Когда просматриваешь таблицу характеристик малой буровой установки для водяных скважин, мощность и усилие подъёма обычно стоят рядом: в одной строке указана мощность двигателя, в другой — усилие подъёма. Цифры сами по себе легко воспринимаются как наиболее прямое сравнение между двумя машинами — большая мощность означает большую силу, большое усилие подъёма означает способность поднять больше. Однако эти два значения в процессе бурения ограничивают не один и тот же этап работ. Только рассматривая их по отдельности, можно определить, подходит ли малая модель для имеющейся скважины.
Ниже на примере опубликованных характеристик WR180E мы поместим эти два значения в технологическую цепочку данной установки. В характеристиках модели указаны: максимальная глубина бурения 180 м, диаметр бурения 90–230 мм, дизельный двигатель Changchai 28 л.с., усилие подъёма 16 т, мачта 1,5 м, масса установки 1,8 т, скорость вращения 40–70 об/мин, возможность использования штанг 50 / 60 / 76 мм, длина штанг 1,5 м и 2,0 м.
К какому этапу относятся эти два значения в характеристиках
Строка мощности описывает источник энергии всей установки. В характеристиках WR180E указано, что дизельный двигатель Changchai мощностью 28 л.с. обеспечивает энергией гидравлическую систему, вращение и гусеничное шасси. То есть это одно значение охватывает три разные функции: привод вращения бурового инструмента, привод движения гусениц и подачу рабочей жидкости под давлением в гидравлический контур. Оно не соответствует напрямую «способности бурить определённые породы».
Строка усилия подъёма описывает, какое тяговое усилие может развить лебёдка или система подачи; в характеристиках указано 16 т, что используется для спуска и подъёма обычных буровых штанг, извлечения бурового инструмента и частичной обработки инструмента в скважине. Этот параметр ограничивает этапы спуска-подъёма и извлечения инструмента из скважины, а не выход вращения при бурении.
Между этими двумя значениями нет прямой формулы пересчёта. По мощности нельзя вычислить усилие подъёма, а по усилию подъёма нельзя определить мощность двигателя — они соответствуют разным исполнительным механизмам.
Что означает 28 л.с. для установки массой 1,8 т
Масса WR180E составляет около 1,8 т, установка оснащена мачтой 1,5 м, скоростью вращения 40–70 об/мин и диаметром бурения 90–230 мм. Если рассматривать значение 28 л.с. в этой конфигурации, его позиционирование — экономичный и практичный двигатель для компактного оборудования, а не высокомощное решение для бурения больших диаметров или непрерывного бурения глубоких скважин.
В характеристиках с этим двигателем связана ещё одна группа рабочих параметров: рабочее давление 1,7–3,0 МПа, скорость передвижения 2,5 км/ч. Эти значения совместно определяют рабочий ритм машины — диапазон скорости вращения, интервал гидравлического давления и скорость передвижения взаимосвязаны, и выходная мощность используется именно в этом диапазоне.
На практике важно обратить внимание на то, при каких условиях этот двигатель приближается к своим границам. В характеристиках указано: если проект в основном предполагает бурение цельных пород высокой твёрдости или длительную работу вблизи максимальной глубины, следует заново оценить соответствие бурового инструмента, мощности и класса оборудования. Эта фраза ясно очерчивает область применения двигателя — он предназначен для обычного бурения скважин малой и средней глубины, а не для длительной работы на пределе при бурении твёрдых пород.
Каким этапам соответствует усилие подъёма 16 т
Спуск и подъём бурового инструмента — наиболее часто повторяющаяся операция при бурении водяных скважин. Чем глубже скважина, тем длиннее буровая колонна и тем больший вес требуется поднять; при разном диаметре и длине штанг вес одной штанги также различается. WR180E поддерживает три диаметра штанг — 50 / 60 / 76 мм и две длины — 1,5 м и 2,0 м. При выборе разных типоразмеров общий вес буровой колонны на одной и той же глубине будет неодинаковым.
Усилие подъёма 16 т для глубины бурения порядка 180 м является указанным в характеристиках комплектным значением. Но это не означает, что «любую ситуацию в скважине можно поднять». В характеристиках есть пояснение, которое следует серьёзно учитывать на строительном уровне: при аномальном сопротивлении при подъёме, сужении стенок скважины или плохом удалении шлама следует сначала оценить состояние пород и скважины, и не рекомендуется пытаться решить проблему только за счёт максимального усилия подъёма.
Эта фраза, в свою очередь, поясняет, как использовать значение усилия подъёма: это ориентир возможностей при нормальном технологическом процессе, а не универсальное средство для устранения аномалий в скважине. Основанием для действий при сопротивлении является оценка пород и состояние удаления шлама, а не использование усилия подъёма до предела.
Помещаем оба значения в одну технологическую цепочку
При бурении водяных скважин малой и средней глубины соответствие этих двух значений этапам работ можно представить так:
| Этап работ | Основные задействованные значения | Пояснение в характеристиках |
|---|---|---|
| Вращение бурового инструмента | Мощность 28 л.с., скорость вращения 40–70 об/мин | Двигатель обеспечивает энергией гидравлическую систему, вращение и гусеничное шасси |
| Спуск и подъём бурового инструмента | Усилие подъёма 16 т, диаметр и длина штанг | Используется для спуска и подъёма обычных штанг, извлечения инструмента и частичной обработки инструмента в скважине |
| Устранение аномалий в скважине | Не только усилие подъёма | Следует сначала оценить состояние пород и скважины, не рекомендуется применять силу |
Эта таблица показывает: значение мощности влияет на то, может ли буровой инструмент вращаться с требуемой скоростью и работать в заданном диапазоне оборотов; усилие подъёма влияет на то, можно ли нормально поднять и опустить буровую колонну. Оба параметра непрерывно взаимодействуют в одной скважине, но не определяются одним и тем же значением.
Где легко выйти за рамки при чтении характеристик таких малых моделей
- По мощности судить о твёрдости пород, которые можно бурить. В характеристиках не указан диапазон применения двигателя по твёрдости пород, лишь сказано, что при преобладании цельных пород высокой твёрдости следует заново оценить класс оборудования.
- По усилию подъёма судить о максимальной глубине готовой скважины. 16 т — это комплектное значение для данной модели, и вместе с ним в характеристиках указана максимальная глубина бурения 180 м, но фактическая глубина готовой скважины всё равно определяется местным уровнем подземных вод, положением водоносного горизонта, диаметром скважины и технологией строительства.
- Считать эти два значения всей совокупностью возможностей установки. У этой машины есть также высота мачты 1,5 м, масса 1,8 т, габаритные размеры около 3000 × 1300 × 1700 мм и другие параметры, которые ограничивают проходимость на площадке, погрузку-разгрузку при транспортировке и частоту наращивания штанг.
- Игнорировать влияние типоразмера штанг на количество операций. Мачта 1,5 м означает, что частота замены штанг будет выше, чем у моделей с длинным ходом, — это прямое следствие позиционирования данной установки как более гибкой и экономичной.
Какие условия не указаны в характеристиках и требуют отдельного уточнения
В характеристиках WR180E указан диапазон диаметра бурения 90–230 мм, но не указано соответствие конкретных размеров обсадных труб, характеристик погружного насоса и ожидаемого дебита — это необходимо определять по фактическим условиям проекта.
В характеристиках указано, что модель может применяться для сельского водоснабжения, орошения сельхозугодий, в садах, на животноводческих фермах и т.п., а также указано, что в грунтовых, глинистых, песчаных и гравийных слоях возможны обрушение стенок, сужение и прихват бурового инструмента, а в выветрелых породах и слоях с чередованием твёрдых и мягких пород следует корректировать рабочие параметры. Однако какие буровые инструменты выбирать для каждого типа пород и какой способ стабилизации стенок применять — в характеристиках конкретно не оговорено, это требует оценки по условиям на месте.
Кроме того, в характеристиках упоминается, что перед началом работ следует проверять гусеницы, мачту, гидравлические трубопроводы, соединения штанг и систему двигателя, в процессе строительства постоянно наблюдать за сопротивлением вращению, удалением шлама и температурой оборудования, а при перебазировке и транспортировке обеспечивать надёжное крепление оборудования. Это требования уровня эксплуатации оборудования; конкретные действия должны соответствовать сопроводительной документации и организации работ на площадке.
Возвращаясь к исходному вопросу: строки мощности и усилия подъёма в характеристиках малых моделей читаются по-разному. Строка мощности показывает, какие системы она охватывает и в каком диапазоне режимов используется; строка усилия подъёма показывает, каким этапам работ она соответствует и при каких условиях на неё не следует полагаться. Только поместив оба значения в технологическую цепочку и рассмотрев их вместе с глубиной бурения, диаметром, мачтой и типоразмером штанг, можно получить основу для суждения о том, подходит ли малая буровая установка для водяных скважин конкретному проекту.