При выборе буровой установки для водяных скважин часто встречается такое понимание: если проекту нужна глубокая скважина уровня 600 метров, сразу смотрят на модель с номиналом 600 м; и наоборот, если куплено оборудование 600-метрового класса, считается, что каждую скважину можно бурить на 600 м. Оба этих подхода не выдерживают критики. Максимальная глубина бурения 600 м в материалах WR600S на нашем сайте — это описание верхнего предела возможностей оборудования, а не план производства работ. Возможность приблизиться к этой глубине в реальном проекте зависит одновременно от диаметра бурения, геологических условий, положения водоносного горизонта, управления бурильной колонной и конструкции скважины.
Максимальная глубина бурения описывает верхний предел возможностей оборудования
В материалах WR600S максимальная глубина бурения 600 м указана рядом с диапазоном диаметра бурения 105–400 мм. Эти два диапазона не являются независимыми параметрами: чем больше диаметр, тем выше объём выноса шлама из скважины, трение бурового инструмента, требуемый расход воздуха или промывочной жидкости, и условия выполнения верхнего предела 600 м соответственно ужесточаются. Поэтому 600 м правильнее понимать как верхнюю границу ожидаемого диапазона глубин скважин, охватываемого данной установкой, а не как конечную глубину бурения по умолчанию.
Гидрогеологический проект водохозяйственного или водоснабженческого назначения обычно определяет конечную глубину скважины исходя из глубины залегания водоносного горизонта, требуемого дебита, схемы обсадных труб и типа насоса. Параметры оборудования лишь подтверждают возможность охватить эту глубину и не могут служить обратным требованием «раз оборудование 600-метрового класса, каждую скважину нужно бурить на 600 метров».
Диаметр и глубина бурения — это совместно выполняемые ограничения
Указанный в материалах диапазон 105–400 мм представляет собой довольно широкий интервал диаметров, но две крайние точки этого интервала по-разному поддерживают верхний предел 600 м, и это также связано с геологическими условиями. Продвижение глубокой скважины на малом диаметре в относительно цельных твёрдых породах и на большом диаметре в мощных верхних покровных отложениях или в зоне трещиноватости и нарушений сопровождается совершенно разными нагрузками на вращение, давлением выноса шлама и проблемами со стенками скважины.
- Малый диаметр, участок цельных твёрдых пород: больше подходит для непрерывного бурения с погружным пневмоударником, доля площади канала выноса шлама относительно велика.
- Большой диаметр, покровные отложения или зона нарушений: более значимы устойчивость стенок скважины и объём выноса шлама, сначала нужно рассматривать решения по креплению и очистке скважины.
- Совместное увеличение глубины и диаметра: с каждым дополнительным участком бурения накапливаются вес бурильной колонны, нагрузка на резьбовые соединения и трение о стенки скважины.
Таким образом, одна и та же цифра 600 м при малом диаметре и твёрдых породах и при большом диаметре и рыхлых покровных отложениях соответствует совершенно разным способам организации работ.
Геологическое строение определяет фактическую конечную глубину
В материалах для WR600S приведена классификация применимых геологических условий: в относительно цельных твёрдых породах можно использовать погружные пневмоударники среднего и высокого давления; в выветрелых породах и слоях с чередованием мягких и твёрдых пород возможны быстрый темп проходки, но также обрушение и сужение стенок скважины; в грунтах, глинах, песках и песчано-гравийных покровных отложениях поддерживается вращательное бурение с промывкой; в трещинах, зонах нарушений и зонах утечки воздуха возможны обрушение, сужение, утечка воздуха и даже прихват бурового инструмента.
Эта классификация означает, что возможность пробурить скважину до глубины, близкой к верхнему пределу оборудования, во многом зависит от того, удержится ли верхний интервал скважины, будет ли значительная утечка воздуха в среднем интервале и на какой глубине появится основной водоносный горизонт. Если уже в верхнем выветрелом слое можно применить обсадную трубу для стабилизации интервала, проблемы со стенками на поздних этапах глубокого бурения соответственно уменьшатся; если в зоне нарушений обнаружена заметная утечка воздуха, следует оценить состояние трещин и пустот, а не просто повышать давление компрессора.
Грузоподъёмность и управление бурильной колонной напрямую связаны с глубиной скважины
В материалах WR600S указаны грузоподъёмность 35 т, осевое давление 6 т, рекомендуемый диаметр бурильных труб 89/102 мм и длина бурильной трубы 6 м. Нагрузка при подъёме бурового инструмента в глубокой скважине включает не только собственный вес бурильных труб, но и трение о стенки скважины, вес обсадных труб и дополнительное сопротивление из-за локального сужения. Чем глубже скважина, тем заметнее накопление этих нагрузок, и именно в этом заключается смысл запаса, обеспечиваемого 35 т.
В материалах также отмечается, что при внезапном аномальном сопротивлении подъёму следует сначала очистить скважину и оценить состояние её стенок, избегая прямого применения максимальной грузоподъёмности для принудительного решения. Это указание нельзя читать как операционный приём, его можно читать только как ограничение: грузоподъёмность — это верхний предел возможностей оборудования, а не обычная нагрузка, которую можно успешно достичь в каждой глубокой скважине.
Проектирование диаметра определяется дебитом и конструкцией скважины
При заканчивании скважины следует определять диаметр и конструкцию скважины исходя из площади орошения, планируемого дебита, размеров обсадных труб и типа насоса; для проектов с длительной откачкой необходимо также рационально проектировать обсадные трубы, фильтры и тип насоса с учётом водоносного горизонта и дебита. Всё это изложено в материалах на нашем сайте и указывает на одно: конечная глубина и конечный диаметр скважины являются результатом проектирования заканчивания скважины, а не простым применением параметров оборудования.
Поэтому, когда в проекте используется оборудование 600-метрового класса, более правильный подход — сначала определить положение водоносного горизонта, планируемый дебит и конструкцию скважины, а затем проверить по параметрам оборудования, может ли оно охватить эти требования, вместо того чтобы сначала предполагать, что 600 м — это целевая глубина, а затем подгонять остальные параметры.
Выводы, которые можно сделать по материалам, и вопросы, требующие уточнения
| Информация о проекте | Вывод, подкрепляемый материалами | Что ещё нужно уточнить у производителя или проектировщика |
|---|---|---|
| Конечная глубина скважины | Максимальная глубина бурения оборудования 600 м как верхняя граница охвата | Фактическая глубина залегания водоносного горизонта и проектная конечная глубина |
| Диаметр бурения | Поддерживаемый материалами диапазон диаметров 105–400 мм | Компоновка бурового инструмента и система выноса шлама для конкретного диаметра скважины |
| Разделение по геологическим интервалам | Для твёрдых пород, выветрелых пород, покровных отложений, зон нарушений и водоносных горизонтов есть соответствующие направления обработки | Фактический геологический разрез проекта и решение по устойчивости стенок скважины |
| Нагрузка при подъёме | Грузоподъёмность 35 т, осевое давление 6 т | Оценка нагрузки на бурильную колонну при фактической глубине и диаметре скважины |
| Переключение технологий | Для вращательного бурения с промывкой и DTH-пневмоударника есть соответствующие области применения | Глубина переключения и соответствие расхода и давления воздуха компрессора |
Эта таблица призвана показать: утверждение «600-метровый класс» справедливо только на уровне возможностей оборудования. Чтобы судить, следует ли и можно ли бурить конкретную скважину до глубины, близкой к 600 м, нужны гидрогеологические данные и проект заканчивания скважины, а не однократное сравнение параметров оборудования.
При выборе оборудования нужно спрашивать не «может ли оно достичь 600 метров»
Более практичны два вопроса: первый — попадает ли планируемая конечная глубина в диапазон, охватываемый оборудованием, и какой диаметр предполагается использовать на этой глубине; второй — требуется ли для геологических интервалов и положения водоносного горизонта на этой глубине специальное крепление, обсадные трубы или переключение технологий. Параметры WR600S — 600 м, 105–400 мм, грузоподъёмность 35 т, двойной режим крутящего момента 12000/6000 Н·м, рабочее давление воздуха 1,2–3,5 МПа и расход воздуха 16–55 м³/мин — все являются взаимно ограничивающими параметрами одной и той же установки и не должны дробиться для сравнения по отдельным точкам.
Если проекту нужна скважина средней глубины всего 300–400 м, использование оборудования 600-метрового класса не обязательно является ошибкой, но это также не означает, что каждую скважину нужно бурить по схеме 600 м. Рассматривать максимальную глубину бурения и фактическую конечную глубину раздельно — именно это является предпосылкой правильного прочтения материалов для выбора оборудования.