Когда открытые параметры буровых установок для водяных скважин класса 450 и 400 метров ставят рядом, самое очевидное для прямого сравнения — строка глубины бурения: 450 м против 400 м, разница 50 метров. Но если считать эти 50 метров единственным различием, легко упустить несколько следующих пунктов — они тоже указаны в таблице параметров, однако каждый из них ограничивает свой этап работ. В этой статье на примере открытых данных WR450SE с нашего сайта различия между ними объясняются по четырем конкретным позициям.
Сначала рассмотрим эту установку 450-метрового класса, взятую для сравнения
В открытых данных WR450SE указано: максимальная глубина бурения 450 м, диаметр бурения 105–400 мм, длина буровой штанги 6 м, рекомендуемый диаметр штанг 89 / 102 мм, усилие подъема 20 т, максимальный крутящий момент вращения 9000 / 4500 Н·м, соответствующие максимальные скорости вращения 90 / 180 об/мин, мощность 92 кВт, масса машины около 8,5 т, габаритные размеры около 5,85 × 1,8 × 2,4 м, скорость передвижения около 2,5 км/ч, максимальный угол подъема ориентировочно 21°, ход гидравлических аутригеров 1,6 м, усилие подъема вспомогательной лебедки 1,1 т (опционально 2,5 т), скорость быстрого подъема 30 м/мин, скорость быстрой подачи 55 м/мин, рабочее давление воздуха 1,2–3,5 МПа, расход воздуха 16–55 м³/мин, ориентировочная эффективность бурения 10–35 м/ч.
Эти значения — единственная основа для 450-метрового класса, которую можно цитировать в данной статье. Конкретные параметры моделей 400-метрового класса не входят в рамки этих материалов, поэтому ниже мы не перечисляем значения 400-метрового класса по пунктам, а лишь поясняем, на какой этап работ ложится «этот дополнительный отрезок» и при каких условиях он превращается в реальное различие.
Первая позиция: разница в 50 метров ориентирована на запас по глубине поиска воды
Эти 50 метров глубины бурения имеют практический смысл в зависимости от уровня подземных вод и глубины основного водоносного горизонта. Если целевой водоносный горизонт стабильно залегает выше 300 метров, обе установки могут охватить основной интервал скважины, а дополнительные 50 метров будут лишь резервом; если уровень подземных вод довольно глубок, распределение водоносного горизонта нестабильно или глубина водоносного горизонта заметно колеблется между разными точками бурения на одном участке, тогда запас 450-метрового класса проявится.
В материалах область применения WR450SE указана как орошение сельхозугодий, водоснабжение сельских районов, животноводство и освоение средне- и глубокозалегающих подземных вод, а также упоминается использование для общих гидрогеологических исследований и бурения. Общая черта этих типов проектов: глубина скважины не может быть окончательно определена на сто процентов до начала работ. Поэтому ценность разницы в 50 метров не в том, что «можно бурить глубже», а в том, что при наличии пространства для корректировки проектной глубины скважины не придется менять оборудование в процессе.
В этом разделе отдельно нужно уточнить: соотношение целевой глубины скважины и глубины залегания основного местного водоносного горизонта следует оценивать по местным гидрогеологическим данным, а не определять глубину готовой скважины только по максимальной глубине бурения оборудования.
Вторая позиция: 6-метровые штанги меняют количество наращиваний
WR450SE поддерживает 6-метровые буровые штанги, рекомендуемый диаметр 89 / 102 мм. Чем глубже скважина, тем больше операций наращивания и разборки штанг, и каждое наращивание отнимает время помимо эффективного бурения. Если в 450-метровом классе продолжать использовать более короткую конфигурацию штанг, частота наращивания будет накапливаться с глубиной скважины; при использовании 6-метровых штанг необходимое число соединений для той же глубины соответственно уменьшается.
Это особенно заметно для проектов с непрерывным бурением нескольких средне- и глубоких скважин: сэкономленное вспомогательное время на одну скважину кажется ограниченным, но при суммировании по числу скважин оно проявится в коэффициенте использования оборудования. Поддерживает ли оборудование 400-метрового класса также 6-метровые штанги, нужно проверять по его собственным материалам, нельзя делать вывод по конфигурации 450-метрового класса.
Частоту наращивания и диаметр штанг нужно рассматривать вместе
Рекомендуемый диаметр штанг 89 / 102 мм — это информация, которая идет в комплекте с длиной 6 м. При увеличении диаметра скважины или росте сопротивления в скважине выбор типоразмера штанг следует оценивать вместе с диаметром скважины, геологическими условиями и выходом вращения, а не считать 6-метровые штанги универсальной конфигурацией, не зависящей от диаметра скважины.
Третья позиция: запас по усилию подъема меняется с глубиной скважины
Усилие подъема WR450SE составляет 20 т. С увеличением глубины скважины растут как собственный вес штанг, так и трение о стенки скважины, поэтому запас по усилию подъема — не фиксированная величина, а величина, меняющаяся с глубиной и состоянием скважины. Различие между 450-метровым и 400-метровым классами по этому пункту зависит от их собственных значений усилия подъема и веса бурового инструмента, соответствующего целевому диаметру скважины.
В материалах по аномальному сопротивлению при подъеме указано направление действий: сначала оценить состояние стенок скважины, выноса шлама и бурового инструмента, затем рассматривать такие меры, как промывка скважины, медленный подъем или обсадка. Это показывает, что запас по усилию подъема предназначен для наличия запаса на случай необходимости, и его нельзя понимать так, что любое сопротивление в скважине можно сразу преодолеть подъемом. На глубине скважины 450-метрового класса 20 т нужно проверять в одной группе с диаметром скважины, диаметром штанг и геологическими условиями.
Четвертая позиция: двухрежимный крутящий момент ограничивает разные интервалы скважины
Максимальный крутящий момент вращения WR450SE составляет 9000 / 4500 Н·м, соответствующие максимальные скорости вращения 90 / 180 об/мин. В материалах эти две группы значений соотнесены с разными состояниями интервалов скважины: режим более низкой скорости и высокого крутящего момента больше подходит для большого диаметра, твердых пород или интервалов с повышенным сопротивлением; режим более высокой скорости подходит для этапов бурения с относительно меньшим сопротивлением.
В одной и той же скважине сопротивление верхних покровных отложений и нижних скальных пород неодинаково, поэтому эти две группы значений — не переключение между предпочтениями двух рабочих режимов, а выбор выхода при изменении диаметра скважины и геологических условий. Если значения крутящего момента оборудования 400-метрового класса ниже этой группы, их влияние проявится в первую очередь на интервалах большого диаметра и твердых пород, а не распределится равномерно по всей скважине.
| Позиция различия | Открытые параметры WR450SE | Соответствующие условия работы |
|---|---|---|
| Запас по глубине бурения | Максимальная глубина бурения 450 м | При более глубоком уровне подземных вод и нестабильном распределении водоносного горизонта остается пространство для корректировки |
| Частота наращивания штанг | Длина буровой штанги 6 м, рекомендуемый диаметр 89 / 102 мм | При непрерывном бурении нескольких средне- и глубоких скважин сокращается число соединений |
| Запас по усилию подъема | Усилие подъема 20 т | Запас на случай роста собственного веса бурильной колонны и трения о стенки скважины с увеличением глубины |
| Выход вращения | 9000 / 4500 Н·м, соответствует 90 / 180 об/мин | Соответствует интервалам большого диаметра и твердых пород, а также интервалам с меньшим сопротивлением |
Одно легко упускаемое различие: мощность и масса машины
WR450SE использует силовую систему мощностью 92 кВт, масса машины около 8,5 т. Такие значения сами по себе не определяют преимущество или недостаток двух установок — они определяют организацию транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ: машину массой 8,5 т относительно легче организовать при перебазировании между проектами для строительной бригады среднего масштаба, а если оборудование 400-метрового класса отличается по мощности или массе, это повлияет на ритм передислокации между разными поселками и фермами на одних и тех же площадках.
В материалах лишь указано, что WR450SE подходит для частых перебазирований между разными поселками, фермами и инженерными проектами, но не приведены сравнительные данные с оборудованием 400-метрового класса по этапу транспортировки. Если это нужно оценить, следует опираться на массу машины и габаритные размеры каждой из двух установок.
Возвращаем четыре позиции в одно суждение
Разница в 50 метров по глубине бурения сама по себе не может быть напрямую пересчитана в выгоду для строительства. Только когда в целевом районе есть неопределенность по уровню подземных вод, глубине водоносного горизонта или проектной глубине скважины, эти 50 метров соответствуют реальному рабочему пространству. Частота наращивания штанг, запас по усилию подъема и выход вращения — эти три пункта относятся соответственно к организации работ, обращению с буровым инструментом и соответствию интервалам скважины и не пересекаются с глубиной бурения.
Поэтому при сравнении двух установок стоит идти по порядку: сначала подтвердить целевую глубину скважины и глубину основного водоносного горизонта, затем посмотреть, нужен ли запас 450-метрового уровня; после этого проверить, сокращают ли длина штанг и рекомендуемый диаметр число наращиваний; и наконец, по планируемому диаметру скважины и сочетанию пород проверить, покрывают ли усилие подъема и крутящий момент наиболее тяжелый интервал скважины. После этих трех шагов можно возвращаться к вопросу, являются ли дополнительные 50 метров тем различием, о котором идет речь в этой статье.
В данной статье не рассматриваются конкретные параметры моделей, примеры клиентов и результаты полевых испытаний оборудования 400-метрового класса — эти сведения должны основываться на соответствующих открытых материалах и фактических условиях проекта. Фактическую глубину скважины, диаметр бурения и результат готовой скважины следует оценивать с учетом местных гидрогеологических условий.