В таблице параметров WR600RC-CS3 есть несколько значений, которые часто обсуждают по отдельности: 600 м, 105–450 мм, 29 т, 12000 / 6000 Н·м, 1,6–6 МПа, 16–75 м³/мин. Эти пункты относятся к разным этапам и взаимозависимы. При раздельном чтении легко принять один из них за оценку общих возможностей оборудования; только при чтении в связке видно, какой участок всей рабочей цепочки ограничивает каждый параметр. В статье в порядке следования разделов с параметрами объясняются взаимосвязи между этими значениями, а также содержимое, не охваченное материалами и требующее отдельного уточнения.
Сначала разберём три роли значений в этих материалах
В материалах по WR600RC-CS3 числовые значения выполняют примерно три разные роли.
- Верхние пределы возможностей: максимальная глубина бурения 600 м, диаметр отверстия 105–450 мм — описывают границы диапазона, достигаемого по конструкции оборудования.
- Переключение режимов: крутящий момент вращения 12000 / 6000 Н·м при частоте 75 / 150 об/мин, рабочий угол 45°/90° — описывают два переключаемых рабочих состояния.
- Сопутствующие условия: рекомендуемое рабочее давление 1,6–6 МПа, расход воздуха 16–75 м³/мин, усилие подъёма 29 т, скорость передвижения 3,5 км/ч, масса машины около 12,5 т — описывают условия, которые необходимо обеспечить или выдержать при работе оборудования.
Три типа значений читаются по-разному. Верхние пределы возможностей нельзя напрямую принимать за фактическую глубину бурения конкретной скважины; два значения переключения режимов — это не две ступени производительности в один момент времени; сопутствующие условия нужно рассматривать в соответствии с полевыми компрессорами, дорогами и условиями площадки.
Почему 600 м и 105–450 мм нужно рассматривать вместе
В материалах максимальная глубина бурения указана как 600 м, а диаметр бурения — 105–450 мм, но в том же разделе есть ограничение: фактическая глубина бурения изменяется в зависимости от диаметра отверстия, массы двухстенных буровых штанг, возможностей компрессора и геологических условий. Это предложение определяет, что связь между этими двумя значениями не параллельная, а взаимно ограничивающая.
Конструкция двухстенных RC-штанг сложнее, чем одностенных; чем глубже скважина, тем выше масса всей колонны и трение в скважине; чем больше диаметр отверстия, тем больше объём кольцевого пространства в скважине и тем выше требуемый расход воздуха для выноса шлама со дна. Поэтому 600 м — это скорее верхний предел глубины, достигаемый данной машиной в проектных условиях, а не значение, одновременно выполнимое для любого диаметра отверстия. При обсуждении возможности применения этой машины для конкретной скважины необходимо одновременно указывать диаметр отверстия, глубину и геологические условия; по одному из них судить невозможно.
Давление и расход воздуха: условие задачи по возврату проб из глубоких скважин
Для двух пунктов — 1,6–6 МПа и 16–75 м³/мин — в материалах указано назначение: они не только приводят в действие RC-молот, но и обеспечивают непрерывный возврат шлама через внутреннюю трубу в циклонную систему отбора проб. Это предложение проясняет роль расхода воздуха — он одновременно обслуживает удар и возврат проб, а возврат проб является предпосылкой работоспособности системы отбора проб.
С увеличением глубины скважины расстояние возврата шлама увеличивается, потери расхода воздуха, герметичность штанг и утечки воздуха в скважине влияют на извлечение проб. В материалах перечислены несколько проявлений недостаточности: уменьшение возврата проб, задержка возврата, накопление шлама на дне скважины; на основании этого предлагается при выборе компрессора в полной мере учитывать глубину скважины, диаметр отверстия и высоту над уровнем моря. Все три фактора указывают на одно следствие: фактическое эффективное значение расхода воздуха в скважине будет ниже выходного значения на поверхности.
Есть ещё одно ограничение, которое легко упустить: зоны дробления и крупные трещины вызывают утечки воздуха, шлам может задерживаться в скважине и затем возвращаться сосредоточенно, что ухудшает соответствие проб фактической глубине. Это положение показывает, что даже если расход воздуха на поверхности соответствует требованиям, геологические условия всё равно могут нарушить однозначное соответствие между возвратом проб и глубиной. В материалах способ действий в такой ситуации описан как снижение подачи, поддержание очистки скважины, специальная запись на аномальных интервалах, при необходимости использование пены, обсадных труб или других способов борьбы с утечками воздуха — всё это относится к организации работ и не решается только параметрами оборудования.
Какие участки контролируют усилие подъёма и двухрежимный крутящий момент
Усилие подъёма 29 т соответствует операциям спуска и подъёма двухстенных RC-штанг, извлечения RC-молота и части работ с обсадными трубами. В материалах особо отмечено, что двухстенные RC-штанги конструктивно сложнее обычных одностенных, а на больших глубинах масса всей колонны и трение выше. Рассматривая это вместе с 600 м, можно понять, что 29 т — не показатель запаса, а базовое условие управления буровой колонной на больших глубинах. В материалах также указано, что при прихвате или аномальном сопротивлении при подъёме следует сначала оценить ситуацию через очистку скважины и состояние в скважине; рекомендаций решать проблему силой подъёма не даётся.
Система вращения описана как максимальный крутящий момент 12000 / 6000 Н·м при частоте вращения 75 / 150 об/мин. Назначение двух диапазонов в материалах описано так: низкая скорость и высокий крутящий момент больше подходят для больших диаметров, высокого сопротивления и твёрдых пород, более высокая частота вращения — для стабильных пород с меньшей нагрузкой; на месте следует динамически регулировать в зависимости от состояния возврата проб и нагрузки на буровой инструмент. То есть эти два диапазона — не предпочтение по скорости, а выбор, соответствующий двум типам интервалов: большому диаметру и стабильным породам; критерий выбора включает состояние возврата проб — и снова возвращает нас к условиям возврата проб из предыдущего раздела.
Трёхкомпонентная система переносит процесс отбора проб вперёд, но не отменяет управление пробами
В материалах по трёхкомпонентной системе отбора проб указано, что циклонное разделение, представительное деление пробы и сбор проб объединены в непрерывный процесс: шлам через внутреннюю трубу двухстенных штанг возвращается на поверхность, поступает в циклонную систему для газотвёрдого разделения, затем на этапы деления и упаковки в мешки. Непосредственный эффект, согласно материалам, — сокращение ручной пересыпки проб и повторной перевалки.
Но в материалах также чётко сказано, что система повышает эффективность процесса отбора проб, однако управление пробами всё равно должно быть строгим: на каждом мешке с пробой должны быть указаны номер скважины, номер пробы, начальная и конечная глубина, дата и смена; полевые записи должны соответствовать мешкам с пробами; если проект предусматривает систему QA/QC, следует устанавливать повторные, стандартные и холостые пробы в соответствии с требованиями.
В материалах также приведён пример интервала отбора — сбор одного мешка на каждые 1 м или 2 м, с пояснением, что это устанавливается по требованиям проекта, а не является фиксированным выходом оборудования. Одновременно указано требование по предотвращению загрязнения: 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 циклона, делителя проб и возвратного шланга. Это требование показывает, что перенос процесса вперёд сокращает ручные операции, но прослеживаемость проб и очистка всё равно должны выполняться по регламенту.
Несколько других условий, общих для данного оборудования
В материалах есть ещё несколько значений, относящихся к организации работ на площадке; по отдельности они не влияют на бурение, но определяют, сможет ли оборудование работать по плану.
- Двигатель Cummins мощностью 132 кВт обеспечивает привод вращения, подачи, гусеничного хода и вспомогательной гидросистемы. В материалах отмечено, что на площадке RC обычно также требуются крупный компрессор и система отбора проб; заправка топливом, размещение оборудования и пространство для обслуживания должны планироваться заранее.
- Скорость передвижения около 3,5 км/ч, максимальный угол подъёма ориентировочно 21°, гусеничное шасси подходит для щебёночных дорог в горнодобывающих районах и обычных неровных площадок. Масса машины около 12,5 т, габариты примерно 7 × 2,1 × 2,9 м; в материалах рекомендуется перед перебазировкой проверять несущую способность дорог, уклоны и состояние мягких грунтов.
- Ход аутригеров 1,7 м предназначен для выравнивания и устойчивой опоры. В материалах указано, что при наклонном бурении под 45° или бурении с высоким крутящим моментом направление нагрузок на машину сложнее, а усилия на аутригеры и устойчивость площадки влияют на контроль направления скважины и безопасность работ.
- Лебёдка 2,5 т используется для перемещения RC-молота, двухстенных штанг, возвратных шлангов и вспомогательного инструмента. В материалах отмечено, что зона проб обычно расположена близко к буровому станку и циклону; при подъёме следует не допускать попадания подвешенных грузов в рабочую зону персонала, отбирающего пробы.
Эти четыре пункта соответствуют энергообеспечению, въезду и перебазировке, стабильности направления скважины и вспомогательным работам; они находятся не на том же уровне, что предыдущие параметры бурения, но все влияют на непрерывность процесса отбора проб.
Какие выводы эти материалы не поддерживают
По имеющимся материалам несколько типов умозаключений не имеют оснований и их следует избегать:
- Нельзя из 600 м и 105–450 мм делать вывод, что «при любом диаметре отверстия можно бурить до 600 м». В материалах чётко сказано, что фактическая глубина бурения зависит от диаметра отверстия, массы штанг, возможностей компрессора и геологических условий.
- Нельзя переводить 1,6–6 МПа и 16–75 м³/мин в конкретную модель компрессора. В материалах приведены рекомендуемое рабочее давление и диапазон расхода воздуха, но не указаны характеристики компрессора.
- Нельзя понимать 12000 / 6000 Н·м как передачи, произвольно переключаемые в пределах одного интервала скважины. В материалах указано соответствие двум типам интервалов и рекомендуется динамическая регулировка по состоянию возврата проб и нагрузке на буровой инструмент.
- Нельзя из трёхкомпонентной системы делать количественные выводы о точности деления проб или эффективности предотвращения загрязнения. В материалах описаны только интеграция процессов циклонного разделения, представительного деления и сбора проб, а также требования периодической очистки.
- В материалах также указано, что из-за различий фактических геологических условий, инструмента в скважине, угла бурения и способа выполнения работ итоговая эффективность бурения, глубина, извлечение проб и результат завершения скважины должны определяться фактическими условиями на площадке.
Кроме того, в материалах по этой машине упоминается, что она может использоваться для глубоких водяных скважин в сельском хозяйстве, промышленности и горнодобывающих районах, а также для части работ по осушению и исследованию подземных вод в горнодобывающих районах; в проектах водяных скважин больше внимания уделяется устойчивости стенок скважины, водоносным горизонтам и конструкции завершения скважины, и не обязательно требуется задействовать полную систему отбора проб. Это положение показывает, что при использовании одной и той же машины для разных целей необходимо отдельно решать, задействовать ли систему отбора проб, и нельзя напрямую переносить конфигурацию для минеральной разведки на проекты водяных скважин.
Что необходимо уточнить у производителя или заказчика проекта
По следующим вопросам в предоставленных материалах нет данных для проверки; их необходимо уточнить до закупки или начала работ: как рассчитывать производительность компрессора, необходимую для поддержания непрерывного возврата проб при различных сочетаниях диаметра отверстия и глубины скважины; конкретные условия применения пены, обсадных труб и других мер в схемах борьбы с утечками воздуха в зонах дробления; процедура очистки и критерии оценки трёхкомпонентной системы отбора проб между разными зонами минерализации; диапазон отклонений и способ проверки пропорции деления проб; схема проезда машины массой 12,5 т по дорогам и площадкам конкретного горнодобывающего района. Вышеуказанное должно определяться официальной технической документацией производителя и геологическим проектом.