Выражение «колонковый буровой станок на 1000 метров» во многих случаях воспринимается как цифра, пригодная для прямого сравнения. Однако у одной и той же установки справочная глубина бурения по типоразмеру NQ составляет 1000 м, а по типоразмеру HQ — 500 м, и обе цифры указаны в опубликованных материалах CR1000I. Разница не в самой машине, а в типоразмере отбора керна — чем больше диаметр, тем тяжелее буровой снаряд и больше кольцевой зазор, поэтому при одной и той же грузоподъёмности и способности вращения поддерживаемая глубина становится меньше. Поэтому, задавая вопрос «где проходит граница возможностей колонкового бурового станка 1000 м на средних глубинах», сначала нужно спросить не о том, насколько глубоко он может бурить, а о том, при каком диаметре.
Сначала ответим на главный вопрос: 1000 метров — это справочное значение для типоразмера N
В материалах CR1000I указаны три ступени буровых возможностей: справочная глубина бурения по типоразмеру B — 1200 м, по типоразмеру N — 1000 м, по типоразмеру H — 500 м. Эти три значения не являются тремя вариантами комплектации, а представляют собой справочную глубину для одной и той же установки при разных типоразмерах отбора керна.
Следовательно, название «колонковый буровой станок на 1000 метров» соответствует средней ступени — типоразмеру N. Если в проекте используется типоразмер отбора керна HQ, справочная глубина той же машины снижается до 500 м; если используется BQ, справочную глубину можно довести до 1200 м. Перед закупкой сначала следует определить, по какому типоразмеру проект будет отбирать керн, и лишь затем обсуждать соответствие глубины; обратный порядок легко приводит к ошибочным выводам.
Почему усилие подъёма, крутящий момент и лебёдка рассматриваются вместе
Глубина бурения не определяется каким-либо одним узлом. Три связанных значения CR1000I таковы: максимальный крутящий момент силовой головки 1200 Н·м, максимальная частота вращения 1350 об/мин; усилие подачи 63 кН, усилие подъёма 185 кН; лебёдка использует стальной канат диаметром 6 мм, канатоёмкость 1000 м, скорость подъёма 98 м/мин.
С увеличением глубины скважины одновременно возрастают собственный вес буровой колонны, трение о стенки скважины и сопротивление внутри скважины. Усилие подъёма соответствует запасу мощности при спуско-подъёмных операциях и преодолении сопротивления в скважине; крутящий момент соответствует тому, какой запас остаётся у силовой головки для передачи крутящего момента при изменении сопротивления вращению. Оба показателя описывают запас, но в материалах не указана эффективность бурения или фактически достижимая глубина для конкретных геологических условий и конкретной компоновки бурового снаряда, поэтому нельзя напрямую пересчитать 185 кН в какую-либо глубину.
Канатоёмкость лебёдки 1000 м численно совпадает со справочной глубиной бурения 1000 м для типоразмера N. Это соответствие является прямым ограничением процесса колонкового бурения со съёмным керном: канатная лебёдка должна вмещать стальной канат, соответствующий глубине скважины, чтобы на этапе средних глубин можно было сократить число подъёмов всей колонны за счёт колонкового бурения со съёмным керном.
Что меняет угол бурения 45°–90°
CR1000I поддерживает угол бурения 45°–90°. Ценность наклонных скважин заключается в более рациональном пересечении наклонных рудных тел, зон разломов или жил под нужным углом, а не в простом увеличении глубины скважины. Следует пояснить, что в материалах указан диапазон углов бурения, но не приведены соответствующие справочные значения глубины бурения, усилия подъёма или крутящего момента для каждого угла. Когда направление скважины заметно отклоняется от вертикали, условия нагружения в скважине меняются; остаётся ли способность по глубине на уровне 1000 м, в материалах не указано — это относится к вопросам, которые следует уточнить у производителя.
Условия, которые также должны выполняться на этапе средних глубин
Если воспринимать 1000 м как цифру вне контекста, легко упустить несколько одновременно действующих параметров комплектации:
- Диаметр проходного отверстия зажимного патрона 127 мм, применимые буровые штанги NQ, HQ, PQ, NTW, HTW, гидравлический зажим с клиновым самоторможением под собственным весом;
- Ход подачи мачты 3,3 м, длина обрабатываемых буровых штанг 1,5 / 2 / 3 м, гидравлическое боковое смещение силовой головки;
- Расход промывочной системы 150 л/мин, давление 7 МПа, используется для охлаждения коронки, выноса шлама и стабилизации стенок скважины;
- Расход основного насоса 250 л/мин, давление 25 МПа, вспомогательного насоса 80 л/мин, давление 17 МПа, воздушное и водяное охлаждение;
- Двигатель Cummins QSB4.5, рабочий объём 4,5 л, номинальная мощность 119 кВт, номинальная частота вращения 2200 об/мин.
Эти параметры ограничивают разные звенья процесса: проходное отверстие зажимного патрона и система бурового снаряда определяют, какие типоразмеры можно использовать; ход мачты и длина штанг определяют ритм наращивания; промывочная система определяет условия циркуляции в сложных геологических условиях. Они не относятся к тому же вопросу, что и «можно ли достичь 1000 метров», но при непрерывной работе на средних глубинах именно они становятся фактическими ограничениями.
Сопоставление типоразмеров и условий комплектации
| Пункт | Значение из материалов |
|---|---|
| Справочная глубина бурения по типоразмеру B | 1200 м |
| Справочная глубина бурения по типоразмеру N | 1000 м |
| Справочная глубина бурения по типоразмеру H | 500 м |
| Угол бурения | 45°–90° |
| Максимальный крутящий момент / максимальная частота вращения | 1200 Н·м / 1350 об/мин |
| Усилие подачи / усилие подъёма | 63 кН / 185 кН |
| Канатоёмкость лебёдки / диаметр стального каната | 1000 м / 6 мм |
| Диаметр проходного отверстия зажимного патрона | 127 мм |
| Применимые буровые штанги | NQ, HQ, PQ, NTW, HTW |
Что не указано в материалах
Следующие сведения отсутствуют в опубликованных материалах CR1000I, по ним нельзя сделать вывод, и они относятся к вопросам, требующим отдельного уточнения до начала проекта:
- Справочная глубина бурения для разных направлений скважины (например, 45° и 90°);
- Фактически достижимая глубина при разной твёрдости, степени трещиноватости и монолитности пород;
- Эффективность бурения и выход керна при конкретной компоновке бурового снаряда (тип коронки, типоразмер керноприёмной трубы);
- Периодичность замены или данные о ресурсе таких деталей, как стальной канат, зажимной патрон, силовая головка, гидравлические фильтры.
В материалах уже указано: перед вводом оборудования на объект следует проверить ширину дорог, уклон, несущую способность площадки и размеры буровой площадки; перед началом работ следует уточнить комплектацию буровых штанг, керноприёмных труб, коронок и промывочной системы с учётом целевой глубины, диаметра, угла бурения и геологических условий; при работе на больших глубинах необходимо постоянно проверять состояние стального каната, зажимного патрона, силовой головки, гидравлических фильтров и рукавов высокого давления. Поскольку геологические условия, скважинный инструмент, угол бурения и способ выполнения работ различаются, фактическая эффективность бурения, глубина и выход керна должны определяться по условиям на месте.
Воспринимать 1000 метров как справочное значение с чётко оговорёнными предпосылками гораздо ближе к самим материалам, чем как предельную возможность оборудования.