До прибытия оборудования на площадку глубокой водозаборной скважины дальнейший ход работ часто определяют не модель буровой установки, а несколько документов и условий на площадке: на какой примерно глубине находится водоносный горизонт, какой диаметр скважины нужен для её сооружения, как крепить верхние рыхлые отложения, справится ли компрессор, по какой дороге заедет техника, сможет ли она разместиться на площадке. Дозаполнять эти сведения после начала работ обычно гораздо дороже, чем один раз подтвердить их на бумаге.
Ниже по двум линиям — «документация» и «условия площадки» — перечислены пункты, которые стоит проверить по порядку до начала работ, а на примере открытых данных WR500SE показано, какие из этих условий напрямую связаны с возможностями оборудования, а какие относятся к проектному уровню и должны подтверждаться отдельно. В тексте не рассматриваются конкретные проектные случаи; приведённый порядок носит справочный характер.
Первая группа документов: целевая глубина скважины и информация о водоносном горизонте
Глубина глубокой водозаборной скважины определяется не тем, что сначала выбирают цифру, а потом ищут оборудование, а положением водоносного горизонта, потребностью в воде и местными гидрогеологическими данными. До начала работ необходимо получить как минимум два типа информации: во-первых, региональные гидрогеологические данные или записи о сооружении соседних скважин, чтобы оценить примерный интервал глубины основного водоносного горизонта; во-вторых, проектную глубину данной скважины и ожидаемый дебит.
Эти две позиции служат основанием для оценки достаточности возможностей оборудования, а не требованием бурить каждую скважину до предела возможностей техники. В данных WR500SE указана максимальная глубина бурения 500 м и диаметр скважины 140–350 мм; установка может применяться для сельских глубоких скважин, скважин для орошения полей, промышленных водозаборных скважин и проектов водоснабжения горнодобывающих районов на средних и больших глубинах. В материалах также отмечено, что глубина бурения уровня 500 м не означает, что каждый проект должен буриться до предельной глубины; фактическая глубина строительства должна определяться по положению водоносного горизонта и местным гидрогеологическим данным. Поэтому проектная глубина и данные о глубине водоносного горизонта относятся к вопросам, которые необходимо решить до начала работ, а глубина бурения оборудования служит лишь ориентиром охватываемого диапазона.
Вторая группа документов: конструкция скважины и диаметр её сооружения
Диаметр сооружения скважины, типоразмер обсадных труб, положение фильтровой колонны и схема тампонажного участка определяют, какой диаметр бурения нужно задать, а также влияют на подбор бурового инструмента и обсадных труб. До начала работ следует уточнить: конечный диаметр скважины, необходимость ступенчатого расширения, наружный диаметр обсадных труб и глубину их спуска, интервал глубин установки фильтровой колонны.
Диапазон диаметра бурения WR500SE составляет 140–350 мм, бурильные трубы поддерживаются с наружным диаметром 102 / 108 / 114 мм, длина может быть 1,5 / 2 / 3 / 6 м. Сопоставив эти параметры с конструкцией скважины, можно предварительно оценить, есть ли пространство для совместимости компоновки бурильной колонны; однако какой именно наружный диаметр и длина бурильных труб нужны для конкретной скважины, всё ещё определяется с учётом диаметра, глубины, геологических условий и места на площадке — сами данные не дают единственного ответа.
Третья группа документов: геологический разрез и технология бурения
Для глубоких водозаборных скважин типична ситуация, когда верхняя часть представлена грунтами, песками или песчано-гравийными отложениями, а нижняя входит в скальные породы. Два типа интервалов предъявляют разные требования к технологии; до начала работ следует подготовить описание геологического разреза или записи бурения соседних скважин, чтобы определить необходимость обсадки, глинистого раствора для крепления стенок и применения погружного пневмоударника в нижних скальных породах.
- Верхние рыхлые покровные отложения: в материалах указано, что в зависимости от проекта могут применяться обсадные трубы, глинистый раствор или другие способы крепления стенок; сначала создаётся устойчивый устьевой и верхний интервал скважины, затем проходка входит в нижние скальные породы. При большой мощности рыхлых отложений систему глинистого раствора следует предусмотреть заранее на этапе комплектации оборудования.
- Кора выветривания и перемежающиеся мягкие и твёрдые породы: возможны вывалы стенок и сужение диаметра; при строительстве необходимо корректировать параметры по крутящему моменту, сопротивлению подаче и изменению выноса шлама, при необходимости применять обсадку для верхних неустойчивых интервалов.
- Монолитные твёрдые породы: при комплектации подходящим погружным пневмоударником и компрессором WR500SE может применяться в относительно монолитных породах, таких как гранит, базальт, известняк, песчаник. При бурении твёрдых пород следует поддерживать смазку погружного пневмоударника и стабильный вынос шлама.
- Трещины, зоны дробления и интервалы утечки воздуха: возможны вывалы, утечки воздуха, прихваты и аномалии выноса шлама. WR500SE оснащена вспомогательной функцией пенного насоса, которая может улучшить вынос шлама в некоторых сухих, трещиноватых и воздухопроницаемых породах; при сильных утечках воздуха следует комплексно применять пену, обсадку и производительность компрессора.
Выше перечислены соответствия геологическим условиям, приведённые в материалах; они служат ориентиром по направлению технологии. Нужны ли для конкретной скважины обсадка, глинистый раствор или пена, должен определять проект на основе фактических геологических и гидрогеологических условий.
Четвёртое условие: компрессор и система подачи воздуха
Если нижние скальные породы проходятся с помощью DTH-пневмоударника, компрессор не является опцией, а представляет собой комплектующее оборудование, которое необходимо обеспечить до начала работ. В данных WR500SE указаны рекомендуемое рабочее давление 1,7–3,5 МПа и расход воздуха 17–42 м³/мин. В материалах также отмечено, что при увеличении диаметра, повышении твёрдости пород, увеличении глубины или высоты над уровнем моря требуется более достаточный поток воздуха, нельзя ориентироваться только на номинальное давление.
Поэтому до начала работ следует подтвердить: попадают ли фактическая производительность и давление предполагаемого компрессора в указанный диапазон, влияют ли высота над уровнем моря и температура на площадке на фактическую подачу воздуха, нет ли заметного падения давления из-за длины трубопровода и соединений. Эти пункты относятся к условиям комплектации и не могут быть заменены самой буровой установкой.
Пятое условие: площадка, выносные опоры и маршрут перебазировки
До прибытия оборудования необходимо предварительно осмотреть площадку и маршрут. Общая масса WR500SE составляет около 9,5 т, габаритные размеры — около 6150 × 2200 × 2600 мм, применяется телескопическая мачта с длиной хода 6,6 м. В материалах указано, что из-за длинноходной конфигурации перед транспортировкой следует подтвердить длину транспортного средства и способ крепления. Этот пункт обязательно должен быть решён при планировании перевозки до начала работ.
Что касается условий площадки: скорость передвижения установки около 2,5 км/ч, справочная максимальная преодолеваемая крутизна 30°, гусеничная конструкция подходит для сельских дорог, щебёночных площадок горнодобывающих районов и обычных неровных площадок. В материалах также отмечено, что при фактическом преодолении подъёмов и перебазировке следует учитывать центр тяжести машины, степень влажности грунта и состояние мачты при транспортировке; нельзя судить о безопасности только по максимальному углу. Ход выносных опор 1,6 м позволяет устанавливать и выравнивать установку на слегка неровной площадке; на мягких грунтах следует добавлять подкладки, чтобы избежать просадки опор после длительной работы. Всё это относится к вопросам, которые необходимо учитывать при подготовке площадки до начала работ.
Шестое условие: соответствие бурильной колонны, обсадных труб и грузоподъёмности
Обращение с бурильной колонной и часть операций с обсадными трубами в глубокой водозаборной скважине напрямую связаны с грузоподъёмностью оборудования. Грузоподъёмность WR500SE составляет 26 т, крутящий момент вращения 7500–10000 Н·м, скорость вращения 45–130 об/мин. В материалах указано, что грузоподъёмность 26 т может использоваться для спуска и подъёма бурильных труб уровня 500 м, извлечения погружного пневмоударника и части операций с обсадными трубами; в глубоких скважинах при сужении диаметра, вывалах или осадке шлама сопротивление подъёму быстро возрастает, поэтому грузоподъёмность следует рассматривать как запас для нормальных работ, а не как единственное средство решения всех осложнений в скважине.
Исходя из этого, до начала работ следует проверить: вес предполагаемой компоновки бурильных труб на целевой глубине, типоразмер обсадных труб и глубину спуска, необходимость вспомогательной лебёдки. Если проектная глубина близка к верхнему пределу глубины бурения оборудования или обсадная колонна длинная, запас по грузоподъёмности следует выделить и подтвердить отдельно, а не считать его достаточным по умолчанию.
Свести пункты подготовки в одну контрольную таблицу
| Пункт подготовки | Что должно быть решено до начала работ | Соответствие данным WR500SE |
|---|---|---|
| Водоносный горизонт и проектная глубина | Региональные гидрогеологические данные, записи о сооружении соседних скважин, проектная глубина и ожидаемый дебит | Максимальная глубина бурения 500 м; глубина строительства должна определяться по положению водоносного горизонта и гидрогеологическим данным |
| Конструкция скважины | Конечный диаметр, наружный диаметр обсадных труб, глубина фильтровой колонны и тампонажного участка | Диаметр бурения 140–350 мм; бурильные трубы 102 / 108 / 114 мм, длина 1,5 / 2 / 3 / 6 м |
| Геология и технология | Описание геологического разреза, способ крепления верхних интервалов, необходимость DTH-бурения в нижних интервалах | В материалах перечислены соответствующие направления: обсадка, глинистый раствор, вспомогательный пенный насос |
| Система подачи воздуха | Производительность и давление компрессора, высота над уровнем моря и падение давления в трубопроводе | Рекомендуемое давление 1,7–3,5 МПа, расход воздуха 17–42 м³/мин |
| Площадка и перебазировка | Подъездной путь, длина транспортного средства, выравнивание площадки и подкладки | Масса около 9,5 т; габариты около 6150 × 2200 × 2600 мм; ход выносных опор 1,6 м |
| Бурильная колонна и обсадные трубы | Вес компоновки бурильных труб, типоразмер обсадных труб и глубина спуска | Грузоподъёмность 26 т; крутящий момент 7500–10000 Н·м |
Что ещё требует подтверждения на месте
Приведённые данные позволяют ответить, какой диапазон охватывают возможности оборудования, но не заменяют оценку на месте. Как минимум следующие вопросы должны быть дополнительно подтверждены до начала работ:
- Фактическая глубина целевого водоносного горизонта и дебит; в материалах нет гидрогеологических данных конкретного проекта.
- Фактическая мощность и устойчивость верхних рыхлых отложений, определяющие способ крепления стенок и расход обсадных труб.
- Фактическая подача воздуха компрессором в условиях высоты над уровнем моря и температуры на площадке проекта.
- Несущая способность подъездной дороги и радиус поворота, а также схема крепления транспортного средства и длинноходной мачты.
- Несущая способность мягких грунтов на площадке, необходимость дополнительных подкладок или замены грунта.
- Если проектная глубина близка к 500 м, остаётся ли фактическая нагрузка от бурильной колонны и обсадных труб в пределах запаса по грузоподъёмности.
Если сначала изложить эти данные и условия на бумаге, а затем смотреть на параметры оборудования, оценка будет более обоснованной. Открытые данные WR500SE могут служить справочным образцом для такой проверки: её глубина бурения, диаметр, грузоподъёмность, крутящий момент, диапазон подачи воздуха и габариты соответствуют определённым группам пунктов подготовки до начала работ, но какой из них является ограничением, а какой ещё имеет запас, в конечном счёте зависит от проекта конкретной скважины и условий на площадке.