Открывая материалы по прицепной буровой установке для водяных скважин, сначала видишь таблицы глубины бурения, диаметра и частоты вращения; однако то, какие системы объединены на шасси, также определяет, для каких проектов подходит данное оборудование. В статье отправной точкой служит конструктивная особенность «интегрированной компоновки на прицепном шасси»: сначала объясняется, каким типам производственных задач она соответствует, затем на основе открытых данных WRTR600 разъясняется, почему такая компоновка влияет на проектное позиционирование, и в конце перечисляются условия, не охваченные материалами, которые необходимо уточнить до начала работ.
Сначала рассмотрим, что именно интегрировано на шасси
В открытых данных WRTR600 указано, что дизельный генератор, буровой насос 3NB-130, ротор, двойная лебёдка, мачта, выносные опоры и вспомогательный механизм развинчивания сконцентрированы на прицепном шасси. Для организации площадки это означает, что источник энергии, циркуляционная система и механизмы подъёма и вращения не перевозятся отдельными транспортными единицами и не собираются на месте, а перемещаются и развёртываются как единое целое вместе с шасси.
Ценность такой компоновки не в каком-то отдельном параметре, а в сокращении ожидания между операциями: подключение кабелей и трубопроводов между силовой установкой и буровым насосом, позиционирование мачты относительно шасси, взаимное расположение лебёдки и ротора определяются на этапе заводской компоновки, а на площадке остаётся в основном буксировка на позицию, выравнивание выносных опор, подъём мачты и подключение циркуляционного трубопровода.
Несколько типов производственных задач, соответствующих интегрированной компоновке
В материалах перечислены типичные области применения: глубокие водяные скважины, геотермальные скважины, гидрогеологические исследования, общая геологическая разведка и часть буровых работ в фундаментостроении. Если рассматривать эти применения через призму интегрированной компоновки, становится понятно, что позиционирование данной установки смещено в сторону «самодостаточной системы, способной к перемещению целиком» для скважин средней и большой глубины, а не специализированного оборудования для одной операции.
Удалённые точки бурения без стабильной электросети
Оборудование включает дизель-генераторную установку SCGC-200 кВт с номинальным напряжением 380 В, номинальным током 360 А и частотой 50 Гц, которая обеспечивает питание бурового насоса, гидравлического насоса и вспомогательного электрооборудования. Для сельских водяных скважин, скважин для сельскохозяйственного орошения и удалённых геотермальных исследовательских точек электроснабжение часто является вопросом, который нужно решить до начала работ; размещение генераторной установки вместе с машиной означает, что вопрос «откуда взять электричество» переводится в саму конструкцию оборудования.
Насос для промывки и крепления стенок скважины перемещается вместе с установкой
Буровой насос 3NB-130 имеет регламентированную подачу 8,4–16,6 л/с, номинальное рабочее давление 5–10 МПа и приводится в действие электродвигателем 90 кВт. Циркуляция бурового раствора обеспечивает вынос шлама, охлаждение долота, поддержание устойчивости стенок скважины и контроль давления в ней. В грунтах, глинах и мягких покровных отложениях вязкость раствора необходимо корректировать в зависимости от проницаемости пласта, диаметра скважины и условий возврата раствора; в песчаных и гравийных слоях следует рассматривать сочетание с временной обсадкой или ступенчатым спуском обсадных труб. Все эти технологические операции зависят от непрерывной доступности насоса и трубопроводов, а интеграция на шасси сокращает количество стыковок насоса, электропитания и трубопроводов на площадке.
Вращение на большой глубине и работа с буровым инструментом
Ротор обеспечивает три ступени частоты вращения: 38 / 57 / 85 об/мин, что соответствует теоретическому крутящему моменту примерно 13,8 / 9,2 / 6,2 кН·м. Низшая ступень имеет более высокий крутящий момент и подходит для большего диаметра скважины, тяжёлого бурового инструмента и пород с повышенным сопротивлением; более высокая частота вращения подходит для этапов с меньшим сопротивлением. Тяговое усилие основной лебёдки на одинарном канате составляет 40 кН, вспомогательной — 30 кН, максимальная нагрузка вертлюга — 30 т, внутренний диаметр — 63,5 мм. По мере увеличения глубины растут собственный вес бурильной колонны и трение о стенки скважины, поэтому согласование вертлюга, лебёдки, ведущей трубы и бурильных труб важнее, чем отдельное значение грузоподъёмности.
Разные исполнения мачты — разные компромиссы между транспортировкой и эффективностью интегрированной компоновки
Оборудование предлагается в двух версиях — с короткой и длинной мачтой; разница не только в высоте, но и в транспортных габаритах и количестве наращиваний.
| Параметр | Версия с короткой мачтой | Версия с длинной мачтой |
|---|---|---|
| Полезная высота мачты | 12 м | 15 м |
| Ведущая труба | 108 × 108 × 7500 мм | 108 × 108 × 10500 мм |
| Бурильная труба | Ø89 × 10 × 5500 мм | Ø89 × 10 × 9000 мм |
| Транспортные габариты | около 15100 × 2480 × 4100 мм | около 16630 × 2480 × 4100 мм |
Короткая мачта больше способствует транспортировке и адаптации к площадке, длинная позволяет сократить количество наращиваний и повысить эффективность непрерывного бурения на большой глубине. Этот выбор нужно привязывать к самому проекту: для проектов с небольшой глубиной скважин, распределёнными площадками и обычными дорожными условиями версия с короткой мачтой имеет меньшую транспортную длину; для проектов с большой глубиной и длительным непрерывным бурением одной скважины преимущество длинной мачты в сокращении наращиваний проявляется заметнее. Перед межрегиональными работами независимо от версии следует проверить ширину дорог, радиусы поворота, грузоподъёмность мостов, ограничения по высоте и местные требования к прицепным перевозкам.
С точки зрения проектного позиционирования: для каких условий подходит данное оборудование
Рассматривая интегрированную компоновку вместе с непрерывными работами на нескольких площадках, можно отнести позиционирование WRTR600 к следующим типам проектов: скважины для сельского водоснабжения и сельскохозяйственного орошения с относительно глубоким целевым водоносным горизонтом и диаметром скважины до 500 мм; удалённые геотермальные исследования и геотермальные скважины средней глубины, где нет стабильной электросети и требуется автономное энергоснабжение; а также подрядчики по инженерному бурению с рассредоточенными точками, которым желательна перебазировка всего комплекта целиком.
С другой стороны, если проект требует только неглубоких скважин малого диаметра, точки расположены компактно и имеется хорошая электросеть, то прицепная конструкция со встроенным генератором и буровым насосом даёт общий вес и транспортные габариты, которые не обязательно являются преимуществом; в этом случае стоит сравнить другие конструктивные варианты.
Интеграция не отменяет требований к условиям площадки
Как бы полно ни было оснащено шасси, заезд и развёртывание по-прежнему зависят от площадки. Приведённые в материалах транспортные габариты указывают на базовый порог для выхода машины на дорогу; фактическую возможность проезда по сельским дорогам, межам, мостам и водопропускным сооружениям необходимо проверять по маршруту с учётом тягача. При подъёме мачты необходимо убедиться в отсутствии воздушных линий и препятствий сверху; при циркуляции бурового раствора следует обращать внимание на трубопроводы высокого давления, давление насоса и утечки; персоналу запрещается находиться под подвешенным буровым инструментом или вблизи вращающегося инструмента.
Что касается геологических условий, в выветрелых породах и смешанных грунтово-скальных толщах твёрдость заметно меняется; в зависимости от фактических условий можно выбирать шарошечные долота, лопастные долота или другой вращательный буровой инструмент, корректируя частоту вращения ротора, крутящий момент и подачу бурового насоса. Фактическая глубина и диаметр скважины зависят от геологических условий, бурового инструмента, циркуляции раствора, конструкции обсадной колонны и сопротивления в скважине; указанные в материалах 600 м и 500 мм являются предельными возможностями оборудования, а не проектными целями каждого объекта.
Что ещё необходимо уточнить на этапе выбора оборудования
- Требования к ширине дорог, ограничениям по высоте, грузоподъёмности мостов и правилам прицепных перевозок в районе проекта, особенно возможность проезда версии с длинной мачтой транспортной длиной 16630 мм.
- Глубина целевого водоносного горизонта и конструкция скважины — для оценки того, охватывают ли глубина бурения 600 м и проходное отверстие ротора 500 мм проектную конечную глубину, а не для конфигурирования сразу по верхнему пределу.
- Технология бурения и схема бурового раствора для соответствующего сочетания пород; требуется ли временная обсадка или ступенчатый спуск обсадных труб в рыхлых отложениях.
- Если проекту требуется непрерывный отбор керна высокого качества, следует отдельно рассмотреть специализированную колонковую буровую установку; в материалах WRTR600 указаны гидрогеологические исследования и общее бурение скважин, но не охвачена возможность непрерывного отбора керна.
- Хотя электроснабжение площадки обеспечивается встроенной генераторной установкой, запасы топлива, обслуживание генератора и проверка электрической системы всё равно должны быть включены в подготовку к началу работ.
Интегрированная компоновка — это подход, при котором операции переносятся на этап изготовления оборудования; он меняет количество стыковочных операций на площадке перед началом работ, а не сами условия в скважине. При привязке к конкретному проекту по-прежнему необходимо по пунктам проверять глубину скважины, диаметр, геологические условия и маршрут заезда.