Две водозаборные скважины с близкой проектной глубиной при запросе коммерческого предложения часто приводят к двум гусеничным буровым установкам для водяных скважин разного класса: у одной класс по глубине бурения едва покрывает потребность, у другой — превышает ее на ступень. Разница в цене очевидна, но судить только по принципу «пригодится ли лишняя глубина бурения» нельзя. Сравнивать нужно то, где именно сосредоточен запас — в нагрузке на бурильную колонну, в диаметре и технологии или только в цифре глубины бурения. Только разделив эти составляющие, можно сопоставить возможности оборудования двух классов.
Сначала зафиксируйте три условия работ, затем говорите о запасе
Перед сравнением необходимо четко описать условия работ по проекту, иначе запасу не с чем будет сопоставляться. Для гусеничной буровой установки для водяных скважин как минимум нужно определить три пункта:
- Ожидаемую глубину целевого водоносного горизонта и максимальную глубину бурения, планируемую в данном проекте;
- Конечный диаметр скважины, необходимый для конструкции скважины, а также размеры обсадных и фильтровых труб;
- Сочетание пород от покровных отложений до коренных пород и способы бурения, планируемые для каждого интервала.
После определения этих трех пунктов можно смотреть на глубину бурения, диаметр скважины, грузоподъемность, крутящий момент вращателя и требования к подаче воздуха в материалах на оборудование, чтобы понять, что именно «едва покрывает», что «имеет запас», а что не освещено в материалах и требует уточнения у производителя или на площадке. Цифра глубины бурения — лишь один из пунктов: она отвечает на вопрос «до какой максимальной глубины можно пробурить», но не на вопрос «можно ли на этой глубине нормально проводить спуско-подъемные операции, вынос шлама и заканчивание скважины».
Запас 1: нагрузка на бурильную колонну в скважине
При близкой глубине скважины нагрузка на бурильную колонну может существенно различаться из-за разного диаметра скважины и типоразмера бурильных труб. Чем глубже скважина, тем заметнее суммируются собственный вес бурильных труб, нагрузка на резьбовые соединения, трение о стенки скважины и локальные сужения; при подъеме нужно преодолеть все эти сопротивления вместе с весом бурового инструмента. В этом случае величина грузоподъемности напрямую определяет плавность спуско-подъемных операций и возможность нормальной работы с погружным пневмоударником и части обсадных труб.
На примере открытых данных WR600S: грузоподъемность 35 т, осевое усилие 6 т, рекомендуемый диаметр бурильных труб 89 / 102 мм, длина 6 м. Для глубоких скважин 600-метрового класса собственный вес бурильных труб и трение заметно увеличивают нагрузку при подъеме; грузоподъемность 35 т соответствует запасу, необходимому для работы с бурильной колонной в таких глубоких скважинах, а не неизбежному значению при какой-то фиксированной глубине. Для конкретного проекта необходимо также учитывать конечный диаметр скважины, материал и прочность соединений бурильных труб, необходимость спуска обсадных труб.
При сравнении оборудования двух классов нельзя смотреть только на то, у кого цифра грузоподъемности больше; нужно также учитывать ее соответствие типоразмеру бурильных труб и наличие вспомогательной лебедки. Грузоподъемность вспомогательной лебедки WR600S составляет 2,5 т; она может использоваться для перемещения погружных пневмоударников, бурильных труб и обсадных инструментов на площадке — такая вспомогательная возможность также влияет на стыковку операций при частой смене бурового инструмента в глубоких скважинах.
Запас 2: переключение режимов крутящего момента и частоты вращения
Запас на участке вращения — это не «чем больше крутящий момент, тем лучше», а наличие у оборудования режимов, соответствующих различному сопротивлению в скважине. Твердые породы, большой диаметр и интервалы с высоким трением требуют низкой частоты вращения и высокого крутящего момента; при меньшем сопротивлении или небольшой нагрузке на буровой инструмент повышение частоты вращения сокращает вспомогательное время.
Система вращения WR600S имеет двухрежимный крутящий момент 12000 / 6000 Н·м при максимальной частоте вращения 90 / 180 об/мин. В материалах эта конфигурация описана в контексте глубоких скважин, твердых пород, большого диаметра и перемежающихся мягких и твердых пород: при изменении сопротивления в скважине можно переключать комбинацию крутящего момента и частоты вращения для поддержания вращения. При сравнении оборудования двух классов следует уточнить: какие интервалы скважины покрывает каждый диапазон крутящего момента у обеих машин, каким образом осуществляется переключение и какие требования предъявляются к выносу шлама и подаче после переключения. В материалах приведена только связь между крутящим моментом и частотой вращения, но не указаны границы применимости каждого диапазона в конкретных породах — это нужно оценивать с учетом долота, погружного пневмоударника и условий выноса шлама.
Запас 3: мачта, аутригеры и положение скважины
При близкой глубине скважины, но разной конструкции мачты темп работ будет различаться. WR600S оснащена телескопической мачтой, что позволяет непосредственно использовать 6-метровые бурильные трубы и сократить количество наращиваний при бурении глубоких скважин; при транспортировке телескопическая конструкция улучшает габариты машины. При бурении скважин 600-метрового класса наращиваний много, и длинные бурильные трубы заметнее сокращают вспомогательное время — это также причина, по которой конструкция мачты становится пунктом сравнения.
Чем больше глубина скважины, тем непосредственнее устойчивость машины влияет на нагружение мачты и контроль искривления скважины. Ход гидравлических аутригеров WR600S составляет 1,6 м и предназначен для выравнивания и устойчивой опоры оборудования; в материалах также указано, что на мягких грунтах следует применять подкладки для равномерного распределения нагрузки на аутригеры и предотвращения просадки после длительной работы. При сравнении оборудования двух классов ход аутригеров и способ опирания следует включить в перечень проверяемых пунктов, особенно если скважина расположена на сельхозугодьях, насыпном грунте или щебеночной площадке.
Запас 4: комплектация подачи воздуха и циркуляционной технологии
Если проект предполагает бурение погружным пневмоударником, подача воздуха — это уже не вопрос самой машины, а условие осуществимости всего комплекса. В материалах WR600S указано рабочее давление при бурении DTH 1,2–3,5 МПа, расход воздуха 16–55 м³/мин, а также отмечено, что при увеличении глубины скважины, диаметра, твердости пород или высоты над уровнем моря фактически требуемая подача может возрасти, и компрессор должен подбираться индивидуально под проект.
Этот момент при сравнении оборудования двух классов легко упустить: более высокий класс по глубине бурения не означает, что комплектацию компрессора можно скопировать. Если верхние покровные отложения требуют вращательного бурения с промывкой, а нижние коренные породы — перехода на погружной пневмоударник, необходимо также включить в решение буровой насос, обсадные трубы, пенные и другие средства крепления стенок скважины. В материалах WR600S указано, что верхние грунты, глины, пески и гравийные слои можно бурить вращательным способом с промывкой, а после входа в более устойчивые коренные породы переходить на DTH; такая технологическая преемственность соответствует перечню комплектации, а не только возможностям основной машины.
Запас 5: условия доступа и перебазировки
Каким бы большим ни был запас мощности, если оборудование не может добраться до скважины, он не реализуется. Общая масса WR600S около 12,5 т, габариты около 6,73 × 2,1 × 2,63 м, скорость передвижения около 3 км/ч, максимальный угол подъема по справочным данным 21°. В материалах указано, что при транспортировке следует выбирать низкорамный прицеп с учетом грузоподъемности, ограничений по ширине и высоте дорог, а также проверять фиксацию телескопической мачты и крепление оборудования; по прибытии на площадку необходимо предусмотреть пространство для развертывания мачты.
Если оборудование двух классов различается по тоннажу и габаритам, оценка проходимости по сельским дорогам, межам и дорогам горнодобывающего района также будет разной. При сравнении следует проверять ширину дорог, радиус поворота, несущую способность грунта и пространство для развертывания у скважины как предварительные условия, а не решать эти вопросы после прибытия оборудования.
Сведите пункты сравнения в одну таблицу
| Пункт сравнения | Вопрос, на который нужно ответить | Соответствующие данные WR600S |
|---|---|---|
| Глубина и диаметр скважины | Попадают ли целевая глубина и конечный диаметр в диапазон возможностей | Макс. глубина бурения 600 м; диаметр скважины 105–400 мм |
| Грузоподъемность | Есть ли запас для подъема в глубокой скважине, извлечения пневмоударника и работы с обсадными трубами | Грузоподъемность 35 т; осевое усилие 6 т |
| Крутящий момент вращателя | Можно ли по диапазонам работать с твердыми породами, большим диаметром и интервалами с низким сопротивлением | 12000 / 6000 Н·м; макс. частота вращения 90 / 180 об/мин |
| Бурильные трубы и мачта | Количество наращиваний, транспортные габариты и пространство для развертывания мачты | Бурильные трубы 6 м; 89 / 102 мм; телескопическая мачта |
| Комплектация подачи воздуха | Есть ли соответствующий компрессор по подаче и давлению для технологии с погружным пневмоударником | 1,2–3,5 МПа; 16–55 м³/мин |
| Условия доступа | Обеспечивают ли дороги, несущая способность и площадка транспортировку и развертывание машины | Около 12,5 т; около 6,73 × 2,1 × 2,63 м; ход около 3 км/ч; уклон справочно 21° |
Таблица лишь сводит воедино то, что можно сопоставить по материалам, и не может заменить вывод проекта «какую машину выбрать». Оправдан ли запас мощности оборудования двух классов, зависит от будущего распределения глубин скважин по проекту, изменения диаметров и неопределенности геологических условий: если планируемые глубины сосредоточены в одном диапазоне, диаметр фиксирован, а геологические данные ясны, практическая ценность запаса по глубине бурения ограничена; если одна машина должна обслуживать разные глубины и диаметры на нескольких скважинах, запас в большей степени реализуется в мачте, грузоподъемности и диапазонах крутящего момента.
Вопросы, требующие уточнения помимо материалов
- Фактическую глубину целевого водоносного горизонта и дебит следует определять по гидрогеологическим данным или предварительным изысканиям; не следует принимать максимальную глубину бурения за цель работ;
- Обсадные трубы, фильтры и тип насоса, соответствующие конечному диаметру, должны определяться проектом заканчивания скважины;
- Характеристики и источник компрессора, бурового насоса и другого вспомогательного оборудования должны подбираться индивидуально под проект;
- Фактические условия проезда и развертывания оборудования двух классов на одной площадке следует проверить на месте до начала работ: ограничения по ширине и высоте дорог, несущую способность грунта;
- В материалах не указаны конкретные границы применимости каждого диапазона крутящего момента оборудования двух классов по породам, поэтому при сравнении не следует делать вывод, что «один класс обязательно более подходящий».
После раздельного сопоставления перечисленных пунктов «близкая глубина скважины» перестает быть отправной точкой сравнения и становится лишь одним из его измерений. Стоит ли платить за запас — зависит от того, может ли он превратиться в практически пригодные условия работы по грузоподъемности, диапазонам крутящего момента, конструкции мачты и технологической комплектации.