Если открыть материалы CR800P, в строке глубины бурения указано: BQ 920 м, NQ 800 м, HQ 380 м; в разделе системы подачи — усилие подачи 67 кН, усилие подъема 130 кН; в блоке бурового раствора — расход 100 л/мин, давление 7 МПа. Эти три группы значений находятся в трех разных разделах, на странице расположены не рядом, и при чтении легко рассматривать их по отдельности. Однако все они отвечают на один и тот же вопрос: сможет ли это оборудование на определенной глубине и при определенном диаметре скважины беспрепятственно извлечь буровой инструмент и непрерывно выносить шлам из устья скважины. В данной статье в порядке этого вопроса объясняется, за какой участок отвечает каждая из трех групп значений и почему их необходимо читать вместе.
Три группы значений в таблице параметров относятся к трем различным величинам
Глубина бурения — это не значение выходной мощности какого-либо узла оборудования, а справочная глубина бурения, указанная для данного бурового станка при определенных типоразмерах бурового инструмента и технологии. Для CR800P указаны три типоразмера BQ, NQ, HQ и соответствующие им три глубины, что означает, что это число привязано к системе бурильных труб, буровых коронок и внутренних труб для отбора керна; при смене типоразмера меняется и число. Усилия подъема и подачи относятся к силовым значениям системы подачи, измеряются в кН и ограничивают способность силового вертлюга перемещать буровой инструмент вверх и вниз. Давление и расход бурового раствора относятся к системе циркуляции и ограничивают возможность подачи промывочной жидкости на забой и выноса шлама на поверхность. Эти три величины имеют разные единицы измерения, относятся к разным системам, не могут быть пересчитаны друг в друга, и по одной из них нельзя судить о двух других.
Значение глубины бурения следует читать вместе с типоразмером бурового инструмента
Три справочные глубины бурения CR800P: BQ 920 м, NQ 800 м, HQ 380 м. Если на одной и той же разведочной линии перейти с NQ на HQ, справочная глубина снизится с 800 м до 380 м. Это не означает, что оборудование стало слабее, а связано с тем, что при увеличении диаметра скважины изменяются сечение бурильных труб, объем затрубного пространства, вес бурового инструмента и количество шлама. При чтении строки глубины бурения сначала необходимо определить, какой типоразмер планируется использовать для отбора керна в проекте, а затем сверить с числом в соответствующей ячейке. Воспринимать 800 м для NQ как «эта машина может бурить 800 м при любом диаметре» — наиболее распространенная ошибка выхода за границы применимости.
Глубина бурения — это лишь справочное значение. В самих материалах не указано, при каких породах, каком угле скважины и какой конструкции скважины приведены эти глубины. Бурение под разными углами от 45° до 90° является особенностью этого оборудования, однако наклонные и вертикальные скважины различаются по трению бурового инструмента и условиям подъема шлама; возможность реализации одного и того же значения глубины бурения при конкретном угле наклона следует оценивать отдельно по условиям на месте работ.
Грузоподъемность ограничивает запас на обработку бурового инструмента на глубоких участках
Усилие подъема CR800P составляет 130 кН, усилие подачи — 67 кН. С увеличением глубины скважины собственный вес бурильной колонны и трение о стенки скважины постепенно накапливаются, и сопротивление, которое необходимо преодолеть при подъеме, также возрастает. Именно здесь проявляется связь грузоподъемности с глубиной бурения: она определяет, какой запас остается у системы подачи для обработки нормального веса бурового инструмента и сопротивлений в скважине при приближении к справочной глубине.
Еще одно связанное значение — максимальное усилие зажима клинового захвата 130 кН, совпадающее с грузоподъемностью; проходное отверстие захвата 54–127 мм, максимальный применимый диаметр бурильных труб 114 мм. Эти числа следует рассматривать вместе: возможность использования грузоподъемности зависит от того, сможет ли захват зажать буровой инструмент соответствующего типоразмера и находится ли диаметр бурильных труб в пределах проходного отверстия. В материалах значение 130 кН не детализировано до допустимых значений при различных глубинах и углах наклона, поэтому его нельзя напрямую понимать как «в любой скважине глубиной 800 м обеспечивается чистая грузоподъемность 130 кН».
Канатоемкость канатной лебедки CR800P составляет 1000 м (стальной канат 6 мм), скорость подъема 116 м/мин, усилие подъема на пустом барабане 11,5 кН, на полном барабане 5,6 кН. Эта группа значений относится к звену подъема внутренней трубы при бурении со съемным керноприемником и представляет собой отдельный механизм, отличный от грузоподъемности системы подачи; они не могут заменять друг друга. При бурении со съемным керноприемником на уровне 800 м запас канатоемкости 1000 м относится к операционному пространству подъема внутренней трубы.
Давление насоса соответствует возможности поддержания циркуляции, а не скорости бурения
Параметры блока бурового раствора: плунжерный насос высокого давления, гидравлический привод, расход 100 л/мин, давление 7 МПа. С увеличением глубины скважины путь промывочной жидкости вниз по бурильным трубам и вверх по затрубному пространству удлиняется, потери по длине возрастают; на участках с развитой трещиноватостью, нестабильным возвратом воды или поглощениями условия, необходимые для поддержания циркуляции, также изменяются. Значение 7 МПа указывает на то, что данная насосная станция обладает определенной способностью создавать давление и может служить отправной точкой для обсуждения сложных условий циркуляции.
Однако по нему нельзя отдельно сделать вывод, что «на данной глубине циркуляция обязательно будет установлена». Достаточность давления бурового раствора зависит также от диаметра скважины, площади поперечного сечения затрубного пространства, типоразмера бурильных труб, свойств промывочной жидкости и степени поглощения в пластах; эти данные в материалах не приведены по пунктам. Расход 100 л/мин и давление 7 МПа также являются двумя независимыми параметрами: при достаточном давлении, но недостаточном расходе скорость подъема шлама также может оказаться недостаточной; оба параметра следует оценивать в рамках одного режима циркуляции.
Вернуть три строки значений в одни и те же условия по глубине скважины
Приведенная ниже таблица лишь обобщает соответствующие значения из материалов CR800P, чтобы пояснить, какому участку работ соответствует каждый пункт при увеличении глубины скважины; она не означает наличия пересчетной зависимости между тремя параметрами.
| Параметр | Значение по материалам | Какому участку работ соответствует при увеличении глубины скважины |
|---|---|---|
| Справочная глубина бурения | BQ 920 м / NQ 800 м / HQ 380 м | Определяет, при каком типоразмере бурового инструмента рассматривается глубина скважины |
| Усилие подачи / усилие подъема | 67 кН / 130 кН | Запас по усилию при спуске и подъеме бурового инструмента |
| Канатоемкость канатной лебедки | 1000 м (стальной канат 6 мм) | Операционное пространство для подъема внутренней трубы при бурении со съемным керноприемником |
| Расход / давление бурового раствора | 100 л/мин / 7 МПа | Условия циркуляции для подачи промывочной жидкости и выноса шлама |
Порядок взаимосвязанного чтения может быть следующим: сначала по типоразмеру отбора керна зафиксировать соответствующую справочную глубину бурения и определить рамки обсуждения; затем рассмотреть собственный вес бурового инструмента и ожидаемое сопротивление в скважине на этой глубине, сопоставить с грузоподъемностью и возможностями захвата и оценить, есть ли запас на этапе спуско-подъемных операций; наконец, рассмотреть сторону циркуляции — сопоставить расход и давление насоса с диаметром скважины, бурильными трубами и поглощениями в пластах и оценить, может ли шлам непрерывно выноситься. Если хотя бы по одному из трех пунктов условий недостаточно, то даже при более чем достаточных значениях двух других скважину не удастся успешно пробурить до конца.
Следует отметить, что такое взаимосвязанное чтение может дать лишь направление, но не позволяет рассчитать окончательный вывод. В материалах не приведены таблицы веса бурового инструмента для различных глубин, требования к скорости возврата в затрубном пространстве для различных диаметров скважины, а также поправочные значения грузоподъемности в зависимости от угла наклона. Все это требует отдельного расчета в соответствии с конкретным проектом скважины и условиями на месте работ.
Сопутствующие условия также входят в эту цепочку взаимосвязей
В части силовой установки CR800P требует мощности дизельного двигателя ≥99 кВт, также возможна конфигурация с электродвигателями 22 кВт × 3. При непрерывном вращении и циркуляции на глубоких участках стабильность выходной мощности косвенно влияет на показатели давления насоса и крутящего момента; транспортировка топлива в отдаленных горных районах, условия электроснабжения и ресурсы для ремонта — это те условия на месте, которые необходимо проверить при выборе дизельного или электрического варианта. Разъемная конструкция позволяет раздельно транспортировать силовой, операторский, растворный и буровой блоки, что повышает доступность точек бурения в горной местности, однако состояние гидравлических быстроразъемных соединений и крепежных элементов после сборки модулей необходимо проверять после каждой сборки; это отдельно указано в материалах.
Что необходимо уточнить у производителя и на месте работ помимо материалов
- Для справочных глубин бурения NQ 800 м, HQ 380 м соответствующие породы, углы скважины и условия конструкции скважины в материалах не описаны по пунктам.
- Фактический доступный запас грузоподъемности 130 кН при приближении к справочной глубине: отсутствуют детализированные данные по глубине и углу наклона.
- Достаточно ли давления насоса 7 МПа для поддержания циркуляции на участках с развитой трещиноватостью или поглощениями — необходимо оценивать с учетом диаметра скважины и пластов.
- Соответствие максимального крутящего момента силового вертлюга 980 Н·м и максимальной частоты вращения 1200 об/мин различным породам: в материалах приведены только принципы переключения, таблица комбинаций параметров отсутствует.
- Сочетание хода подачи 1,8 м с длиной применимых бурильных труб 1 м / 1,5 м влияет на частоту наращивания и вспомогательное время; конкретная организация работ определяется схемой размещения на месте.
Таким образом, при чтении этих трех строк значений CR800P вместо сравнения того, какое число больше, лучше сначала определить, какой типоразмер отбора керна используется в проекте, на какую глубину планируется бурить, каковы ожидаемые сопротивления в скважине и поглощения, затем по пунктам сопоставить с соответствующими значениями в материалах, а неохваченные условия внести в список вопросов, требующих уточнения перед началом работ. Материалы могут дать направление границ возможностей; окончательная глубина бурения и эффективность по-прежнему определяются условиями на месте работ.