Перед началом бурения основного отверстия большого диаметра на площадке часто сначала определяют, «какую буровую установку использовать», а затем подгоняют буровой инструмент под оборудование. Более надёжный порядок обратный: сначала зафиксировать конечный диаметр отверстия, глубину и грунтовые условия, затем проверить, можно ли разместить буровые штанги соответствующей длины и диаметра на данной установке, покрывают ли усилие подъёма и крутящий момент комбинацию бурового инструмента, и в последнюю очередь определить способ бурения. Статья построена вокруг этого порядка проверки; на примере открытых данных гусеничной буровой установки для фундаментов FR800 поясняется, на какой вопрос отвечают данные на каждом шаге и что необходимо подтверждать непосредственно на площадке.
Шаг 1: диаметр отверстия определяет долото, а также нижний предел диаметра буровых штанг
В проектной документации на основное отверстие обычно указываются начальный и конечный диаметры, которые могут различаться. В данных FR800 указан диапазон диаметра бурения 200–600 мм; этот диапазон не означает, что бурение можно начать при любом диаметре напрямую — требуется совместное соответствие долота, буровых штанг и способа бурения. При проверке сначала записывают конечный диаметр, затем проверяют, попадает ли минимальный начальный диаметр в диапазон оборудования; если проектом предусмотрено ступенчатое расширение, в перечень также вносят диаметры каждой ступени и соответствующие долота.
Диаметр буровых штанг и диаметр отверстия связаны отношением соответствия, но это не одно и то же. Для FR800 рекомендуемый диаметр буровых штанг составляет 89–245 мм. Чем больше диаметр отверстия, тем выше требования к каналу выноса шлама и жёсткости бурового инструмента; диаметр штанг обычно увеличивают, но конкретный типоразмер выбирают с учётом спецификации долота, грунтовых условий и способа бурения. В данных не приведена таблица соответствия «определённому диаметру отверстия обязательно соответствует определённый диаметр штанг», поэтому на этом шаге можно лишь подтвердить, что кандидатные штанги попадают в рекомендуемый диапазон; окончательную комбинацию необходимо согласовать с поставщиком бурового инструмента.
Шаг 2: глубину отверстия рассматривать вместе с комбинацией длин буровых штанг
Максимальная глубина бурения FR800 составляет 100–800 м, длина буровых штанг предлагается в трёх вариантах: 3 м, 6 м и 9 м. Глубина отверстия определяет общую длину буровой колонны и число наращиваний, а длина штанг — возможность согласования одиночной штанги с ходом силового вертлюга и конструкцией мачты. Комбинация хода силового вертлюга 9,6 м и штанг 9 м влияет на зону, покрываемую одним ходом при наращивании, а не напрямую увеличивает способность к бурению на глубину.
При проверке глубины следует отдельно фиксировать проектную глубину, ожидаемую конечную глубину и возможный запас на перебур. Указанные в данных 100–800 м являются диапазоном; фактически достижимая глубина зависит от твёрдости грунта, диаметра отверстия, комплектации бурового инструмента и технологии производства работ, поэтому 800 м нельзя считать гарантированным значением при любом диаметре. Если проектная глубина приближается к верхней границе диапазона, диаметр отверстия, комбинацию штанг и способ бурения необходимо передать производителю для подтверждения.
Шаг 3: какому этапу работ соответствуют усилие подъёма и крутящий момент
Усилие подъёма FR800 составляет 40 т, максимальный крутящий момент — 17600 Н·м, максимальная частота вращения — 20–60 об/мин. Эти три значения ограничивают соответственно спуск и подъём бурового инструмента, вращательное разрушение породы и выбор частоты вращения. Усилие подъёма связано с извлечением бурового инструмента на глубоких участках и запасом на случай препятствий в отверстии; крутящий момент — со способностью разрушать породу долотом в рыхлых слоях или скальном основании; частота вращения зависит от типа долота и грунтовых условий.
При проверке не следует рассматривать какой-либо один показатель изолированно. На участках большого диаметра масса бурового инструмента и силы трения возрастают, поэтому усилие подъёма и крутящий момент нужно оценивать в рамках одной группы условий бурения. В данных не приведены рекомендуемая масса бурового инструмента или распределение крутящего момента для разных диаметров и глубин, поэтому можно лишь подтвердить, что параметры оборудования покрывают кандидатную технологию, но нельзя на этом основании утверждать, что конкретная скважина будет пробурена без осложнений. При сложных условиях в отверстии до начала бурения следует включить комбинацию бурового инструмента, ожидаемые силы трения и потребность в извлечении в перечень вопросов для подтверждения с производителем.
Шаг 4: разный способ бурения — разный перечень сопутствующих условий
FR800 поддерживает три способа: гидравлическое вращательное бурение, бурение погружным пневмоударником и бурение с промывкой. Каждому способу соответствуют свои сопутствующие условия, которые перед началом бурения нужно подготовить отдельно:
- Гидравлическое вращательное бурение: в основном проверяют комбинацию долота и буровых штанг, а также пригодность крутящего момента и частоты вращения силового вертлюга для целевых грунтов.
- Бурение погружным пневмоударником: в данных прямо указано, что необходимо выбирать подходящие воздушный компрессор и погружной пневмоударный инструмент с учётом диаметра, глубины и грунтовых условий; для проектов в твёрдых породах также требуется подтвердить спецификацию пневмоударника и параметры компрессора.
- Бурение с промывкой: в данных указано, что способ применим в рыхлых слоях, легко обрушающихся грунтах или в работах, где требуется глинистый раствор для крепления стенок; необходимо рационально подобрать буровой насос, инструмент и систему циркуляции; при разных глубине и диаметре выбор бурового насоса также требует соответствующей проверки.
Эти три способа не являются взаимозаменяемыми кнопками: при переключении должны соответственно меняться сопутствующее оборудование, буровой инструмент и организация площадки. В данных не приведены конкретные модели воздушных компрессоров по производительности и давлению или буровых насосов для каждого способа — эти сопутствующие параметры требуют отдельного подтверждения.
Шаг 5: условия площадки и заезда нельзя продумывать только после прибытия оборудования
Общая масса FR800 составляет 25 т, скорость передвижения — 2,5 км/ч, габаритные размеры по данным указаны как 7600-5900×2300×2780 мм, при этом отмечено, что окончательные размеры определяются официальным документом технического подтверждения. Ход высоких выносных опор составляет 1,7 м, что связано с пространством для развёртывания оборудования. Перед началом бурения следует подтвердить несущую способность строительной площадки, условия транспортировки и пространство для развёртывания оборудования; в данных эти пункты указаны как подлежащие подтверждению перед заездом, но конкретные значения несущей способности или транспортные габариты не приведены — их необходимо отдельно уточнить по фактическим измерениям на площадке и схеме транспортировки.
Свести проверяемые пункты в одну таблицу
| Проверяемый пункт | Основание по данным | Что требуется подтвердить |
|---|---|---|
| Конечный диаметр отверстия | Диаметр бурения 200–600 мм | Попадает ли в диапазон, предусмотрено ли ступенчатое расширение |
| Диаметр буровых штанг | Рекомендуется 89–245 мм | Комбинация соответствия с долотом и способом бурения |
| Глубина отверстия и длина штанг | 100–800 м; 3/6/9 м | Общая длина буровой колонны, число наращиваний, согласование с мачтой и ходом |
| Подъём и вращение | 40 т; 17600 Н·м; 20–60 об/мин | Масса бурового инструмента, силы трения, запас с учётом грунтов |
| Сопутствующие условия способа бурения | Гидравлическое вращательное, погружной пневмоударник, бурение с промывкой | Конкретные спецификации компрессора, бурового насоса, инструмента |
| Площадка и транспортировка | 25 т; 2,5 км/ч; габариты требуют подтверждения | Несущая способность, условия транспортировки, пространство для развёртывания |
Назначение этой таблицы — разделить вопрос «может ли оборудование выполнить работу» на «какой пункт подкреплён данными, а какой ещё нужно уточнить». Для диаметра отверстия и диаметра буровых штанг есть чёткие диапазоны, их можно сопоставить напрямую; комбинация бурового инструмента, спецификации сопутствующего оборудования и несущая способность площадки не охвачены данными и требуют совместного подтверждения заказчика проекта и поставщика.
Границы применимости и вопросы, требующие подтверждения
Данные FR800 ориентированы на проекты свайных фундаментов зданий, фундаментов мостов, горных работ и другие проекты бурения отверстий большого диаметра; применимые грунты — рыхлые слои и скальное основание. В данных также указано, что фактическая глубина бурения и производительность работ зависят от твёрдости грунта, диаметра отверстия, комплектации бурового инструмента и технологии производства работ; диапазон 200–600 мм требует соответствия конкретному способу бурения и комбинации штанг и инструмента. Поэтому приведённый порядок проверки помогает упорядочить вопросы перед началом бурения, но не заменяет проектирование бурового инструмента и подтверждение комплектации для конкретного отверстия.
Если проект включает отверстия нескольких диаметров и глубин, рекомендуется проверять их по группам, а не охватывать все отверстия одним набором параметров. В данных не приведены таблица соответствия рекомендуемого диаметра штанг разным диаметрам отверстий, параметры выбора компрессора или бурового насоса для каждого способа бурения, а также конкретные предельные значения несущей способности площадки — эти вопросы следует отдельно поднимать на этапе запроса предложений и подготовки к заезду. Последний шаг перед началом бурения — раздельно перечислить подтверждённые и неподтверждённые пункты; пока неподтверждённые пункты не закрыты, не следует считать их «согласованными».