При запросе цены на буровую установку для глубоких скважин глубиной около километра проще всего сравнить цену машины в целом. Однако на пути от ввода на площадку до завершения скважины сроки и затраты действительно увеличивают часто не сами характеристики оборудования: нужно ли менять технологию циркуляции, до какого уровня спускать обсадные трубы, сколько времени занимает обработка бурильной колонны, сможет ли прицепное шасси беспрепятственно заехать на площадку, как организовать фильтровые трубы и водоизоляцию после завершения скважины. Если рассматривать эти этапы вместе, цена отдельной машины — лишь одна из статей затрат полного цикла.
В данной статье на основе открытых данных WRTR1000 рассматривается, как при выборе оборудования для проектов глубоких водяных скважин, геотермальных и рудничных проектов водоснабжения класса 1000 м сместить центр затрат с цены машины на условия полного цикла. Необходимо сразу оговориться: приведённый ниже анализ основан на материалах о продукции и логике выбора оборудования, он не является расчётными данными конкретного проекта и не означает, что какой-либо заказчик уже применял данное оборудование.
На каких этапах проекта глубокой скважины обычно расходуются средства
Технологическая цепочка бурения скважин глубиной около километра длиннее, чем для скважин средней и малой глубины, и включает как минимум ввод на точку бурения, развёртывание мачты, компоновку бурильной колонны, циркуляционную среду, работы с обсадными трубами, конструкцию завершения скважины и демонтаж площадки. Каждый этап имеет соответствующие условия по оборудованию или вспомогательным системам; несоответствие на любом этапе может превратиться в затраты через простой, смену технологии или привлечение дополнительного оборудования.
- Этап технологии циркуляции: прямая циркуляция бурового раствора, воздушная пена, погружной пневмоударник DTH, опциональная эрлифтная обратная циркуляция — разные технологии требуют разной конфигурации насосов, компрессоров и бурильных труб.
- Этап бурильной колонны и обсадных труб: чем глубже скважина, тем больше собственный вес бурильной колонны и нагрузка от обсадных труб; грузоподъёмность, нагрузка на мачту и проходное отверстие ротора совместно ограничивают этот этап.
- Этап перебазировки: прицепная платформа объединяет буровую мачту, ротор, буровой насос и силовую систему; при перемещении между проектами необходимо проверять условия дорог, мостов и ограничения по высоте.
- Этап завершения скважины: проектирование фильтровых труб, водоизоляции и типа насоса не входит в материалы по буровой установке, но, в свою очередь, влияет на диаметр бурения и программу обсадных труб.
Почему рассматривается роторная буровая установка класса 1000 м
Максимальная глубина бурения WRTR1000 составляет 1000 м, максимальный крутящий момент ротора — 25 кН·м, предусмотрены четыре скорости 37 / 52 / 84 / 145 об/мин, установка оснащена гидравлической телескопической мачтой K-типа грузоподъёмностью 60 т, буровым насосом BW1200/7 и дизельным двигателем Cummins мощностью 269 кВт. В совокупности эти параметры соответствуют трём типам потребностей: обработка бурильной колонны в глубоких скважинах, циркуляция бурового раствора с большим расходом и переключение между несколькими технологиями, а не единственному показателю глубины бурения.
Если целевой водоносный горизонт проекта залегает глубоко, конечный диаметр скважины должен вмещать обсадные трубы большого диаметра, а геологический разрез переходит от рыхлых отложений к коренным породам, одной установки для скважин средней и малой глубины часто недостаточно — приходится идти на постоянные компромиссы по технологии и бурильным трубам. Ценность оборудования класса 1000 м заключается в том, что оно оставляет запас по этим этапам, но воспользоваться этим запасом можно только с учётом конкретной глубины скважины, диаметра и проектирования по геологическим условиям.
Как выбор способа циркуляции влияет на затраты полного цикла
WRTR1000 поддерживает прямую циркуляцию бурового раствора, воздушную пену, погружной пневмоударник DTH и опциональную эрлифтную обратную циркуляцию. Согласно материалам, буровой насос BW1200/7 развивает максимальное давление 7 МПа и расход 1200 л/мин и используется при прямой циркуляции бурового раствора в глубоких скважинах для выноса шлама, укрепления стенок, охлаждения долота и контроля давления в скважине. Чем глубже скважина, тем больше сопротивление циркуляции и расстояние транспортировки шлама; насос с большим расходом помогает поддерживать стабильный возврат раствора.
Однако способ циркуляции — не бесплатная опция. При переходе на погружной пневмоударник DTH требуется соответствующий компрессор, пневмоударник и долото; при переходе на воздушную пену концентрацию пены, расход воздуха и способ подачи необходимо корректировать в зависимости от глубины, диаметра и проницаемости пласта; при выборе эрлифтной обратной циркуляции требуется соответствующая двухстенная бурильная труба, компрессорная система и оборудование для отбора проб. Включение этих вспомогательных систем в бюджет часто влияет на общие затраты проекта сильнее, чем цена основного оборудования.
| Способ циркуляции | Соответствующие условия в материалах | Вспомогательные системы, требующие отдельного уточнения |
|---|---|---|
| Прямая циркуляция бурового раствора | Буровой насос BW1200/7, 7 МПа, 1200 л/мин | Материалы для бурового раствора, пескоочистка и система контроля твёрдой фазы, обработка отработанного раствора |
| Погружной пневмоударник DTH | В материалах упоминается возможность комплектации компрессором, пневмоударником и долотом | Давление и расход компрессора, смазка пневмоударника, состояние выноса шлама |
| Воздушная пена | В материалах упоминается применение для некоторых сухих, поглощающих или требующих улучшения выноса шлама интервалов | Пенообразователь, способ подачи, соответствие глубине и диаметру скважины |
| Эрлифтная обратная циркуляция (опция) | В материалах указана как опциональная технология, не является специализированной установкой RC-разведки | Двустенные бурильные трубы, компрессорная система, оборудование для отбора проб |
Эта таблица показывает одно: выбор способа циркуляции — не только эксплуатационное предпочтение, он напрямую определяет широту перечня вспомогательных систем. Если на этапе выбора оборудования не включить эти системы в сравнение, разница в цене отдельной машины легко будет компенсирована последующими дополнительными статьями.
Условия оборудования для обработки бурильной колонны и обсадных труб
При бурении скважин класса 1000 м собственный вес бурильной колонны, вес обсадных труб и трение о стенки скважины возрастают с глубиной. Главная лебёдка WRTR1000 развивает тяговое усилие на одной ветви 90 кН, вспомогательная лебёдка — 50 кН, номинальная нагрузка талевого блока и вертлюга составляет 60 т, максимальная нагрузка на мачту — 60 т, полезная высота — 18,482 м. Эти значения совместно ограничивают возможности спуско-подъёмных операций и работ с обсадными трубами.
Максимальный диаметр проходного отверстия ротора составляет 660 мм, что обеспечивает пространство для работы с ведущей бурильной трубой большого размера, бурильным инструментом и обсадными трубами. В материалах также напоминается, что размер проходного отверстия нельзя напрямую понимать как фиксированный диаметр бурения; конечный диаметр по-прежнему должен проектироваться с учётом водоносного горизонта, обсадных труб, типа насоса и устойчивости пород. Это принципиально важно для оценки затрат: большое проходное отверстие не означает, что можно произвольно увеличивать диаметр завершения скважины; количество ступеней обсадных труб и типоразмер обсадных труб определяют материальные затраты.
Размер ведущей бурильной трубы — 108 × 108 × 12192 мм, стандартной бурильной трубы — 89 × 9400 мм, опционально доступны диаметры бурильных труб 89 / 114 / 127 мм. Более длинные бурильные трубы сокращают число наращиваний, но предъявляют повышенные требования к пространству мачты, грузоподъёмным работам и организации транспортировки. Экономию времени от сокращения числа наращиваний следует рассчитывать вместе с закупкой бурильных труб, транспортировкой и условиями подъёма на площадке.
Условия перебазировки прицепной платформы
WRTR1000 использует прицепную тяжелонагруженную платформу: буровая мачта, ротор, лебёдка, буровой насос и силовая система размещены вокруг шасси, и установка может перемещаться между проектами подходящим тягачом. Для рудников, ферм, геотермальных полей и удалённых проектов водяных скважин такая конструкция удобнее для межпроектного перемещения, чем полностью стационарная буровая площадка.
Однако прицепная конструкция не означает готовность к движению в любой момент. В материалах прямо указано, что необходимо заранее проверять ширину дорог, несущую способность мостов, радиус поворота и ограничения по высоте при транспортировке. При рассредоточенных точках бурения в проекте глубоких скважин количество перебазировок и сложность каждой из них войдут в затраты полного цикла; если дорожные условия не соответствуют требованиям, может потребоваться поэтапная транспортировка или строительство дорог на месте — эти затраты не входят в цену оборудования.
Границы применимости и вопросы, требующие уточнения
Материалы WRTR1000 охватывают глубину бурения, крутящий момент, нагрузку на мачту, расход насоса и способы циркуляции, но не приводят скорость бурения в конкретных геологических условиях, дебит завершённой скважины, расход топлива и срок службы быстроизнашивающихся деталей. Эти данные необходимо уточнять на уровне проекта с учётом гидрогеологических материалов, проектирования диаметра и организации строительства.
- Действительно ли глубина целевого водоносного горизонта и конечный диаметр скважины требуют оборудования класса 1000 м, или можно обойтись оборудованием для скважин средней и малой глубины с соответствующей программой обсадных труб.
- Требует ли геологический разрез чередования нескольких способов циркуляции, включены ли в бюджет компрессор, пенообразователь и двухстенные бурильные трубы.
- Позволяют ли дорожные условия, мосты и ограничения по высоте между точками бурения перемещать прицепную установку целиком.
- Соответствуют ли фильтровые трубы, водоизоляция и тип насоса в проекте завершения скважины проходному отверстию 660 мм и программе обсадных труб.
- Если проект требует непрерывного отбора качественного керна высокого качества, в материалах прямо указано, что следует выбирать специализированную колонковую буровую установку; WRTR1000 не предназначена для этой цели.
Только рассматривая эти пункты рядом с ценой, можно определить, где именно сосредоточен центр затрат буровой установки для глубоких скважин. Цена отдельной машины — лишь отправная точка; вспомогательные системы циркуляции, программа обсадных труб, условия перебазировки и проектирование завершения скважины — это те части полного цикла глубокой скважины, которые чаще всего недооцениваются.