инструмента, работ с обсадными трубами и пород с высоким сопротивлением, более высокая скорость — для относительно стабильных мягких пород, выветрелых слоёв и части осадочных пород; гидравлическая телескопическая мачта K-типа грузоподъёмностью 60 т, главная лебёдка 90 кН и вспомогательная лебёдка 50 кН отвечают за работу с бурильной колонной и обсадными трубами; проходное отверстие ротора 660 мм оставляет пространство для крупногабаритного бурового инструмента и обсадных труб. Смена способа циркуляции изменяет среду в скважине и путь выноса шлама, но обработка бурильной колонны и подъём по-прежнему выполняются одним и тем же механизмом.
Именно поэтому для смешанных геологических условий в документации рекомендуется комбинировать несколько методов: верхние рыхлые слои проходить с промывкой буровым раствором и обсадкой, после входа в скальные породы переключаться на DTH или воздушную пену, что снижает потребность в частой замене буровой установки из-за несоответствия одного способа изменениям геологических условий. Однако «возможность комбинирования» и «возможность произвольного переключения» — это разные вещи; точка переключения по-прежнему определяется по сопротивлению на забое и выходу раствора, а не по заранее заданной глубине.
Что необходимо уточнить отдельно перед закупкой
Если рассматривать способы циркуляции WRTR1000 как пункт сравнения при выборе, то по трём категориям информации в имеющейся документации ответов нет, и их необходимо отдельно уточнять у поставщика или проектировщика; здесь они не домысливаются:
- Какое давление и подача компрессора требуются для воздушной пены и обратной циркуляции с воздушным подъёмом по отдельности — в имеющейся документации числовых значений нет.
- Типоразмер двойных бурильных труб, выбираемых для обратной циркуляции с воздушным подъёмом, и то, как они сопрягаются с системой бурильных труб машины, — в документации указано лишь на уровне «соответствующие».
- Тип и расход пенообразователя, необходимого для технологии воздушной пены, — в документации не рассматривается.
Отсутствие этих пунктов не влияет на один базовый вывод: условия применимости способов циркуляции WRTR1000 зависят от геологического состояния целевого интервала скважины и вспомогательного оборудования, которое может предоставить проект, а не от фиксированного набора границ по глубине, задаваемого самой машиной. Границы прямой промывки буровым раствором определяются мягкими породами и риском обрушения стенок; DTH и воздушная пена переносят условия на компрессор и параметры пены; обратная циркуляция с воздушным подъёмом переносит условия на двойные бурильные трубы и оборудование для отбора проб. Эти четыре категории условий относятся к разным ответственным сторонам, и на этапе закупки их необходимо сопоставлять по каждому пункту.