В материалах WRT1200 часто рядом фигурируют две группы значений: максимальная глубина бурения 1200 м и максимальный крутящий момент вращательной системы 24000 / 12000 Н·м. Последнему соответствуют скорости 75 / 150 об/мин. Эти два значения крутящего момента — не два описания одной и той же характеристики установки в один момент времени, а верхние пределы выходных параметров для двух режимов вращения. Понимание их различия равнозначно пониманию того, почему буровая установка класса 1200 м должна одновременно иметь два рабочих пути: большой крутящий момент и высокую скорость вращения.
Сначала определим, для какого узла указаны 24000 / 12000 Н·м
Эти два значения приведены в разделе вращательной системы WRT1200 и означают максимальный крутящий момент, который может выдавать силовой вертлюг; это не усилие подъёма и не ход подачи. Указанная в материалах пара скоростей — 75 / 150 об/мин, то есть 24000 Н·м соответствует низкоскоростному диапазону около 75 об/мин, а 12000 Н·м — высокоскоростному диапазону около 150 об/мин.
На низкой скорости выходной крутящий момент больше, а скорость ниже; на высокой — наоборот. Это распространённая конструкция вращательной системы, при которой ограниченная мощность делится на две формы отдачи, позволяя одной и той же машине как приводить в движение крупногабаритный буровой инструмент, так и поддерживать определённую скорость при небольшом сопротивлении. Между ними существует компромисс, и одновременно получить максимальные значения нельзя.
Какому интервалу скважины соответствует диапазон 24000 Н·м
Судя по описанию области применения в материалах, низкая скорость и высокий крутящий момент предназначены для интервалов с наибольшим сопротивлением: участков бурения крупного диаметра, относительно монолитных твёрдых пород, а также интервалов, где по мере увеличения глубины заметно возрастает трение буровой колонны. В глубоких скважинах класса 1200 м собственный вес буровых штанг, трение о стенки скважины и шлам в кольцевом зазоре постоянно расходуют запас по вращению; верхний предел крутящего момента определяет, какую по массе компоновку бурового инструмента может потянуть силовой вертлюг и долото какого размера он может вращать.
Диапазон диаметров бурения WRT1200 составляет 105–900 мм, и этот интервал очень широк. При диаметре 900 мм вращение, вынос шлама и нагрузка на буровой инструмент значительно выше, чем при 105 мм, поэтому крупнодиаметровые интервалы в основном можно рассматривать только в пределах работы высокомоментного диапазона. В материалах не приведены рекомендуемые скорости для каждого диаметра и не даны значения запаса крутящего момента по диаметрам; это относится к вопросам, требующим уточнения у производителя.
Диапазон 12000 Н·м — это не «урезанная версия», а другое рабочее состояние
Высокоскоростной диапазон снижает крутящий момент примерно вдвое и одновременно повышает скорость примерно до 150 об/мин. Он соответствует интервалам с относительно небольшим сопротивлением: верхним рыхлым покровным отложениям, устойчивым мягким и средней твёрдости породам, а также малым глубинам, где нагрузка на буровой инструмент ещё не накопилась. Продолжать использовать на этих интервалах низкоскоростной режим с большим крутящим моментом не даёт дополнительной выгоды, а из-за пониженной скорости может замедлить темп проходки.
Нужно чётко оговорить: в материалах приведены два максимальных выходных значения, но не указан фактически используемый в строительстве диапазон крутящего момента и не даны критерии переключения. Если воспринимать это как «выбор скорости между двумя диапазонами», можно упустить реальное ограничение — верхний предел крутящего момента определяет, какой буровой инструмент можно использовать и какое сопротивление вращению выдержать, а не только быстроту или медленность.
Почему на одной скважине глубиной 1200 м сверху вниз приходится менять режим
Установка одновременно указывает два значения крутящего момента потому, что разные интервалы одной глубокой скважины изначально предъявляют разные требования к вращению.
- Верхний интервал: породы рыхлые, буримость хорошая, собственный вес бурового инструмента невелик, сопротивление вращению в основном связано с трением о стенки скважины и выносом шлама; здесь скорость важнее крутящего момента.
- Средний интервал: по мере увеличения глубины растут количество и собственный вес буровых штанг, накапливается трение, и запас крутящего момента начинает приобретать значение.
- Крупнодиаметровый или твёрдый интервал: увеличение диаметра и повышение прочности породы одновременно повышают сопротивление вращению; на этом участке низкоскоростной высокомоментный диапазон действует наиболее прямо.
- Глубокий нарушенный интервал или участок вывалов: крутящий момент может колебаться; в материалах лишь указано, что следует следить за изменением крутящего момента и своевременно корректировать режим, но конкретные параметры действий не приведены.
Основанием для выделения этих четырёх этапов служат формулировки о вращательной системе и описание строительства в материалах, а не измеренные данные. Фактическое разделение интервалов зависит от гидрогеологического проекта конкретного объекта.
Двухрежимный крутящий момент нельзя использовать как единственное основание для глубины бурения
24000 Н·м — заметная цифра, но она не отвечает на вопрос «можно ли пробурить до 1200 метров». В тех же материалах указаны усилие подъёма 61 т, осевое давление 13 т, ход подачи 7 / 13 м, рекомендуемый диаметр буровых штанг 127 мм, а также рабочее давление воздуха 1,65–8 МПа и расход воздуха 16–120 м³/мин в режиме DTH. При глубоком бурении первыми узкими местами часто становятся условия выноса шлама и подачи воздуха, возможности спуска и подъёма буровой колонны и другие сопутствующие пункты, а не один только крутящий момент вращения.
WRT1200 оснащается дизельным двигателем мощностью 220 / 264 кВт; сама конфигурация привода влияет на то, в какой степени перечисленные системы могут работать одновременно. В материалах не показаны фактические различия выходных параметров вращательной системы при разных вариантах привода; на этапе закупки следует уточнять у производителя исходя из основного диаметра бурения по проекту, твёрдости пород и нагрузки на сопутствующие системы.
Что можно подтвердить по материалам и что нужно уточнять отдельно
| Пункт | Значение из материалов | Что из этого нельзя вывести |
|---|---|---|
| Крутящий момент вращения | 24000 / 12000 Н·м | Запас крутящего момента по диаметрам, фактический рабочий диапазон |
| Соответствующая скорость | 75 / 150 об/мин | Момент переключения и критерии определения |
| Диаметр бурения | 105–900 мм | Рекомендуемый режим для каждого диаметра |
| Усилие подъёма / осевое давление | 61 т / 13 т | Методика расчёта согласования с крутящим моментом |
| Рекомендуемые буровые штанги | 127 мм, 3 м или 6 м | Рекомендации по компоновке бурового инструмента для разных интервалов |
| Рабочее давление воздуха DTH | 1,65–8 МПа | Соотношение расхода и давления воздуха для конкретных интервалов |
В целом значения 24000 Н·м и 12000 Н·м отвечают за разные по характеру интервалы скважины: одно позволяет выдержать сопротивление, другое — поднять темп, когда сопротивление контролируемо. Если рассматривать их как два взаимозаменяемых диапазона, при подборе комплектации и расчёте бурового инструмента легко упустить те параметры, которые действительно играют ограничивающую роль.