Ирригационные скважины у сельских дорог, скважины для водоснабжения в глубине садов, производственные скважины за ограждениями животноводческих ферм — точки бурения часто расположены не на открытых площадках. Сможет ли техника подъехать к устью скважины, удастся ли развернуть выносные опоры, сможет ли транспортный автомобиль развернуться при переезде от одной скважины к следующей — эти вопросы решают, будет ли проект продвигаться по плану, ещё до начала бурения. Мини-гусеничные буровые установки применяются для таких площадок, и главное, что они дают, — запас по доступу и позиционированию. Однако с уменьшением корпуса сужается и диапазон технологических возможностей, и эти две стороны нужно рассматривать вместе.
В данной статье на основе открытых данных WR220SE рассматриваются три вопроса: какие конкретные ограничения площадки соответствуют компактному корпусу; при каких грунтовых условиях рассматривается каждый из режимов водовоздушного бурения; что необходимо уточнить перед началом работ по подаче воздуха, буровому инструменту и обустройству скважины. Вопросы, выходящие за рамки этих трёх, а также аспекты, не освещённые в материалах, будут отмечены отдельно.
Сначала о площадке: какой именно запас даёт малогабаритный корпус
Габариты WR220SE составляют примерно 3950 × 1750 × 2250 мм, масса машины — около 4,7 т, ширина при погрузке — 2,6 м. Сами по себе эти цифры ничего не объясняют; на площадке они соответствуют трём аспектам.
Доступность точки бурения
Сельские дороги, проезды в садах, края полей и дворы часто имеют ограниченную ширину проезда и запас для поворота. Ширина машины 1,75 м и масса 4,7 т означают, что у оборудования больше возможностей для манёвра на относительно узких проездах и площадках с обычной несущей способностью. В материалах указано, что машина применима на сельских дорогах, полях, в садах, на щебёночных и обычных неровных площадках — это первый критерий для оценки возможности заезда.
Позиционирование над точкой бурения
Скорость передвижения на гусеничном шасси — около 2,5 км/ч, максимальная преодолеваемая крутизна — ориентировочно 30°. По прибытии на точку бурения выносные опоры с ходом 1,4 м используются для опирания и выравнивания; на мягких грунтах следует добавлять подкладки, чтобы избежать просадки опор. Допустимая зона развёртывания на площадке, несущая способность грунта и уклон — эти три фактора определяют, смогут ли опоры действительно устойчиво встать, а не только лишь сможет ли машина заехать.
Смена точек бурения и переезды
Проекты ирригации полей и садов часто предполагают серию скважин с частой сменой точек. Мачта 2,6 м, подача за один ход 3,3 м, возможность использования штанг 1,5 м, 2,0 м и 3,0 м — этот набор рассчитан на ритм частых переездов малогабаритной гусеничной буровой установки и повседневного бурения водяных скважин. Высота мачты невелика, поэтому при переездах требования к воздушному пространству и проездам относительно меньше, однако точки крепления при погрузке и положение мачты при транспортировке всё равно необходимо проверять каждый раз.
Затем о технологии: водовоздушное бурение — не универсальное переключение
WR220SE поддерживает водовоздушное бурение, максимальная глубина бурения — 220 м, диаметр скважины — 140–254 мм, крутящий момент вращения — 3400–4700 Н·м, скорость вращения — 45–70 об/мин. Водовоздушное бурение означает выбор более подходящего метода в зависимости от грунта, а не то, что один набор параметров справится со всеми интервалами скважины.
Почвенные слои, глины и рыхлые покровные отложения
Для таких интервалов в материалах рекомендуется уделять первостепенное внимание стабилизации стенок скважины и удалению шлама. В песчаных и гравийных слоях также возможны обрушение стенок, заклинивание инструмента и увеличение диаметра скважины, особенно при высоком уровне подземных вод; следует в первую очередь предусматривать защиту стенок и сопровождение обсадными трубами, при необходимости применять водяное бурение или другие методы стабилизации. В материалах прямо не рекомендуется полагаться исключительно на пневматическое бурение для быстрого прохода таких интервалов.
Выветрелые и относительно монолитные скальные породы
При входе в выветрелые или относительно монолитные скальные породы можно применять пневматическое бурение с погружным пневмоударником и компрессором. В выветрелых породах скорость бурения обычно выше, но структура стенок скважины может быть неустойчивой; необходимо контролировать скорость подачи в зависимости от выпадения обломков, сужения диаметра и возврата воды, своевременно применять обсадные трубы или промывку. При входе в относительно монолитные породы необходимо поддерживать согласованность удара, вращения и удаления шлама.
Зоны дробления и трещиноватые грунты
В таких интервалах возможны утечки воздуха, выпадение обломков, заклинивание инструмента или нарушения удаления шлама. В материалах рекомендуется снижать скорость подачи, поддерживать непрерывную промывку, наблюдать за изменениями давления воздуха и возврата воды; при большой мощности зоны дробления можно применять обсадные трубы или поэтапную обработку. Вопрос о том, применять ли эти меры и до какого уровня, всё равно решается по фактическому интервалу скважины.
При пневматическом бурении компрессор — отдельная задача комплектации
В материалах указано ориентировочное рабочее давление 1,7–2,5 МПа и расход воздуха 17–31 м³/мин. Эти значения напоминают: при бурении погружным пневмоударником компрессор не является вспомогательным элементом, а определяет, возможен ли данный метод в принципе. В материалах также указано, что при увеличении диаметра скважины, повышении твёрдости пород или высоты над уровнем моря требования к производительности компрессора возрастают; подбирать его следует по фактическим характеристикам пневмоударника, а не только по давлению.
Иными словами, то, что глубина бурения и крутящий момент установки охватывают определённый диапазон, не означает, что на конкретной точке бурения уже обеспечены условия для пневматического бурения. Производительность компрессора, характеристики пневмоударника, диаметр долота и целевая глубина скважины должны проверяться совместно; этот пункт необходимо согласовать с поставщиком оборудования для подачи воздуха и бурового инструмента.
Буровая колонна и обустройство скважины: диаметр определяет не только долото
Диаметр скважины 140–254 мм выбирается в зависимости от типоразмера обсадных труб, размеров погружного насоса и ожидаемого дебита. Это означает, что диаметр не задаётся заранее с последующим подбором долота, а выводится из проекта обустройства скважины: размер обсадной трубы, размер насоса и ожидаемый дебит определяют, каким должен быть диаметр скважины; а диаметр, в свою очередь, влияет на компоновку бурового инструмента и способ удаления шлама.
В материалах упоминается возможность использования буровых штанг Φ76 или Φ89. Для разных грунтов и диаметров следует подбирать соответствующий буровой инструмент; особенно в проектах водовоздушного бурения необходимо заранее определить основные типы грунтов и метод производства работ. При обустройстве скважины также необходимо с учётом положения водоносного горизонта правильно устанавливать фильтровые трубы и интервалы изоляции; конкретные методы в материалах не раскрыты и относятся к вопросам, требующим отдельного уточнения в соответствии с местными гидрогеологическими условиями и проектом обустройства скважины.
Усилие подъёма и вращение: штатные операции обеспечиваются, аномальные ситуации нельзя решать силовым вытягиванием
Усилие подъёма 13 т соответствует штатному спуску и подъёму буровых штанг, обработке инструмента и части операций с обсадными трубами. В материалах достаточно чётко обозначена граница: если сопротивление при подъёме постоянно возрастает, возврат воды внезапно уменьшается или вращение инструмента затруднено, следует сначала проверить состояние стенок скважины, удаление шлама и состояние штанг, а затем применять промывку, медленный подъём или обсадные трубы; не рекомендуется сразу использовать максимальное усилие подъёма для силового вытягивания. Это граница применения, а не деталь операции, но она определяет, что оборудование может и чего не может делать при аномалиях в скважине.
Крутящий момент вращения 3400–4700 Н·м и скорость вращения 45–70 об/мин, согласно материалам, охватывают большинство типовых проектов водяных скважин глубиной до 220 м. В монолитных породах можно поддерживать стабильную скорость вращения; в зонах дробления или при возрастании сопротивления следует соответственно снижать скорость вращения и подачу. Скорость быстрого подъёма 30 м/мин и быстрой подачи 60 м/мин используются для перемещения силового блока и операций со штангами, сокращая непроизводительное время; в материалах напоминается, что скорость быстрой подачи нельзя напрямую понимать как фактическую скорость бурения — производительность проходки по-прежнему зависит от твёрдости грунта, диаметра скважины, износа инструмента, возможностей компрессора и метода работы.
Границы применимости и вопросы, требующие предварительного уточнения
Из материалов можно определить несколько границ: максимальная глубина бурения 220 м, диаметр скважины 140–254 мм, водовоздушное бурение с выбором метода по грунту, штатные операции обеспечиваются усилием подъёма 13 т и крутящим моментом 3400–4700 Н·м. В материалах также приведено общее условие применимости: фактическая эффективность бурения, глубина и результат обустройства скважины должны определяться по условиям на месте.
Вопросы, не освещённые в материалах и требующие отдельного уточнения на этапе выбора оборудования, включают:
- может ли конкретная площадка обеспечить развёртывание выносных опор и несущую способность грунта, особенно на мягких, насыпных и наклонных грунтах;
- соответствие производительности компрессора выбранному пневмоударнику, диаметру скважины и целевой глубине;
- соответствие типоразмера обсадных труб и размеров погружного насоса диаметру скважины 140–254 мм;
- распределение доли водяного и пневматического бурения в основных грунтовых комплексах, а также количество ступеней сопровождения обсадными трубами;
- маршруты переездов между последовательными скважинами, транспортные средства и условия крепления при погрузке.
Без уточнения этих вопросов невозможно определить, является ли данная установка для конкретного проекта минимально достаточной, имеет ли ещё запас или уже приближается к границе возможностей. Гибкость доступа на площадку, которую даёт мини-гусеничная буровая установка, реальна, но обратная сторона гибкости — относительно ограниченный диапазон технологических возможностей. При выборе оборудования условия площадки и грунтовые условия следует включать в одну проверочную таблицу, а не сравнивать только по цифрам глубины бурения.