В материалах WRT600 есть группа параллельных параметров: максимальная глубина бурения 600 м, диаметр скважины 140–450 мм, усилие подъёма 37 т, двухрежимный крутящий момент вращения 15000/7500 Н·м, две скорости вращения 70/140 об/мин, ход подачи 7 м, дизельная мощность 132 кВт, масса машины около 26 т. Эти цифры одновременно ориентированы на сельскохозяйственное орошение, муниципальное водоснабжение, промышленные водяные скважины и водоснабжение рудников, но четыре типа целей требуют от этой машины разного. Один и тот же WRT600 в проектах разного назначения требует предварительной проверки разных наборов параметров. Ниже разбираем по целям использования.
Сначала разберёмся, какие параметры относятся к одной группе ограничений
Диаметр скважины 140–450 мм, максимальная глубина бурения 600 м и длина буровых штанг 3 м/6 м образуют одну группу: чем больше диаметр, тем выше требуемые крутящий момент, усилие подъёма и способность удаления шлама на единицу длины скважины, и достичь 600 м при большем диаметре сложнее, чем при меньшем. Усилие подъёма 37 т и рекомендуемые диаметры штанг 102/114/127 мм образуют другую группу: с увеличением глубины собственный вес штанг и трение о стенки скважины вместе расходуют запас усилия подъёма. Крутящий момент 15000/7500 Н·м и две скорости 70/140 об/мин — третья группа, соответствующая двум режимам: высокое сопротивление в твёрдых породах и стабильные участки с низким сопротивлением. В режиме DTH есть ещё группа: рабочее давление 1,2–3,5 МПа и расход воздуха 16–55 м³/мин, относящаяся к комплектации компрессором и не входящая в параметры самой машины. Только рассматривая эти группы отдельно, можно определить, какие числа нужно согласовать в первую очередь для конкретного применения.
Сельскохозяйственное орошение и водоснабжение ферм: сначала плотность точек бурения и запас по поиску воды
Распределение скважин для орошения полей, садов, пастбищ и теплиц характеризуется разбросанностью точек, глубина отдельной скважины не обязательно велика, но после завершения одной нужно быстро перейти к следующей. WRT600 использует самоходное шасси, перебазировка по дорогам осуществляется самостоятельно, по сравнению с оборудованием, требующим отдельной буксировки, число погрузочно-разгрузочных операций меньше. Для таких проектов смысл глубины бурения 600 м заключается в создании запаса по поиску воды в районах с глубоким залеганием подземных вод и нестабильными верхними водоносными горизонтами; фактическая глубина скважины всё равно определяется гидрогеологическими условиями и глубиной целевого водоносного горизонта, и не следует считать 600 м ожидаемой глубиной каждой скважины.
Для оросительных скважин обычно не требуется использовать верхний предел диаметра 450 мм; соответствие диаметра скважины, фильтровой трубы и погружного насоса важнее стремления к большому диаметру. Необходимо заранее проверить: допускают ли ширина дорог между фермами, грузоподъёмность мостов, ограничения по высоте и радиусы поворота проезд самоходного оборудования массой 26 т и габаритами около 10 × 2,48 × 3,75 м — самоходная конструкция решает перебазировку по дорогам, но не решает вопрос свободного пространства на площадке.
Муниципальное и коммунальное водоснабжение: сначала определяем диаметр и конструкцию ствола, затем говорим об оборудовании
В проектах водоснабжения посёлков, общин и общественных объектов скважина после завершения должна работать долго, поэтому определение глубины, диаметра, фильтровой трубы и типа насоса должно быть выполнено до начала бурения. Диапазон диаметров WRT600 140–450 мм позволяет проектировать различные конструкции ствола в зависимости от обсадной трубы, погружного пневмоударника и ожидаемого дебита; выбор диаметра служит конечной цели создания скважины, а не наоборот.
В таких проектах значение усилия подъёма 37 т и хода подачи 7 м больше относится к организации работ: на глубоких участках частота спуско-подъёмных операций высока, штанги 6 м сокращают число наращиваний по сравнению со штангами 3 м, а сочетание хода подачи 7 м со штангами 6 м уменьшает число возвратов силового вертлюга. Однако эффективность непрерывного бурения всё равно зависит от пород, состояния скважины и метода работы; сами материалы не гарантируют конкретную скорость проходки.
Водоснабжение и водопонижение на рудниках: доля твёрдых пород определяет необходимость перехода на DTH
На рудниках WRT600 может использоваться для бурения скважин водоснабжения лагеря, пылеподавления, мойки оборудования и вспомогательного производственного водоснабжения, а также может выполнять часть водопонижающих скважин. Ключевое отличие таких проектов от сельскохозяйственного орошения — породы: при входе в относительно монолитные известняки, песчаники, граниты можно оснастить пневмоударник среднего и высокого давления для бурения DTH, что соответствует рабочему давлению 1,2–3,5 МПа и расходу воздуха 16–55 м³/мин.
При выборе компрессора недостаточно достичь давления 1,2–3,5 МПа; недостаточная производительность всё равно приведёт к слабому удару и трудностям удаления шлама. При выборе следует одновременно учитывать диаметр и глубину скважины, типоразмер пневмоударника, твёрдость породы и высоту над уровнем моря. Если наблюдается снижение выхода шлама, аномальное давление воздуха или рост сопротивления вращению, сначала следует определить наличие шлама на забое, утечку воздуха или износ бурового инструмента и устранять через очистку скважины и оценку её состояния, а не полагаться только на усилие подъёма 37 т для принудительного извлечения.
Дорожные и площадочные условия на рудниках обычно грубее, перед входом необходимо проверить проходимость дорог для самоходного шасси, повороты и несущую способность площадки. Кроме того, многие водяные скважины имеют верхнюю рыхлую покрывающую толщу и нижнюю часть с переходом к выветрелым и монолитным твёрдым породам; для таких смешанных разрезов целесообразно в верхней части применять вращательное бурение с промывкой или обсадку, а в нижней переключаться на DTH, чтобы избежать проблем с охватом всей скважины одной технологией.
Районы дефицита воды: условия применимости пневматического бурения
В подходящих породах бурение DTH с погружным пневмоударником в основном полагается на удар сжатого воздуха и удаление шлама и меньше зависит от большого количества воды для бурения, поэтому применимо в засушливых сельскохозяйственных районах, отдалённых рудниках и проектах с отсутствием стабильного источника воды для промывки. Но это преимущество имеет предпосылки: при большой мощности верхних рыхлых отложений всё ещё может потребоваться промывка или обсадка. Материалы не дают заключения о выполнении полного цикла создания скважины без источника воды; организацию водоснабжения всё равно следует планировать отдельно с учётом конструкции ствола.
Что важно проверить для каждого из четырёх типов целей
| Цель использования | Приоритетные параметры для проверки | Условия, требующие отдельного подтверждения |
|---|---|---|
| Сельскохозяйственное орошение, водоснабжение ферм | Способность самоходной перебазировки, запас по поиску воды при глубине 600 м, соответствие диаметра скважины и типа насоса | Ширина дорог на фермах, грузоподъёмность мостов, ограничения по высоте и радиусы поворота |
| Муниципальное, коммунальное водоснабжение | Конструкция ствола в диапазоне диаметров 140–450 мм, штанги 6 м и ход подачи 7 м | Результаты гидрогеологических изысканий и оценки качества воды, проектирование глубины, фильтровой трубы и водоупорного участка |
| Водоснабжение и водопонижение на рудниках | Давление 1,2–3,5 МПа и расход воздуха 16–55 м³/мин в режиме DTH, двухрежимный крутящий момент | Степень монолитности пород, производительность компрессора, несущая способность площадки и дорожные условия рудника |
| Водоснабжение промышленных парков, строительных лагерей | Возможность входа при массе 26 т и транспортных габаритах, выбор диаметра скважины | Планировка площадки, свободное пространство в рабочей зоне, организация питания и обслуживания фильтров при непрерывной работе |
Несколько мест, где легко запутаться
- 600 м — это верхний предел максимальной глубины бурения, а не глубина по умолчанию для каждой скважины; фактическая глубина должна определяться гидрогеологическими условиями и целевым водоносным горизонтом.
- Усилие подъёма 37 т — это верхний предел возможности, а не средство борьбы с сопротивлением при подъёме на глубоких скважинах; при аномальном сопротивлении сначала следует оценить состояние скважины.
- Дизельный двигатель 132 кВт обеспечивает питание вращения, подачи, лебёдки и вспомогательных систем; при длительной работе в твёрдых породах или на глубоких скважинах частоту обслуживания охлаждения двигателя, воздушного фильтра и топливной системы нужно планировать отдельно, а на запылённых площадках увеличивать частоту очистки фильтров и радиатора.
- Двухрежимный крутящий момент 15000/7500 Н·м соответствует двум скоростям 70/140 об/мин: низкая скорость с высоким моментом используется для больших диаметров, твёрдых пород и участков с высоким сопротивлением, высокая скорость — для стабильных пород с меньшим сопротивлением; в процессе работы следует динамически регулировать в зависимости от нагрузки вращения, выхода шлама и состояния инструмента.
Основные технические параметры
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Модель продукта | WRT600 |
| Тип оборудования | Самоходный буровой станок для водяных скважин с прямой мачтой |
| Конструкция мачты | Прямая мачта |
| Максимальная глубина бурения | 600 м |
| Диаметр скважины | 140–450 мм |
| Крутящий момент вращения | 15000 / 7500 Н·м |
| Скорость вращения | 70 / 140 об/мин |
| Усилие подъёма | 37 т |
| Осевое давление | 6 т |
| Ход подачи | 7 м |
| Длина буровых штанг | 3 / 6 м |
| Рекомендуемый диаметр штанг | 102 / 114 / 127 мм |
| Рабочее давление DTH | 1,2–3,5 МПа |
| Расход воздуха | 16–55 м³/мин |
| Дизельный двигатель | 132 кВт |
| Вспомогательная лебёдка | 3 т + 1,5 т |
| Скорость быстрого подъёма | 30 м/мин |
| Скорость быстрой подачи | 41 м/мин |
| Масса машины | около 26 т |
| Транспортные габариты | около 10 × 2,48 × 3,75 м |
В материалах не освещены: фактическая производительность проходки в различных породах, справочные значения цикла создания одной скважины, конкретные способы корректировки параметров очистки скважины в мощных водоносных горизонтах и зонах водопритока, а также требования к температуре, циркуляционной среде и цементированию для геотермальных исследовательских скважин. Это требует учёта гидрогеологических данных конкретного проекта, проектирования ствола или письменного подтверждения от производителя и проектной стороны и не может быть выведено из данной статьи.