Отталкивайтесь от глубины и диаметра обсадной колонны
Проекты водозаборных скважин определяются конечной глубиной и размером обсадной колонны, которую необходимо установить. Правильный класс — это установка, номинальная глубина которой соответствует скважине с запасом, а диапазон бурения охватывает обсадную колонну плюс кольцевой зазор.
Эти два числа не взаимозаменяемы с показателем «на какую глубину она может бурить». Установка, подходящая для 600 m скважины диаметром 200 mm, может работать на пределе на 600 m скважины диаметром 400 mm, потому что усилие подъёма, колонна штанг и объём воздуха или раствора масштабируются как с диаметром, так и с глубиной. Сначала определите размер скважины, который нужно пробурить для установки обсадной колонны, затем ищите установку, опубликованный диапазон бурения которой охватывает его с запасом.
Расчёт для обсадной колонны прост. Обсадная колонна 250 mm при скважине 350 mm даёт кольцевой зазор 50 mm; этого достаточно для выноса шлама при бурении DTH в большинстве пород и достаточно для гравийной обсыпки там, где это предусмотрено проектом. Если задвинуть обсадную колонну в скважину всего на 20 mm большего диаметра, установка проведёт весь день за расширением, и каждый метр будет стоить дороже предыдущего. Как практическое правило, закладывайте не менее 50 mm кольцевого зазора на малых скважинах и больше там, где порода обрушается или гравийная обсыпка толстая.
Номинальная глубина также требует запаса. Обычно номинальная глубина указывается для колонны штанг, испытанной заводом, с заданным диаметром штанг. Если ваша скважина требует более тяжёлой колонны для контроля искривления, практическая глубина снижается. Планируйте 80–90 процентов от номинального значения как рабочий потолок, если производитель не подтвердит иное для вашей конкретной колонны.
Наш модельный ряд для водяных скважин (опубликованные параметры)
В таблице указаны тип монтажа, диаметр скважины и максимальная глубина. Установки на грузовом шасси жертвуют частью глубины ради мобильности на дорогах; гусеничные установки обеспечивают устойчивость и большую глубину скважин; прицепные установки подходят для небольших частых работ.
Наш модельный ряд для водяных скважин (опубликованные параметры)
| Модель | Монтаж | Диаметр скважины | Макс. глубина |
|---|---|---|---|
| CDT-600 Прицепная буровая установка для водяных скважин | прицепная | 89–950 mm | 600 m |
| CDC-600 | на грузовом шасси | 90–850 mm | 600 m |
| CDT-800J Прицепная буровая установка для водяных скважин | прицепная | 90–850 mm | 800 m |
| CDC-450J | гусеничная | 105–350 mm | 450 m |
| CDC-600K | на грузовом шасси | 105–350 mm | 600 m |
| KSC-1300 | на грузовом шасси | 105–350 mm | 1300 m |
| KW360 | на грузовом шасси | 115–305 mm | 350 m |
| CDC-800 | гусеничная | 140–350 mm | 800 m |
| CZT-1200 | гусеничная | 140–350 mm | 1200 m |
| KW180 | на грузовом шасси | 140–350 mm | 180 m |
Выбор модельного ряда по применению
Десять моделей делятся на три группы, и группа важнее точного номера модели.
Малые глубины и водоснабжение деревень. KW180 бурит 140–350 mm до 180 m, а KW360 бурит 115–305 mm до 350 m. Обе установки на грузовом шасси, то есть они перемещаются между деревнями на дорожной скорости без низкорамного прицепа. Для программы множества неглубоких скважин, распределённых по району, мобильность — это главный аргумент, а номинальная глубина вторична.
Скважины средней глубины для добычи. CDC-450J при 105–350 mm до 450 m, CDC-600K при 105–350 mm до 600 m и CDC-600 при 90–850 mm до 600 m охватывают распространённый диапазон ирригационных и муниципальных задач. Обратите внимание на широкий диапазон диаметров у CDC-600: одно и то же шасси может пробурить скважину большого диаметра на малую глубину или скважину меньшего диаметра на ту же номинальную глубину 600 m, что даёт полезную гибкость подрядчику, выполняющему смешанные работы.
Глубокие скважины. CDC-800 при 140–350 mm до 800 m, CZT-1200 при 140–350 mm до 1200 m и KSC-1300 при 105–350 mm до 1300 m — это глубокий сегмент. Три из них стоит сравнить напрямую, поскольку они достигают близкой рабочей глубины с разных шасси: CZT-1200 — это гусеничная установка на 1200 m, KSC-1300 — грузовая на 1300 m. Если скважины глубокие, а площадки расположены близко друг к другу, обычно выигрывают устойчивость гусеничной установки и меньшее давление на грунт. Если скважины глубокие, а площадки далеко друг от друга, дорожная скорость грузовой установки меняет экономику.
Прицепные установки. CDT-600 при 89–950 mm до 600 m и CDT-800J при 90–850 mm до 800 m — буксируемые. Они подходят для программ, где заказчик буксирует установку за трактором или грузовиком, или где одна установка должна перемещаться между небольшими объектами по полевым дорогам. Ради этой мобильности они отчасти жертвуют устойчивостью при бурении.
Для прямого сравнения трёх типов монтажа на одной и той же задаче см. Буровые установки для водяных скважин: гусеничные, колёсные и на грузовом шасси.
Мобильность, уровень грунтовых вод и геология
Если ваши площадки разбросаны, мобильность определяет класс оборудования раньше, чем глубина. В твёрдых породах планируйте пневмоударник DTH и компрессор; в мягких наносах может потребоваться промывка буровым раствором или задавливание обсадной колонны.
Три факта о площадке меняют выбор сильнее всего:
- Расстояние между скважинами. Менее примерно 30 km — гусеничная установка и низкорамный трал обычно обходятся дешевле за кампанию, чем грузовик, который не может добраться до сложных площадок. Свыше этого начинает доминировать скорость по дорогам.
- Глубина уровня грунтовых вод. Неглубокий уровень грунтовых вод (менее примерно 50 m) обычно означает мягкие или несвязные наносы, где верх скважины нужно обсаживать, а низ бурить методом DTH. Глубокий уровень грунтовых вод обычно означает, что весь разрез — твёрдая порода, что меняет класс долота и пневмоударника, а не класс установки.
- Формация. Твёрдая порода — гранит, базальт, кварцит, известняк с высокой прочностью на сжатие — это территория DTH. Рыхлый песок, гравий и глина требуют промывки буровым раствором, задавливания обсадной колонны или шнека, и установка должна справляться с обсадной колонной так же, как и с бурильной колонной.
Метод бурения определяет вспомогательное оборудование:
| Формация | Обычный метод | Вспомогательное оборудование |
|---|---|---|
| Твёрдая порода, глубокая | DTH с высоконапорным пневмоударником | Высоконапорный компрессор, пневмоударник 3–6 inch, шарошечные долота |
| Смешанные наносы над породой | Обсадка через наносы, DTH в породе | Обсадная колонна, обсадный молот или переходник для задавливания, компрессор |
| Мягкий песок и глина | Промывка буровым раствором | Буровой насос, отстойник, обсадка |
| Гравий и галечник | Задавливание обсадной колонны или эксцентричный DTH | Обсадка, эксцентричное долото, компрессор |
Работы методом DTH в водяных скважинах обычно ведутся при 17–24 bar. Правильный подбор воздуха для этого — отдельная задача; руководство по подбору воздушного компрессора разбирает её шаг за шагом, а высоконапорные агрегаты, такие как LGCY-26/25, — это класс, который используется, когда диаметр и глубина скважины повышают потребность. Пневмоударник 5 inch в диапазоне 135–165 mm заявлен на 7.0–19.0 m³/min при 10–25 bar, и компрессор выбирается по верхней границе этого диапазона, а не по нижней.
Геотермальные скважины используют те же установки с другой спецификацией. Температура циркуляции, программы обсадки и требования к цементированию меняются, и страница геотермального бурения излагает различия. Муниципальное и ирригационное водоснабжение рассматривается на странице бурения водяных скважин.
Этапы подбора
- Зафиксируйте конструкцию скважины: конечную глубину, диаметр и материал обсадной колонны, а также диаметр долота, необходимый для её установки с требуемым кольцевым зазором.
- Опишите геологию по интервалам — сколько метров вскрыши, сколько крепких пород — и ожидаемую прочность на сжатие. Геология по интервалам, а не единое описание для всей скважины.
- Выберите способ бурения для каждого интервала: задавливание обсадной колонны или роторное бурение с промывкой по вскрыше, DTH по породе, а также класс молота под диаметр породы.
- Просуммируйте вспомогательное оборудование: производительность и давление компрессора, обсадную колонну, молот, долота, штанги, насос. Вспомогательное оборудование обычно стоит столько же, сколько буровая установка, и именно по этой части чаще всего превышают бюджет.
- Подберите класс буровой установки под диапазон диаметров и глубину с запасом, затем под логистику: на каком расстоянии находятся скважины, каковы подъездные пути и сколько времени будет потеряно на перебазировку.
- Проверьте практические детали, которые определяют пригодность установки для площадки: минимальный транспортный вес против местных ограничений по дорогам, подъём обсадных труб краном или с самой установки, а также способность бригады заменить молот на устье без второй машины.
- Уточните наличие запчастей и сервиса. Детали молота, долота, уплотнения и гидравлические фильтры должны быть доступны в пределах срока поставки, допускаемого вашим контрактом, а не по шестинедельному заказу.
Типичные ошибки
- Выбор только по диаметру скважины. Широкий диапазон диаметров при неглубоком номинале — это не та же возможность, что более узкий диапазон при глубоком номинале, и оба варианта присутствуют в одной таблице.
- Восприятие верхней границы номинала по глубине как рабочего показателя. Уточните, какой бурильный состав подразумевается под этим номиналом и каким он станет с тем составом, который действительно нужен.
- Забывают про обсадную колонну. Буровая установка должна работать как с бурильной, так и с обсадной колонной; установка, которая бурит скважину, но не может спустить обсадную колонну, не выполнила задачу.
- Планирование вскрышных пород и скального массива как одного интервала. Многие проблемы водозаборных скважин — заклинивание обсадной колонны, обрушение стенок скважины, поглощение промывочной жидкости — начинаются на переходе, поэтому именно на переходе программа должна быть наиболее точной.
- Недостаточное бюджетирование компрессора. Для водозаборной скважины с DTH компрессор — первостепенная часть комплекта, и разница между 18 bar и 25 bar меняет как механическую скорость бурения, так и ресурс долота.
- Покупка мобильности, которая не нужна, или потребность в мобильности, которой нет. Автомобильное шасси, гусеничное шасси и прицеп определяются распределением объектов, а не предпочтениями.
- Игнорирование транспортных ограничений. Минимальная масса и транспортные габариты, а не производительность бурения, определяют, может ли крупная установка юридически и практически добраться до объекта.
Контрольный список
- Целевая глубина и диаметр обсадной колонны. 2) Геология и ожидаемая твёрдость. 3) Количество скважин и расстояние между площадками. 4) Глубина залегания водоносного горизонта. 5) Доступ для грузового транспорта и ограничения по дорогам. 6) Вспомогательное оборудование: компрессор, насос, обсадная колонна.
Заключение
Буровая установка для водяных скважин подбирается по арифметической цепочке: диаметр обсадной колонны определяет диаметр скважины, диаметр скважины вместе с типом породы определяет метод и молот, молот определяет расход воздуха, а программа бурения определяет тип монтажа. Приведённая выше таблица — это последний шаг этой цепочки, а не первый. Проходите цепочку по порядку, закладывайте в бюджет вспомогательное оборудование наряду с установкой и честно соотносите номинальную глубину с той колонной штанг, которую вы действительно будете использовать. Последствия этих решений в расчёте на метр изложены в разделе Что определяет вашу стоимость бурения за метр.