Когда на площадке водяной скважины обсуждают «телескопическую вышку», разговор обычно останавливается на транспортной высоте и способе раскладывания. Но телескопирование вышки реально затрагивает участок спуско-подъёма и перехвата буровых штанг: эффективный ход после раскладывания вышки определяет, насколько далеко может продвинуться силовой вращатель за один ход; длина одной штанги определяет, через какое время нужно останавливаться для наращивания. Если эти две вещи не согласованы, влияние телескопической конструкции на темп бурения ограничено. В этой статье на основе открытых данных WR200SE «телескопичность» возвращается в последовательность работ при бурении водяных скважин глубиной около 200 м, поясняется, какой операции она соответствует, какое сопутствующее оборудование требуется и какие суждения всё ещё нужно проверять на месте.
Сначала посмотрим, на каком этапе последовательности работ находится «телескопичность»
При бурении одной скважины гусеничной буровой установкой для водяных скважин примерно проходят такие этапы: прибытие и установка, выравнивание по опорам, забуривание, нормальное бурение, наращивание штанг, спуско-подъёмные операции, спуск обсадной колонны и формирование скважины, переход к следующей скважине. Телескопическая вышка не меняет способ разрушения породы долотом при бурении и напрямую не определяет, на какую глубину можно бурить; она влияет на переход вышки из транспортного положения в рабочее и на доступное пространство хода силового вращателя внутри вышки после этого перехода.
Поэтому чтобы судить, полезна ли «телескопичность», нужно проверить одновременное выполнение двух условий: при транспортировке вышка может укорачиваться для снижения высоты и уменьшения требований к дорогам и площадке; при работе после раскладывания вышки ход может сочетаться с выбранной длиной штанг, чтобы количество наращиваний и спуско-подъёмных операций оставалось в приемлемых пределах. Если выполняется только первое — это транспортная конфигурация; если выполняются оба — это уже уровень технологической операции.
Несколько пунктов из данных WR200SE, непосредственно связанных с этой операцией
WR200SE — гусеничная буровая установка для водяных скважин класса 200 м, максимальная глубина бурения 200 м, диаметр бурения 140–254 мм, двигатель Yuchai 58 кВт. К открытым данным, связанным с вышкой и подачей, относятся: телескопическая вышка, длина одного хода 3,3 м, возможность использования штанг 1,5 м, 2,0 м и 3,0 м, скорость быстрого подъёма 30 м/мин, скорость быстрой подачи 60 м/мин, усилие подъёма 13 т. Общая масса машины около 4,7 т, габаритные размеры около 3950 × 1750 × 2250 мм, скорость передвижения около 2,5 км/ч, максимальная преодолеваемая крутизна в справочных данных 30°, ход опор 1,4 м.
В этом наборе данных «длина одного хода 3,3 м» и «возможность использования штанг 3,0 м» имеют смысл только вместе: если выбрать штанги 3,0 м, ход за один раз сможет покрыть длину одной штанги, и количество наращиваний будет считаться по одной штанге 3 м; если выбрать штанги 1,5 м, при той же глубине скважины количество наращиваний увеличится кратно, но масса одной штанги будет меньше, а перемещение и стыковка потребуют меньше усилий. Роль телескопической вышки здесь в том, чтобы при транспортировке укорачивать вышку, а при работе раскладывать её до размера, вмещающего этот ход, а не в том, чтобы повышать глубину бурения с одного значения до другого.
За что отвечают ход вышки, длина штанг и скорость подъёма
| Пункт данных | Соответствующая операция | Что из этого нельзя вывести |
|---|---|---|
| Телескопическая вышка, длина одного хода 3,3 м | Транспортная высота вышки и эффективный ход после раскладывания, влияет на длину штанг, покрываемую одним ходом | Нельзя делать вывод о фактической скорости бурения или глубине готовой скважины |
| Возможность использования штанг 1,5 / 2,0 / 3,0 м | Длина одной штанги определяет частоту наращивания и массу одной штанги при перемещении | Нельзя делать вывод, что какая-либо комбинация штанг подходит во всех грунтах |
| Быстрый подъём 30 м/мин, быстрая подача 60 м/мин | Перемещение силового вращателя и операции со штангами в нерабочем режиме бурения, влияет на вспомогательное время | Нельзя приравнивать к скорости проходки в породе |
| Усилие подъёма 13 т | Спуско-подъёмные операции, обработка штанг и часть работ с обсадными трубами | Нельзя использовать как основание для сильного вытягивания прихваченного бурового инструмента |
Значения быстрого подъёма и быстрой подачи часто ошибочно воспринимают как эффективность бурения. В самих данных ясно указано, что они используются для перемещения силового вращателя и операций со штангами в нерабочем режиме бурения, их задача — сократить время вспомогательных действий, таких как погрузка и разгрузка штанг, подъём и опускание инструмента. Фактическая проходка в породе зависит от свойств породы, погружного пневмоударника, долота и возможностей компрессора; приведённая в данных справочная эффективность бурения 10–35 м/ч также является лишь диапазоном и не может напрямую применяться к конкретному проекту.
Какую длину штанг выбрать — зависит от транспортировки, площадки и организации труда
Штанги 3,0 м уменьшают количество наращиваний, но одна штанга тяжелее, требуются больше места для установки свечей и больше рабочего пространства после раскладывания вышки; штанги 1,5 м легче перемещать, они предъявляют меньше требований к площадке и грузоподъёмным приспособлениям, но ценой является заметное увеличение количества спуско-подъёмных операций при той же глубине скважины. 2,0 м занимает промежуточное положение. Этот выбор — не вопрос возможностей оборудования, а вопрос организации строительства: при разбросанных точках бурения, частых переездах и ограниченном числе людей на площадке преимущество лёгких штанг в перемещении может быть важнее сокращения наращиваний; при сосредоточенных точках, относительно глубоких одиночных скважинах и стремлении к непрерывному темпу бурения ценность длинных штанг в сокращении вспомогательных действий проявляется заметнее.
Следует пояснить, что в данных приведены только возможные длины штанг и длина одного хода, но нет сравнения фактической эффективности строительства для разных комбинаций штанг. Какую именно выбрать, всё ещё нужно уточнять с учётом распределения глубин скважин по проекту, условий транспортных средств, числа рабочих на площадке и способа подъёма; нельзя делать вывод только по ходу вышки.
Транспортные условия и условия площадки, связанные с телескопической конструкцией
Общая масса WR200SE около 4,7 т, габаритные размеры около 3950 × 1750 × 2250 мм, что относится к диапазону малых и средних гусеничных буровых установок для водяных скважин. Телескопическая вышка в транспортном положении укорачивается, и вместе с этими размерами и массой это облегчает организацию перевозки обычными транспортными средствами, а также подходит бригадам, которые бурят много скважин и часто переезжают. Ход опор 1,4 м можно использовать для выравнивания на неровной площадке, гусеничное шасси подходит для сельских дорог, сельхозугодий и обычных неасфальтированных площадок.
Но всё это условия, а не выводы. Складывание и раскладывание вышки нужно выполнять по регламенту, перед транспортировкой следует проверить способ фиксации; после прибытия и раскладывания нужно проверить несущий грунт под опорами, на мягких грунтах требуются подкладки; при движении по склону вышку следует убирать и снижать центр тяжести. В данных указана справочная максимальная преодолеваемая крутизна 30°, это справочное значение; фактическая возможность проезда по участку сельской дороги или меже зависит от сцепления с покрытием, длины подъёма и радиуса поворота, судить только по одной цифре угла нельзя.
Какие операции «телескопичность» не охватывает
Телескопическая вышка не решает проблему крепления верхних рыхлых слоёв. В данных прямо указано, что для грунтового слоя, глины, песчаного слоя и гравийного слоя прямое применение погружного пневмоударника не обязательно является оптимальным решением; в рыхлых покровных отложениях возможны обрушение стенок, заклинивание инструмента и увеличение диаметра скважины, поэтому верхний интервал следует сначала обрабатывать с использованием обсадных труб, бурового раствора или других способов стабилизации. Как бы ни был рационален ход вышки, эту часть технологии всё равно нужно планировать отдельно.
Она также не решает вопрос соответствия подачи воздуха. Справочное рабочее давление WR200SE 1,7–2,5 МПа, расход воздуха 17–31 м³/мин, компрессор нужно выбирать по диаметру скважины, типоразмеру погружного пневмоударника, целевой глубине, высоте над уровнем моря и твёрдости породы. Недостаточная подача воздуха напрямую влияет на частоту ударов, вынос шлама и эффективность бурения, и это не связано с тем, телескопическая ли вышка. Кроме того, зоны дробления, водопритоки из водоносных горизонтов, чередование твёрдых и выветрелых пород и другие условия требуют соответствующих изменений бурового инструмента и технологии; телескопическая конструкция в них отвечает только за одно — пространство вышки.
Перенести суждение в проверочный список перед началом работ
- Входит ли целевая глубина скважины в диапазон до 200 м, попадает ли диаметр готовой скважины в интервал 140–254 мм;
- Выбрана ли длина штанг 1,5 м, 2,0 м или 3,0 м и соответствует ли она способу транспортировки, числу людей на площадке и глубине одиночной скважины;
- Могут ли производительность и давление компрессора обеспечить выбранный диаметр скважины и погружной пневмоударник;
- Позволяют ли ограничения по высоте на маршруте перевозки, условия поворотов и площадка у точки бурения проходить с убранной вышкой и работать после раскладывания;
- Какой способ стабилизации применяется для верхних рыхлых слоёв, нужен ли комплект обсадных инструментов;
- Достаточна ли несущая способность грунта под опорами, нужны ли подкладки.
Из этих пунктов первые два можно сверить с данными, остальные обязательно нужно подтверждать на площадке проекта. Телескопическая вышка меняет переход вышки из транспортного положения в рабочее и доступное пространство хода силового вращателя после этого перехода; действительно ли она сокращает простои на какой-либо операции, зависит от того, смогут ли одновременно соответствовать выбор штанг, комплектация подачи воздуха и условия площадки.