Сравнивать «трехкомпонентную вихревую систему отбора проб» и «стандартный RC-отбор проб» удобнее не как рейтинг комплектации оборудования, а с точки зрения того, что происходит со шламом после возврата с забоя на поверхность: в стандартном процессе RC после выхода шлама к устью скважины персонал обычно последовательно выполняет сбор, деление пробы и упаковку; в трехкомпонентной системе вихревое разделение, представительное деление пробы и упаковка образцов объединены в непрерывный процесс. В материалах сайта WR600RC-CS3 описывается как система, которая «напрямую связывает возврат шлама, вихревое разделение, деление пробы и упаковку образцов», поэтому различия сосредоточены на этапах после устья скважины, а не на способе разрушения породы на забое.
Сначала нужно обозначить границу: в обоих процессах из скважины получают пробы шлама, а не полноценный керн. При RC-бурении отбор ведется через фиксированные интервалы, например по одному мешку на каждые 1 м или 2 м, и это не меняется в зависимости от использования трехкомпонентной системы.
На каких этапах сосредоточены различия
По пути шлама от скважины до мешка с пробой оба процесса можно разделить на шесть этапов: возврат пробы, разделение, деление пробы, упаковка, очистка и регистрация. Первые четыре отражают различия в организации процесса, последние два — требования управления, с которыми приходится иметь дело в обоих случаях.
Этап 1: путь возврата пробы и требования к непрерывности одинаковы
Независимо от использования трехкомпонентной системы, для RC-скважины глубиной 600 м требуется, чтобы шлам непрерывно возвращался на поверхность по внутренней трубе двойной бурильной колонны. Для WR600RC-CS3 рекомендуется рабочее давление 1,6–6 МПа и расход воздуха 16–75 м³/мин; это давление должно не только приводить в действие RC-молот, но и обеспечивать непрерывный возврат шлама в вихревую систему. В материалах также отмечается, что недостаточный расход воздуха обычно проявляется уменьшением возврата шлама, задержкой возврата и накоплением шлама на забое, поэтому выбор компрессора следует увязывать с глубиной скважины, диаметром и высотой над уровнем моря. На этом этапе различий между процессами нет.
Этап 2: организация газотвердого разделения
При стандартном RC-отборе после выхода шлама к устью скважины необходим переходный этап разделения или сбора, после которого проба поступает на деление. В трехкомпонентной системе шлам после возврата сразу попадает в вихревую систему для газотвердого разделения. Различие в том, что этот шаг интегрирован в непрерывный трубопровод, что сокращает число случаев экспонирования и перегрузки шлама на поверхности. В материалах это сформулировано как «сокращение ручной пересыпки проб и вторичной перевалки»; это различие в организации процесса, а не дополнительная гарантия представительности пробы.
Этап 3: стыковка этапа деления пробы
В трехкомпонентной системе представительное деление пробы и вихревое разделение размещены в одном непрерывном процессе. В стандартном процессе деление пробы обычно следует после сбора и является отдельно планируемой операцией. В материалах сайта не приведены конкретные значения точности деления и не указаны параметры пропорции деления, поэтому точность деления, коэффициент сокращения и критерии представительности следует письменно уточнять у производителя; данные других моделей здесь использовать нельзя.
Этап 4: непрерывность этапа упаковки
Материалы показывают, что в трехкомпонентной системе упаковка образцов напрямую следует за делением пробы, что подходит для горно-геологических проектов с большим суточным объемом отбора. В стандартном процессе упаковка обычно выполняется отдельно после деления пробы. Для проектов с непрерывным отбором через фиксированные интервалы, чем теснее упаковка связана с бурением и возвратом пробы, тем меньше случаев нарушения ритма отбора; однако конкретное количество проб, обрабатываемых за смену, зависит от организации работ на площадке, и в материалах числовые значения производительности не приведены.
Этап 5: требования к очистке одинаково применимы к обоим процессам
В материалах прямо указано, что если остатки шлама между разными зонами минерализации не удаляются своевременно, возрастает риск загрязнения проб. При каждой остановке бурения, смене скважины или входе в новый ключевой интервал отбора следует проверять наличие остатков внутри гидроциклона, делителя проб и шланга возврата шлама. Трехкомпонентная система повышает эффективность стыковки процесса, но не отменяет операцию очистки; в стандартном процессе очистку необходимо так же выполнять для устройств сбора и деления пробы.
Этап 6: требования к регистрации и прослеживаемости проб не меняются
На каждом мешке с пробой должны быть указаны номер скважины, номер пробы, начальная и конечная глубина, дата и смена; полевая запись должна соответствовать мешку с пробой. Если проект ведется по системе QA/QC, следует также предусмотреть повторные, стандартные и холостые пробы. Эти требования не снижаются из-за интеграции процесса отбора, а при более быстром непрерывном темпе работ синхронность записей становится еще более критичной.
Сопоставление шести этапов
| Этап | Стандартный процесс RC-отбора | Трехкомпонентная вихревая система отбора проб |
|---|---|---|
| Возврат пробы | Шлам возвращается к устью по внутренней трубе двойной бурильной колонны | Также возвращается по внутренней трубе, затем поступает в вихревую систему |
| Разделение | После сбора у устья выполняется отдельное разделение | После возврата сразу выполняется газотвердое разделение |
| Деление пробы | Планируется отдельно после сбора | Объединено с вихревым разделением и упаковкой в непрерывный процесс |
| Упаковка | Выполняется отдельно после деления пробы | Напрямую следует за делением пробы |
| Очистка | Требуется очистка устройств сбора и деления | Требуется очистка гидроциклона, делителя проб и шланга возврата шлама |
| Регистрация | Маркировка по номеру скважины, глубине, номеру пробы | Требования те же; при более быстром темпе выше зависимость от синхронной записи |
Какие условия влияют на практическое проявление этих различий
Трехкомпонентная система нацелена на стыковку этапов отбора на поверхности, тогда как внутрискважинные условия по-прежнему определяют стабильность самого возврата пробы. В материалах отмечается, что тектонические нарушенные зоны и крупные трещины вызывают утечки воздуха, шлам может задерживаться в скважине и возвращаться сосредоточенно, из-за чего соответствие пробы фактической глубине ухудшается. В этом случае независимо от выбранного процесса отбора следует снижать скорость проходки, поддерживать очистку скважины и вести отдельную регистрацию на аномальных интервалах; при необходимости применять пену, обсадные трубы или другие способы борьбы с утечками воздуха.
Кроме того, WR600RC-CS3 поддерживает три способа: RC-молот, DTH-молот и вращательное бурение с промывкой. Максимальная глубина бурения — 600 м, диаметр отверстия — 105–450 мм; фактическая глубина меняется в зависимости от диаметра, массы двойной бурильной колонны, мощности компрессора и геологических условий. Как только диаметр и глубина приближаются к верхним значениям, потребный для возврата шлама расход воздуха и риск утечек в скважине одновременно возрастают; трехкомпонентная система улучшает наземный процесс, но не заменяет оценку состояния возврата шлама в скважине.
Что нужно уточнять отдельно перед закупкой
- Точность деления пробы, способ сокращения и критерии представительности: в материалах сайта конкретные значения не приведены, их следует письменно уточнить у производителя.
- Перечень узлов ежедневного обслуживания и заменяемых деталей трехкомпонентной системы: в материалах упоминаются только требования по очистке гидроциклона, делителя проб и шланга возврата шлама.
- На площадке также необходимы компрессор, мешки для проб и транспортные средства; на буровой площадке следует предусмотреть достаточную площадь для беспрепятственной работы линии возврата шлама и безопасных проходов для персонала.
- Если проект ведется по системе QA/QC, требования к повторным, стандартным и холостым пробам должны соответствовать программе качества проекта.
Если свести различия двух процессов к одной фразе: способы разрушения породы на забое и возврата шлама в основном совпадают; после выхода шлама на поверхность трехкомпонентная система превращает разделение, деление пробы и упаковку в непрерывные действия, тогда как стандартный процесс делит эти действия на отдельные операции. Это различие влияет на темп отбора на площадке и организацию ручного труда, но не меняет требование маркировать пробы по глубине и обеспечивать прослеживаемость по интервалам.