Открывая материалы по подземной колонковой буровой установке, можно заметить, что угол и глубина бурения часто располагаются в двух строках: одна строка — направление скважины, другая — справочная глубина для каждого диаметра. На первый взгляд это две независимые группы параметров, однако на практике они взаимосвязаны: для одного и того же диаметра NQ в направлении 90° указано 800 м, в направлении 0° — 400 м, а в направлении -90° — всего 200 м. Если не читать эти две строки вместе, легко принять максимальную глубину для какого-либо направления за возможности всей установки или, выбрав оборудование по проектной глубине, обнаружить, что планируемое направление скважины вообще не соответствует этому диапазону.
Фактическая связь двух строк данных: угол — это переключатель диапазона, а глубина — значение для этого диапазона
В открытых материалах CR800UG глубина бурения приводится не одним значением, а сгруппирована по направлениям скважины:
| Направление скважины (справочное) | BQ | NQ | HQ |
|---|---|---|---|
| 90° | 920 м | 800 м | 380 м |
| 0° | 600 м | 400 м | 200 м |
| -90° | 350 м | 200 м | 150 м |
Эти данные показывают, что глубина бурения изменяется в зависимости от направления скважины, а не является фиксированным верхним пределом. Если при чтении материалов запомнить только «NQ 800 метров», можно упустить снижение возможностей для горизонтальных и восходящих скважин. И наоборот, если видеть только 400 м для направления 0°, можно недооценить возможности для нисходящих скважин. Только при совместном рассмотрении этих двух строк данные приобретают смысл для выбора оборудования.
Почему угол влияет на глубину бурения: разное направление нагрузок на бурильную колонну
В материалах углы 90°, 0° и -90° соответствуют нисходящему, горизонтальному и восходящему направлениям. При этих трех направлениях собственный вес бурильной колонны по-разному влияет на подачу и подъем: в нисходящей скважине вес колонны помогает продвижению, но при спуско-подъемных операциях приходится преодолевать больший вес; в горизонтальной скважине колонна прилегает к стенке, и трение возрастает с глубиной; в восходящей скважине вес колонны направлен противоположно подаче, а условия удаления шлама также сложнее. Эти различия отражаются на возможностях оборудования в виде разных справочных глубин для одного диаметра в разных направлениях. В материалах не приводится конкретный расчет нагрузок, но сам градиент глубин по трем направлениям уже показывает: угол — это не дополнительное пояснение, а ограничивающее условие для данных о глубине.
Ищите соответствующую строку в зависимости от планируемого направления скважины
Предположим, некое горное предприятие планирует из существующей выработки бурить нисходящую скважину для проверки продолжения рудного тела, проектная глубина 700 м, диаметр NQ. В этом случае следует смотреть строку 90°: справочная глубина для NQ составляет 800 м, то есть имеется запас. Если тот же проект вместо этого предусматривает бурение горизонтальной скважины из сбойки для прослеживания границы рудного тела, и глубина по-прежнему проектируется 700 м, то в строке 0° для NQ указано только 400 м, и возможностей оборудования недостаточно. В этом случае нужно не увеличивать оборудование, а пересмотреть проект бурения: можно ли перейти на секционное бурение, обязательно ли использовать горизонтальную скважину или изменить диаметр. Три направления, приведенные в материалах, являются справочными условиями; на практике определение знака угла может различаться, и перед началом работ следует руководствоваться фактическим направлением монтажа и проектной документацией.
Соответствие диапазонов глубин другим параметрам
Угол и глубина определяют границы возможностей, но для стабильной работы оборудования в этих границах необходимо также проверить соответствие сопутствующих параметров.
Подача и подъем
Механизм подачи CR800UG приводится в действие гидравлическим цилиндром, ход 1800 мм, усилие подачи 65 кН, усилие подъема 130 кН. В материалах особо отмечается, что напряженное состояние бурильной колонны в горизонтальных, нисходящих и восходящих скважинах различается, и параметры подачи и обратного хода следует корректировать в зависимости от направления скважины, глубины и изменения трения. Это две стороны одного и того же: при изменении угла меняется не только значение глубины, но и рабочие параметры.
Канатоемкость лебедки
Канатоемкость тросовой лебедки составляет 800 м, используется стальной канат диаметром 6 мм. Это значение соответствует глубине бурения NQ 800 м в направлении 90°. Если проект предусматривает бурение горизонтальной скважины глубиной 400 м, канатоемкости достаточно; но если ошибочно запроектировать горизонтальную скважину на 800 м, сама канатоемкость станет жестким ограничением. При чтении материалов канатоемкость лебедки следует проверять вместе с таблицей глубин, а не запоминать отдельно «800 метров».
Частота вращения и крутящий момент вращателя
Вращатель представляет собой гидравлический верхний привод с частотой вращения 0–1500 об/мин и крутящим моментом 600–1480 Н·м, оснащенный регулируемым двигателем 107. В материалах указано, что широкий диапазон частоты вращения позволяет выбирать рабочий режим в зависимости от типоразмера BQ, NQ, HQ и твердости породы. Рекомендуемые частоты вращения для каждого диаметра здесь не приводятся, поэтому можно лишь судить о наличии регулировки, но нельзя на этом основании делать выводы о фактической эффективности бурения для определенного диаметра в определенном направлении.
Несколько предварительных условий, которые легко упустить при чтении материалов
- Определение направления скважины: в материалах группировка по 90°, 0° и -90°, но на разных предприятиях определение знака может различаться; следует руководствоваться фактическим направлением монтажа и проектной документацией.
- Электроснабжение: силовая система включает двигатели 22 кВт × 3 или 30 кВт × 2; в материалах прямо указано, что стандартная комплектация двигателей не может рассматриваться как взрывозащищенная, и для зон с требованиями взрывозащиты необходимо отдельное подтверждение в соответствии с местными нормами.
- Транспортировка и сборка: модульная разъемная транспортировка, энергетический блок 240/270 кг, механизм подачи 130 кг, основание 120 кг, масляный блок 120 кг, блок управления 90 кг (в материалах для блока управления также указано 130 кг; следует руководствоваться официальной технической документацией).
- Промывка и циркуляция: опционально может быть установлен высоконапорный плунжерный насос серии 120 с максимальным расходом 120 л/мин и максимальным давлением 70 бар для промывки и некоторых специальных условий циркуляции.
Вопросы, которые необходимо уточнить у производителя
В открытых материалах приведены значения глубин для справочных условий; перед окончательным выбором необходимо уточнить следующие моменты: имеются ли справочные значения глубин для промежуточных углов (например, около 45°); влияние фактической компоновки инструмента в скважине, типа промывочной жидкости и горно-геологических условий на глубину бурения; какое из двух указаний массы блока управления считать верным; а также схему электроснабжения при конкретном напряжении, частоте, длине кабеля и способе пуска на руднике. Эти вопросы в материалах не раскрыты и не могут быть самостоятельно домыслены.
Возвращаясь к самому чтению материалов: строки угла и глубины — это не параллельный список параметров, а набор соответствий. Сначала определите планируемое направление скважины, затем найдите для этого направления диаметр и глубину, после чего последовательно сверьте подачу, подъем и канатоемкость лебедки, чтобы оценить, покрывают ли возможности оборудования поставленную задачу. Любой вывод, основанный на одном числе глубины, лишен второй половины обоснования.