Подготовка к бурению скважины глубокого водоснабжения — это не тот же перечень, что для неглубокой скважины на 200–300 м. Как только глубина достигает 700–800 м или даже километрового уровня, собственный вес бурильных труб, вес обсадных колонн, производительность компрессора и площадь буровой площадки возрастают, и любой пункт, дорабатываемый на месте в последний момент, может остановить весь процесс в ожидании. В этой статье в порядке «что проверить до начала бурения» перечислены условия, которые в проектах глубокого водоснабжения часто откладывают на потом, и на основе проверенных данных самоходной буровой установки с прямой мачтой для скважин до 1000 м WRT1000 показано, какие условия напрямую связаны с возможностями оборудования, а какие должны быть обеспечены силами проекта отдельно.
Сначала пояснение: ниже приведены не записи о строительстве конкретного объекта и не утверждение, что данная модель уже пробурила где-либо скважину определённого типа. Перечисленные условия относятся к уровню планирования и подлежат проверке; окончательные решения всё равно должны приниматься с учётом гидрогеологического проекта и подтверждения производителя.
До заезда: сначала переведите габариты оборудования в дорожные условия
Первый барьер глубоких проектов часто находится не в скважине, а в том, сможет ли оборудование благополучно добраться до точки бурения. Полная масса WRT1000 составляет около 26 т, транспортные габариты — примерно 10,8 × 2,5 × 4,23 м. Преимущество самоходного шасси в том, что между точками бурения можно перемещаться самостоятельно, сокращая повторные погрузки и разгрузки на платформе, но транспортная высота 4,23 м означает, что маршрут заезда необходимо заранее проверить на ограничения по высоте. Пункты проверки включают:
- достаточен ли запас по высоте у мостов, тоннелей, воздушных линий и проёмов заводских ворот по пути следования;
- ширина, радиус поворота и уклон сельских дорог, полевых дорог и технологических проездов горнодобывающих предприятий — смогут ли они пропустить кузов шириной 2,5 м;
- есть ли рядом с точкой бурения площадка для разворота или заезда задним ходом; мачта самоходной установки в транспортном положении должна быть приведена в рабочее состояние;
- несущая способность размокших после дождя участков и временных проездов — не приведёт ли это к застреванию или необходимости предварительной подготовки.
Эти условия не связаны с возможностями самой буровой установки, но напрямую определяют время начала работ. В материалах указаны только полная масса и транспортные габариты; распределение нагрузки по осям, минимальный радиус поворота и другие данные в настоящей публикации не приведены. Перед заездом следует запросить у производителя параметры шасси и отдельно согласовать их с перевозчиком и дорожной службой.
Платформа буровой: несущая способность и планировка с запасом под глубокие скважины
При глубине скважины до 1000 м на буровой площадке требуется разместить больше оборудования и материалов: основной агрегат, компрессор, систему бурового раствора, бурильные трубы, обсадные колонны, буровой инструмент и воздуховоды, перемещаемые вспомогательными лебёдками. WRT1000 оснащена большой вспомогательной лебёдкой 4 т и малой вспомогательной лебёдкой 3 т для перемещения погружных молотков, бурильных труб, обсадных колонн, воздуховодов и вспомогательных принадлежностей площадки, что снижает долю ручного труда, однако для подъёма лебёдками на платформе также необходимы соответствующие зоны складирования и радиусы действия.
Перед началом бурения рекомендуется проверить: достаточно ли площади платформы для размещения бурильных труб и обсадных колонн без блокирования проходов для спуско-подъёмных операций; обработано ли основание для восприятия сосредоточенной нагрузки от установки массой 26 т с буровым инструментом; удалены ли от устья скважины и соответствуют ли экологическим требованиям площадки места размещения растворных амбаров, отстойников и водоотводных канав; предусмотрены ли места для освещения и электроснабжения при ночных работах. В материалах не приведены удельное давление на грунт или реакции опор; расчёт несущей способности платформы должен выполняться местной строительной организацией, и не следует ограничиваться приблизительной оценкой по полной массе установки.
Технологический маршрут: сначала определить диаметр скважины и породы, затем подбирать оснащение
Открытые данные WRT1000 показывают: диаметр бурения 105–800 мм, максимальная глубина бурения 1000 м, усилие подъёма 51/52 т, осевое давление 11 т, вращение в двух режимах 20000/10000 Н·м при 70/140 об/мин, ход подачи 7 м, возможность использования бурильных труб 3 м или 6 м, рекомендуемый диаметр бурильных труб 114 мм. Значение этих цифр перед началом бурения — помочь определить, насколько полно должно быть подготовлено оснащение, а не напрямую задать проект.
| Пункт проверки | Основание по данным | Что необходимо обеспечить на площадке |
|---|---|---|
| Целевой диаметр и глубина скважины | Диаметр 105–800 мм, максимальная глубина 1000 м | Определить диаметр по дебиту, обсадным трубам и типу насоса; увеличение диаметра одновременно повышает нагрузку на буровой инструмент, вес обсадных колонн и потребность в компрессоре |
| Спецификация бурильных труб | Возможно использование труб 3 м или 6 м, рекомендуемый диаметр 114 мм | Трубы 6 м сокращают число наращиваний; трубы 3 м подходят для площадок с ограниченным пространством или транспортировкой |
| Подъём и спуско-подъёмные операции | Усилие подъёма 51/52 т | Проверить, укладывается ли вес бурильных труб с обсадными колоннами на самом глубоком интервале в пределы грузоподъёмности |
| Стабилизация верхних пород | В грунтах, глинах, песках и гравийных слоях возможны вращательное бурение с промывкой, обсадка и другие способы | Определить материалы бурового раствора, типоразмер обсадных труб и порядок их спуска |
| Бурение в крепких породах | В монолитных крепких породах возможен погружной молоток среднего и высокого давления, рекомендуемое давление воздуха 1,65–8 МПа, расход воздуха 16–96 м³/мин | Выбирать компрессор по типоразмеру погружного молотка, диаметру и глубине скважины, высоте над уровнем моря и твёрдости пород |
В этой таблице чаще всего недооценивают компрессор. Диапазоны 1,65–8 МПа и 16–96 м³/мин — это диапазон совместимости оборудования, а не гарантия, что подойдёт любой компрессор. В реальном проекте необходимо пересчитать непрерывную подачу воздуха с учётом модели погружного молотка, глубины скважины и высоты над уровнем моря, а также подтвердить, есть ли на площадке условия для размещения оборудования соответствующей производительности, системы хранения и трубопроводов воздуха. В материалах также отмечено, что при увеличении диаметра скважины потребность в компрессоре возрастает; эти два пункта следует проверять вместе.
Этап заканчивания: обсадные трубы, фильтры и данные по водоносному горизонту нельзя откладывать до окончания бурения
Если гидрогеологические данные для глубокой скважины дособирать после начала бурения, часто уже невозможно скорректировать диаметр скважины и схему обсадки. До начала бурения следует получить глубину целевого водоносного горизонта, ожидаемый приток, предварительную оценку качества воды и на их основе определить положение фильтров, интервалы цементирования и тип насоса. В материалах по WRT1000 указано, что после входа в основной водоносный горизонт увеличение притока воды в скважине влияет на вынос шлама погружным молотком и режим циркуляции; в процессе работ необходимо фиксировать глубину основных водоносных интервалов и на этой основе корректировать подачу воздуха, очистку скважины и схему обсадки. Это означает, что на площадке должен быть механизм регистрации и принятия решений, а не просто завершение бурения.
Вес обсадных колонн и способ их спуска — ещё один пункт, требующий предварительной проверки. В материалах упоминается, что оборудование обладает частичной способностью выполнять работы с обсадными трубами, но конкретные типоразмеры и ограничения по глубине спуска не приведены. Проектная сторона должна на основании проектного диаметра скважины и веса обсадных колонн согласовать с производителем способ спуска и подъёма обсадных труб, необходимость вспомогательного оборудования и наличие запаса грузоподъёмности при спуске колонн на самом глубоком интервале.
Удалённые площадки и участки с дефицитом воды: пневматическое бурение возможно, но не безусловно
В материалах отмечено, что в подходящих породах пневматическое бурение DTH меньше зависит от больших объёмов бурового раствора и может применяться на засушливых горнодобывающих объектах, в удалённых сельскохозяйственных районах и на участках с дефицитом воды. Для проектов глубокого водоснабжения это практически значимый подход, но при условии, что породы подходят для пневматического бурения, компрессор подобран соответствующим образом, а на площадке можно организовать подачу воздуха и вынос шлама. Верхние рыхлые покровные отложения, выветрелые породы и зоны дробления по-прежнему требуют стабилизации буровым раствором или обсадкой; нельзя заранее предполагать, что вся скважина может буриться пневматическим способом.
Для удалённых проектов также необходимо проверить поставки топлива, запасных частей и условия ремонта. Оборудование оснащено дизельным двигателем мощностью 194 кВт; при длительном бурении глубоких скважин повышаются требования к обслуживанию системы охлаждения, воздушных фильтров и топливной системы, а на площадках с высокой запылённостью требуется более частая очистка фильтрующих элементов и радиаторов. Это относится к условиям эксплуатации; конкретные интервалы технического обслуживания должны соответствовать указаниям производителя.
Что не освещено в материалах — уточнить при запросе предложения
Перечисленные пункты проверки основаны на открытых данных данной модели; по некоторым вопросам прямые данные в материалах отсутствуют. При официальном запросе предложения рекомендуется приложить следующую информацию и запросить письменное подтверждение производителя:
- целевая глубина скважины, диаметры по интервалам и конструкция ствола, включая наличие интервалов большого диаметра;
- описание геологического разреза: толщина покровных отложений, литология, зоны дробления и положение основных водоносных горизонтов;
- планируемый способ бурения (вращательное с промывкой, пневматический погружной молоток или комбинированный по интервалам) и соответствующие параметры компрессора;
- типоразмер обсадных труб, глубина спуска и способ заканчивания скважины;
- ограничения по высоте, ширина, уклоны подъездных дорог и несущая способность платформы, а также местные требования к планировке буровой площадки;
- топливо, водоснабжение, электроснабжение и расстояние до сервиса запасных частей;
- нагрузка на оси шасси, реакции опор, требования к креплению при транспортировке и другие технические данные, не указанные в материалах.
Предварительное согласование проекта глубокого водоснабжения по сути означает заблаговременное вынесение на обсуждение возможных изменений условий в скважине. Возможности оборудования определяют границы, а условия площадки определяют, можно ли эти границы реально использовать. Если до начала бурения закрепить перечисленные вопросы за ответственными исполнителями, это будет более управляемо, чем возвращаться к доработке условий после возникновения проблем в скважине.