Когда установку класса 350 м сравнивают с конкретным проектом, обычно сначала смотрят на номинальную глубину бурения: планируемая скважина — 300 м, у оборудования указано 350 м, значит, достаточно. Но это лишь одно из условий. 350 м — это предельная глубина бурения данной установки; попадание проектной глубины в этот предел — только необходимое условие. Если диаметр скважины, типоразмер буровых штанг, сопротивление в скважине, конструкция водозаборной части или условия перебазировки не соответствуют возможностям оборудования, вывод «достаточно» не будет обоснованным.
Ниже этапы разобраны в порядке оценки. Пример основан на открытых данных HJH WR350SE, опубликованных на этом сайте. Порядок идёт от самой скважины к буровой колонне, подаче и вращению, энергетической комплектации и площадке. На каждом шаге указано, какие выводы позволяют сделать материалы и что ещё требует уточнения.
Шаг 1. Глубину и диаметр скважины нужно рассматривать как единую группу
Максимальная глубина бурения WR350SE — 350 м, диаметр бурения — 105–350 мм. Эти два значения не являются независимыми показателями, а представляют собой совместно действующие ограничения: на какую глубину можно выйти при определённом диаметре, зависит также от геологических условий и конструкции водозаборной части.
Диапазон диаметра бурения 105–350 мм соответствует диапазону создания ствола. Типоразмер обсадной трубы, наружный диаметр погружного насоса и планируемый дебит определяют конечный диаметр, и только после этого можно говорить о том, можно ли при данном диаметре и данных геологических условиях успешно достичь проектной глубины. В материалах не приведена разбивка по достижимой глубине для разных диаметров, поэтому из «350 м + 350 мм» нельзя сделать вывод, что «при диаметре 350 мм также можно пробурить 350 м». Это необходимо уточнять по гидрогеологическим данным и у производителя.
В материалах по применимым породам указано «рыхлые отложения и скальные породы». Это довольно широкая формулировка: мощность покрывающих отложений, твёрдость скальных пород и степень развития трещин влияют на фактическую конечную глубину. Для одной и той же установки в скважине, где преобладают покрывающие отложения, и в скважине, где преобладают твёрдые породы, вопрос о достижимой глубине не одинаков.
Шаг 2. Типоразмеры буровых штанг и обсадных труб определяются в первую очередь
WR350SE поддерживает буровые штанги длиной 3 м и 6 м, рекомендуемый диаметр штанг — 89 / 102 мм. Выбор этого типоразмера влияет не только на количество наращиваний.
- Штанги 3 м: каждая штанга короче и легче, их удобнее использовать в проектах с ограничениями по транспортировке, на стеснённых площадках или на дорогах с крутыми подъёмами; ценой является большее число операций навинчивания и развинчивания и рост доли вспомогательного времени.
- Штанги 6 м: меньше операций наращивания, больше времени непрерывного бурения, что подходит для организации работ, где за день нужно пройти большее расстояние; соответственно повышаются требования к свободной высоте площадки и габаритам при транспортировке.
Выбор между диаметрами штанг 89 мм и 102 мм необходимо проверять совместно с диаметром скважины, глубиной и рабочим крутящим моментом, а не руководствоваться принципом «чем толще, тем лучше». В материалах не приведены рекомендации по сочетанию разных диаметров штанг с разными диаметрами и глубинами скважин; этот вопрос следует задать при запросе коммерческого предложения.
Работы с обсадными трубами связаны с грузоподъёмностью. В материалах указано, что усилие подъёма 16 т «может удовлетворить большинство потребностей проектов водяных скважин класса 350 м в спуско-подъёмных операциях, извлечении погружных молотков и части работ с обсадными трубами». Формулировка «часть работ с обсадными трубами» содержит ограничение: конкретные типоразмеры обсадных труб и глубину их спуска необходимо уточнять отдельно.
Шаг 3. Усилие подъёма, крутящий момент и частоту вращения нужно читать вместе
В системе подачи и вращения данной установки есть несколько групп значений: усилие подъёма 16 т, максимальный крутящий момент системы вращения 8500 / 4250 Н·м, соответствующие максимальные частоты вращения 80 / 160 об/мин, скорость быстрого подъёма 30 м/мин, скорость быстрой подачи 55 м/мин.
| Параметр | Значение в материалах | Роль при оценке |
|---|---|---|
| Максимальная глубина бурения | 350 м | Предел возможности, а не цель для каждой скважины |
| Диаметр бурения | 105–350 мм | Определяется совместно с обсадной трубой, погружным насосом и дебитом |
| Усилие подъёма | 16 т | Спуско-подъёмные операции, извлечение погружного молотка, часть работ с обсадными трубами |
| Крутящий момент вращения | 8500 / 4250 Н·м | Соответствует двум режимам частоты вращения, выбирается по сопротивлению в интервале скважины |
| Частота вращения | 80 / 160 об/мин | Используется в паре с крутящим моментом, а не отдельно |
| Мощность | 91 кВт | Общая для вращения, подачи, хода и вспомогательных операций |
| Рабочее давление воздуха | 1,2–3,5 МПа | Для режима DTH, проверяется одновременно с расходом воздуха |
| Расход воздуха | 16–55 м³/мин | Определяет способ комплектации компрессором |
Скорость быстрого подъёма 30 м/мин и быстрой подачи 55 м/мин описывают скорость вспомогательных перемещений, а не бурения; они используются для обработки штанг, возврата вращателя и настройки инструмента. В материалах также приведена справочная эффективность бурения 10–35 м/ч с указанием, что фактический результат зависит от литологии, бурового инструмента, компрессора и опыта оператора. Принимать 30 м/мин за скорость проходки — распространённая ошибка при чтении.
С увеличением глубины скважины собственный вес буровых штанг и трение о стенки скважины возрастают одновременно. В материалах указано, что при аномальном сопротивлении при подъёме следует сначала промыть скважину, проверить штанги и оценить состояние стенок, а не полагаться на максимальное усилие подъёма для принудительного извлечения. Это прямо указанное в материалах направление действий.
Шаг 4. Энергетическая и пневматическая комплектация определяют возможность смены технологии
Система мощностью 91 кВт должна одновременно обеспечивать гидравлическое вращение, подачу, ход гусениц и вспомогательные операции; это не отдельное значение, обслуживающее только бурение. При большом диаметре, твёрдых породах и непрерывной работе достаточность запаса мощности следует оценивать с точки зрения распределения нагрузки по всей машине; в материалах не приведена детализация распределения мощности по операциям.
При переходе на бурение погружным молотком DTH рекомендуемое рабочее давление воздуха — 1,2–3,5 МПа, расход воздуха — 16–55 м³/мин, возможна комплектация погружными молотками среднего и высокого давления. В материалах требование к выбору компрессора сформулировано так: учитывать диаметр скважины, буровые штанги, типоразмер погружного молотка, твёрдость пород и высоту над уровнем моря; недостаточный расход воздуха приводит к плохому удалению шлама, а избыточная комплектация увеличивает стоимость оборудования и топлива. Иными словами, компрессор нельзя подбирать только по максимальному рабочему давлению установки — его нужно определять обратным расчётом от диаметра скважины и типоразмера погружного молотка.
В число опциональных компонентов входят буровой насос, центробежный насос, генератор и пенный насос. В материалах предложен принцип выбора по условиям работ: в проектах с преобладанием рыхлых отложений больше внимания уделяется системе промывки, в проектах по твёрдым породам — компрессору и погружному молотку, при отсутствии стабильного электропитания может потребоваться генератор. Пенный насос относится к опциональным компонентам и применяется для части пневматического бурения и обработки зон утечки воздуха.
Шаг 5. Площадка, перебазировка и проверка перед началом работ
Масса машины — около 7,5 т, габаритные размеры — около 5,78 × 1,7 × 2,25 м, скорость хода на гусеницах — около 2,5 км/ч, максимальный угол подъёма — справочно 21°, ход гидравлических аутригеров — 1,5 м, усилие вспомогательной лебёдки — 1,1 т или 2,5 т на выбор. Эти значения определяют, можно ли заехать на площадку, можно ли её выровнять и достаточно ли возможностей для вспомогательных операций.
- Перед перебазировкой следует сложить рабочие механизмы, оценить уклон и несущую способность грунта; на мокрых и скользких покрытиях и в зонах мягкого грунта необходимо снижать риск при движении.
- На мягком грунте необходимо уложить подкладки и только затем выравнивать машину аутригерами, чтобы избежать просадки в процессе работ, влияющей на искривление скважины и устойчивость мачты.
- В проектах с повышенной потребностью в обсадных трубах, погружных молотках или подъёмных операциях вспомогательную лебёдку можно выбрать в более мощной комплектации по фактическим условиям.
В материалах перечислены ежедневные проверки: гидравлическая система, вращатель, гусеницы, аутригеры, буровые штанги и рукава высокого давления; при бурении погружным молотком — смазка молотка и состояние компрессора; при бурении с промывкой — контроль циркуляции; после окончания работ — очистка от бурового раствора, пыли и шлама, проверка резьбы штанг, гидравлических соединений и быстроизнашиваемых деталей.
Несколько результатов последовательной проверки
Пройдя все пять шагов, обычно приходят к одному из трёх вариантов: глубина, диаметр и конструкция водозаборной части укладываются в открытые возможности WR350SE, а буровые штанги, усилие подъёма и пневматическая комплектация соответствуют; либо глубина в пределах возможностей, но конечный диаметр велик, мощность покрывающих отложений значительна и ожидается повышенное сопротивление в скважине — тогда необходимо отдельно проверить запас по усилию подъёма и крутящему моменту; либо требования проекта к обсадным трубам, подъёмным операциям или компрессору выходят за рамки описанного в материалах, и решение можно принимать только после уточнения у производителя.
В самих материалах не приведена зависимость достижимой глубины от диаметра скважины и геологических условий, а также нет рекомендуемого перечня моделей компрессоров и таблицы типоразмеров обсадных труб. Эти пункты не освещены в материалах и требуют письменного подтверждения на этапе запроса предложения. В конце материалов также указано: поскольку фактические геологические условия, инструмент в скважине, угол бурения и методы работы различаются, окончательная эффективность бурения, глубина и результат создания скважины должны определяться фактическими условиями на площадке.