При закупке такой буровой установки для колонкового бурения уровня 800 м, как CR800P, портативной разборной, вопрос «достаточно ли» тягового усилия нельзя решать, глядя лишь на одну цифру. Опубликованные на данном сайте параметры CR800P: усилие подачи 67 кН, тяговое усилие 130 кН, эталонная глубина бурения NQ 800 м, BQ 920 м, HQ 380 м, ход подачи 1,8 м, максимальный крутящий момент вращателя 980 Н·м, максимальная частота вращения 1200 об/мин, канатоёмкость канатной лебёдки 1000 м (стальной канат 6 мм). Эти данные позволяют судить о номинальных возможностях оборудования, но какой именно запас остаётся при возрастании трения в глубокой скважине, зависит от компоновки бурильной колонны, диаметра скважины, угла наклона и состояния ствола; это необходимо проверять по пунктам до закупки.
Сначала разграничим функции усилия подачи и тягового усилия
При бурении с отбором керна по канату система подачи выполняет действия в двух направлениях: вниз подаёт буровую коронку для разрушения породы, вверх поднимает бурильную колонну для извлечения и обработки аномалий в скважине. У CR800P усилие подачи 67 кН и тяговое усилие 130 кН не симметричны: тяговое усилие заметно превышает усилие подачи, что связано с накоплением собственного веса бурильных труб и трения о стенки скважины по мере увеличения глубины.
Чем глубже скважина, тем тяжелее бурильная колонна; трение о стенки скважины зависит от целостности пород, искривления скважины, остатков шлама и смазывающих свойств промывочной жидкости. Суммарное сопротивление при подъёме обычно больше осевой нагрузки, необходимой коронке при спуске, поэтому при закупке следует обращать внимание на соответствие тягового усилия глубине скважины и типоразмеру бурильной колонны, а не просто складывать или вычитать эти две цифры.
Как понимать запас тягового усилия 130 кН в глубокой скважине
В материалах сайта о тяговом усилии CR800P сказано: с увеличением глубины скважины собственный вес бурильных труб и трение о стенки постепенно возрастают, тяговое усилие используется не только для нормального подъёма, но и обеспечивает определённый запас для работы с бурильной колонной на более глубоких интервалах. Здесь не приводится «процент запаса» или расчётное значение для конкретных пород, поэтому закупщик не должен самостоятельно применять какой-либо фиксированный коэффициент.
Подтверждаемые границы таковы: эталонная глубина бурения CR800P для NQ составляет 800 м, для HQ — 380 м. Бурильные трубы HQ имеют больший вес на единицу длины и большую площадь кольцевого сечения, чем NQ, поэтому при одинаковом тяговом усилии они позволяют достичь меньшей глубины, что согласуется с более низким параметром глубины для HQ. При закупке следует уточнять у производителя планируемый типоразмер бурильной колонны, глубину и угол скважины по каждому пункту, а не обобщать все диаметры формулировкой «буровая установка на 800 метров».
При аномальном сопротивлении следует сначала выяснить причину, а не тянуть силой
В материалах прямо указано: при появлении аномального сопротивления следует сначала проверить состояние стенок скважины и циркуляцию, а не продолжать тянуть с усилием. Этот момент стоит уточнить у производителя при закупке как эксплуатационное ограничение, включая максимальное усилие зажима патрона 130 кН, соответствие проходного отверстия 54–127 мм используемому бурильному инструменту и регламент действий при прихвате.
Согласование усилия подачи 67 кН и крутящего момента 980 Н·м
Усилие подачи определяет осевую нагрузку, которую коронка передаёт на забой, а крутящий момент — способность к вращательному резанию. Максимальный крутящий момент вращателя CR800P составляет 980 Н·м, максимальная частота вращения — 1200 об/мин, ход подачи — 1,8 м, применимая длина бурильных труб — 1 м или 1,5 м, максимальный применимый диаметр бурильных труб — 114 мм.
В материалах предложен следующий подход к регулировке: в монолитных твёрдых породах поддерживать эффективность резания алмазной коронки за счёт рациональной частоты вращения и осевой нагрузки; при входе в трещиноватые, сильно выветрелые или сильно трущие интервалы скважины следует соответственно снижать частоту вращения и подачу, чтобы предотвратить засаливание коронки или прихват в скважине. Это означает, что усилие подачи 67 кН не является фиксированным значением, которое используется на максимуме в любых породах; при закупке следует убедиться, что оборудование имеет регулируемое на месте управление частотой вращения и подачей. Способ управления CR800P — ручной прямой.
Влияние канатной лебёдки и параметров промывочной жидкости на непрерывность глубокой скважины
Эффективность глубокого бурения с отбором керна по канату напрямую связана с возможностью подъёма внутренней трубы. Канатоёмкость канатной лебёдки CR800P составляет 1000 м (стальной канат 6 мм), скорость подъёма — 116 м/мин, усилие подъёма на пустом барабане — 11,5 кН, на полном барабане — 5,6 кН. Для скважины глубиной около 800 м канатоёмкость 1000 м даёт определённый запас и позволяет снизить ограничения при подъёме внутренней трубы в глубокой скважине. В материалах также указано, что перед началом работ ежедневно следует проверять соединение конца каната и повреждения стального каната; при закупке можно уточнить у производителя спецификацию каната и рекомендуемый период замены.
Что касается блока промывочной жидкости, у CR800P насос представляет собой плунжерный насос высокого давления с гидравлическим приводом, расход промывочной жидкости 100 л/мин, давление 7 МПа, частота вращения смесителя 1500 об/мин, производительность смешивания 1,2 м³/мин. В условиях развитой трещиноватости, нестабильного возврата воды или большой длины транспортировки шлама в скважинах средней глубины более высокое давление промывочной жидкости способствует поддержанию циркуляции; однако на практике его всё равно следует регулировать в зависимости от диаметра скважины, свойств пород и поглощения. В материалах не приведены рекомендуемые значения давления насоса для конкретных пород — эту часть необходимо уточнять с учётом условий на площадке.
Угол скважины, длина бурильных труб и разборная транспортировка: пункты проверки
CR800P поддерживает углы бурения 45°–90°, что в горных районах на золоторудных, литиевых и других месторождениях с наклонными рудными телами позволяет повысить эффективность пересечения руды за счёт изменения угла скважины. Следует учитывать, что наклонная скважина меняет распределение усилий и трения бурильной колонны в стволе, поэтому при закупке необходимо согласовать с производителем планируемый диапазон углов и угол на самой глубокой точке, а не по умолчанию переносить параметры вертикальной скважины на наклонную.
Применимая длина бурильных труб 1 м или 1,5 м указывает на то, что установка рассчитана на короткие трубы в рамках разборной портативной концепции. Чем глубже скважина, тем больше циклов наращивания и разборки труб, тем выше доля вспомогательного времени. Закупщику необходимо оценивать проектную глубину одиночной скважины, планируемый суточный метраж и способ наращивания труб совместно, а также уточнить у производителя рекомендации по запасу и количеству бурильных труб.
Ориентировочная масса модулей разборной конструкции: силовой блок 180–260 кг, блок управления 140 кг, блок гидравлического масла (с маслом) 160 кг, блок промывочной жидкости 95 кг, общая масса 1380 кг. Эти данные можно использовать для оценки организации транспортировки и демонтажа в горных условиях, но в материалах не указано время сборки на площадке и потребность в персонале — это относится к вопросам, требующим уточнения.
Соответствие комплектации привода и условий площадки
Тип привода CR800P — дизельный или электрический. Требуемая мощность дизельного двигателя ≥99 кВт; доступны бренды Kubota, Cummins, Yunnei, Yuchai. Электрическая комплектация: 22 кВт × 3, частота вращения двигателя 3000 / 1450 об/мин. В отдалённых горных районах необходимо учитывать доставку топлива, условия электроснабжения и ремонтную базу; на стационарной рудной площадке со стабильным электроснабжением можно оценить электрический вариант, чтобы снизить нагрузку по обслуживанию двигателя и хранению топлива.
Параметры гидросистемы: расход основного насоса 160 л/мин, давление основного насоса 25 МПа, расход вспомогательного насоса 10 л/мин, давление вспомогательного насоса 17 МПа, ёмкость основного масляного бака 180 л, охлаждение водяное или воздушное. При длительной работе следует следить за температурой гидравлического масла и системой охлаждения, а также своевременно очищать радиатор с учётом запылённости на площадке.
Пункты, которые рекомендуется включить в контрольный список перед закупкой
| Пункт проверки | Опубликованные параметры | Что уточнить у производителя |
|---|---|---|
| Глубина и диаметр бурения | BQ 920 м / NQ 800 м / HQ 380 м | Рекомендации по фактической комплектации для планируемого типоразмера бурильной колонны, угла скважины и конечной глубины |
| Система подачи | Усилие подачи 67 кН, тяговое усилие 130 кН, ход 1,8 м | Компоновка бурильной колонны и эксплуатационные ограничения для целевой глубины и пород |
| Система вращения | Макс. крутящий момент 980 Н·м, макс. частота вращения 1200 об/мин, макс. диаметр бурильных труб 114 мм | Принципы регулировки частоты вращения и осевой нагрузки для разных пород |
| Канатная лебёдка | Канатоёмкость 1000 м (6 мм), скорость подъёма 116 м/мин, пустой барабан 11,5 кН, полный барабан 5,6 кН | Периодичность проверки и критерии замены стального каната |
| Система промывочной жидкости | Расход 100 л/мин, давление 7 МПа, производительность смешивания 1,2 м³/мин | Рекомендации по регулировке расхода и давления насоса в трещиноватых и поглощающих породах |
| Комплектация привода | Дизель ≥99 кВт или электрический 22 кВт × 3 | Выбор с учётом топлива, электроснабжения и ремонтной базы на площадке проекта |
| Транспортировка и сборка | Масса разборных модулей 180–260 кг, 140 кг, 160 кг, 95 кг, общая масса 1380 кг | Оценка подъездных путей, условий площадки и времени/численности персонала для демонтажа и сборки |
Поскольку фактические геологические условия, инструмент в скважине, угол бурения и методы работы различаются, окончательная эффективность бурения, глубина и выход керна должны определяться условиями на площадке. Все приведённые в статье параметры взяты из материалов CR800P на данном сайте и не содержат конкретных клиентских кейсов или данных о сделках; перед принятием решения о закупке следует с учётом проекта разведки обсудить с производителем каждый из пунктов, требующих уточнения, из таблицы выше.