Вопрос «нужно ли переходить на более мощную модель» обычно возникает после того, как проект вступает в глубинную стадию, но у задающего его человека, как правило, есть только проект нового ствола скважины и таблица сравнения моделей. Если сравнить цифры глубины бурения в этих двух документах, ответ кажется очевидным. На самом деле нужно определить не то, у кого цифра больше, а то, на каком конкретном участке существующее оборудование начинает не справляться.
В материалах по CR1600I указаны справочная глубина бурения 2000 м для спецификации B, 1500 м для N и 850 м для H, максимальный крутящий момент 4800 Н·м, давление главного насоса 31 МПа, расход промывочной жидкости 250 л/мин, канатоёмкость 1800 м и усилие подъёма 185 кН. Ниже представлен практический путь принятия решения, каждый шаг которого можно сопоставить с имеющимися материалами и проектными данными.
Шаг 1: Переведите «проектную глубину» в спецификацию, соответствующую существующему оборудованию
Глубина бурения никогда не является изолированной цифрой. Три справочные глубины CR1600I соответствуют трём спецификациям B, N и H; возможности одной и той же установки при разных спецификациях бурового инструмента различаются почти вдвое. Поэтому первое действие при оценке необходимости модернизации — перевести проектную глубину и диаметр новой скважины в конкретную спецификацию и сравнить с соответствующей позицией существующего оборудования.
Если существующее оборудование рассчитано на 2000 м, а новая скважина относится к уровню N 1500 м, сама по себе глубина не является основанием для модернизации. Наоборот, если новая скважина проектируется на 900 м и более в спецификации H, а справочная глубина для H у существующего оборудования составляет всего 850 м, это явное касание границы.
На этом шаге также следует разбить интервал глубин на несколько участков: нормальный отбор керна на малых глубинах, участок роста сил трения на средних и больших глубинах, возможный сложный участок вблизи забоя. Решение о модернизации обычно определяется самым глубоким участком, а не средней глубиной скважины.
Шаг 2: Проверьте, начинает ли расходоваться запас несущей способности на глубоких горизонтах
По мере углубления скважины вес буровой колонны и силы трения в стволе непрерывно растут, и фактическая нагрузка на вращатель становится значительно выше, чем на малых глубинах. Максимальный крутящий момент 4800 Н·м, усилие подачи 63 кН и усилие подъёма 185 кН CR1600I служат несколькими ориентирами для оценки наличия запаса у существующего оборудования.
Проверку можно проводить в следующем порядке:
- часто ли на глубоких участках вращатель приближается к остановке или заметно теряет обороты;
- при прихватах и сужениях ствола многократно ли используется высокая доля усилия подъёма;
- заметно ли возрастает доля времени на ликвидацию осложнений в стволе в общем цикле бурения одной скважины;
- быстрее ли растёт температура гидравлической жидкости на единицу проходки при одинаковом диаметре и породах по сравнению с малыми глубинами.
Сами по себе эти явления не означают обязательной замены станка, но они указывают на то, что пространство для адаптации к нагрузкам на глубоких участках у существующего оборудования сужается. Приведённые в материалах значения крутящего момента, усилия подачи и подъёма являются проектными характеристиками; фактический доступный запас зависит от пород, компоновки бурового инструмента и методов работы, поэтому его нужно оценивать по полевым записям, а не только по таблице параметров.
Шаг 3: Проверьте, не становится ли смежная система узким местом раньше
Ограничения на глубоких участках редко возникают только во вращателе. Сопутствующие параметры CR1600I дают набор ориентиров: расход главного насоса 320 л/мин при давлении 31 МПа, вспомогательный насос 160 л/мин при давлении 23 МПа, промывочная система 250 л/мин при 7 МПа, лебёдка с канатом 6 мм, канатоёмкостью 1800 м и скоростью подъёма 118 м/мин.
При оценке модернизации часто встречается ситуация: запас крутящего момента вращателя ещё есть, но один из следующих пунктов первым достигает предела.
| Узел | Параметры CR1600I | Связанные проблемы на глубоких горизонтах |
|---|---|---|
| Гидравлическая система | Главный насос 320 л/мин, 31 МПа | Расход и рост температуры при совместной работе нескольких исполнительных механизмов под высокой нагрузкой |
| Промывочная система | 250 л/мин, 7 МПа | Вынос шлама при большой длине ствола, стабильность стенок скважины и борьба с поглощениями |
| Лебёдка | Канат 6 мм, канатоёмкость 1800 м, 118 м/мин | Глубина извлечения внутренней трубы канатом и вспомогательное время на рейс |
| Зажим и проходное отверстие | Проходное отверстие 150 мм, NQ/HQ/PQ/NTW/HTW | Совместимость системы бурового инструмента и стабильность зажима |
Если у существующего оборудования раньше возникает недостаток расхода промывочной жидкости или канатоёмкости лебёдки, а вращатель ещё имеет запас, необходимость модернизации модели следует оценивать по месту сосредоточения узких мест, а не по номинальной глубине бурения всей установки.
Шаг 4: Разграничьте три типа потребностей в модернизации
После обобщения информации предыдущих шагов потребности в модернизации в основном попадают в три категории, и подходы к ним различаются.
Первая категория: глубина или спецификация действительно выходят за проектный диапазон
Проектная глубина новой скважины в соответствующей спецификации превышает справочную глубину бурения существующего оборудования, и проект требует непрерывного отбора керна. В этом случае предпосылки дальнейшего использования существующего оборудования требуют переоценки, включая возможные варианты поэтапного строительства, корректировки проектного диаметра или изменения расположения скважин.
Вторая категория: глубина в пределах диапазона, но запас на глубоких участках низкий
В этом случае сначала можно проверить, есть ли ещё возможности оптимизации компоновки бурового инструмента, промывочной системы и организации рейсов. В материалах CR1600I по глубоким горизонтам указано: на участках монолитных твёрдых пород требуются стабильная частота вращения и обоснованная осевая нагрузка; в зонах дробления следует уделять внимание контролю рейсов и укреплению стенок промывочной жидкостью; на участках водонасыщенных трещин необходимо наблюдать за возвратом воды и изменением давления; при сильных поглощениях следует применять тампонирование, обсадку или поэтапную обработку. Эти корректировки могут изменить оценку запаса.
Третья категория: потребности, вызванные изменением режима работ
Например, переход от проверки одиночных скважин к длительному непрерывному строительству, от вертикальных скважин к наклонным в нескольких направлениях или необходимость частого перемещения скважин на небольшие расстояния внутри рудного поля. CR1600I поддерживает углы бурения 45°–90° и имеет встроенную гусеничную конструкцию, что позволяет сократить повторные соединения между модулями оборудования. Если существующее оборудование становится главным узким местом при перебазировке, изменении угла или организации непрерывного пребывания на площадке, причина модернизации не связана с глубиной.
Шаг 5: Составьте список вопросов для уточнения перед решением о модернизации
Перед принятием решения о замене станка следующие сведения отсутствуют в материалах и требуют уточнения у производителя и на площадке:
- фактическая компоновка бурового инструмента и длина бурильных труб для новой скважины в соответствующей спецификации;
- степень монолитности целевых пород на глубине, толщина зон дробления и водоносность;
- способность поддерживать чистоту гидравлического масла, перепад давления на фильтрах и условия охлаждения на площадке;
- записи о фактической частоте прихватов и затратах времени на их ликвидацию на глубоких участках;
- состояние износа каната лебёдки существующего оборудования и соответствие канатоёмкости проектному значению;
- соответствие подъездных путей, условий для подъёма и площадки требованиям модернизированного оборудования.
В материалах CR1600I упоминается, что в последнем столбце PDF-таблицы силового агрегата указано название модели «BX1500T», тогда как другие таблицы параметров на той же странице соответствуют BX1600T; на данной странице приводится только информация по указанным в этом столбце параметрам двигателя 6CTA8.3, 153 кВт, 8,3 л, и не делается дополнительных предположений о различиях в названиях моделей в исходных материалах. Подобные расхождения в изложении материалов при принятии решения о модернизации следует выносить как вопросы для уточнения, а не самостоятельно дополнять выводы.
Глубина бурения, крутящий момент и усилие подъёма — это входные точки для оценки модернизации, а не конечная цель. Только переведя проектную глубину в соответствующую спецификацию, проверив запас несущей способности на глубоких участках, определив, в какой системе возникает узкое место, и разграничив потребности по глубине, запасу и режиму работ, можно придать вопросу «менять или не менять» конкретные основания. Фактическая эффективность бурения, достижимая глубина и результаты отбора керна по-прежнему должны определяться реальными условиями на площадке.