Почему бурильщики водяных скважин продолжают выбирать метод ДТХ: пять преимуществ, которые всегда превосходят роторный метод с использованием бурового раствора.
В бурении водяных скважин доминирует роторное бурение с использованием бурового раствора. Этот метод хорошо известен, он подходит для большинства геологических формаций, и оборудование для него широко распространено. Однако растёт число подрядчиков по бурению водяных скважин, которые перешли на бурение с использованием пневматического молотка (ДТХ) для решения конкретных задач, и, однажды перейдя на этот метод, они уже не возвращаются к прежним методам.
Преимущества не теоретические. Они отражаются в счете-фактуре, во времени разработки скважины и в качестве воды, получаемой клиентом. Вот почему технология ДТХ заслуживает своего места на буровой установке для бурения водяных скважин.
Преимущество 1: Оборудование не обязательно должно быть огромным.
Для бурения 200-метровой скважины диаметром 8 дюймов с использованием бурового раствора требуется буровая установка с вращающимся буровым раствором, обладающая значительной тяговой мощностью, высоким крутящим моментом вращения и системой подачи бурового раствора, включающей насосы, резервуары, вибросита и пескоотделители. Установка тяжелая, ее монтаж сложен, и затраты на мобилизацию отражают все это.
Для работы с погружным буровым молотком в той же скважине требуется умеренное осевое давление — достаточное лишь для удержания долота в нужном положении. Скорость вращения низкая — от 15 до 25 об/мин в большинстве пород. Соответственно, требования к крутящему моменту также низкие, поскольку долото воздействует на породу ударным способом, а не измельчает её. Буровые штанги могут быть легче и меньшего диаметра, поскольку они передают воздух и вращение, а не высокие нагрузки на обратный ход.
Результат: меньшие размеры буровой установки, меньший расход топлива, более быстрая установка и демонтаж, а также доступ к участкам, где полноценная роторная установка для бурения с использованием бурового раствора не поместится. Для удаленных водозаборных скважин — сельскохозяйственных, сельских, для снабжения шахтерских лагерей — одно только это логистическое преимущество может сделать бурение с использованием бурового раствора единственным практически осуществимым вариантом.
Преимущество 2: В качестве бурового раствора используется воздух, и воздух бесплатен.
Бурение с использованием бурового раствора требует смешивания, перекачки, обработки и утилизации бурового раствора. Каждый метр скважины генерирует определенный объем загрязненного бурового раствора, который необходимо собрать, отстоять и в конечном итоге утилизировать. Система бурового раствора работает непрерывно — насосы, мешалки, вибрационные грохоты — сжигая топливо и требуя постоянного внимания.
В системе ДТХ используется сжатый воздух. Воздух воздействует на породу ударным воздействием, выдувает буровой шлам вверх по зазору и рассеивает его. Нет необходимости смешивать жидкости. Нет необходимости оседать буровой шлам. Нет необходимости копать яму. Нет необходимости утилизировать буровой раствор. Единственными расходными материалами являются буровое масло — несколько литров за смену — и сам воздух.
Экономия времени за счет исключения необходимости управления потоком жидкости существенна для любой скважины, но она кардинально меняет ситуацию на глубоких скважинах, где объемы бурового раствора становятся логистически обременительными. В скважине глубиной 300 метров образуется примерно 10-15 кубических метров бурового шлама, смешанного с буровым раствором. При роторном бурении с использованием бурового раствора этот материал необходимо обрабатывать. При погружном бурении с перемешиванием он выдувается в виде пыли или влажной крошки и остается у бурильной колонны.
Преимущество 3: Обсадка скважины при бурении через труднопроходимый грунт.
Каждый бурильщик водяных скважин знает кошмарный сценарий: вы натыкаетесь на трещиноватую зону, полость или слой рыхлого гравия — и скважина обваливается. Циркуляция теряется. Долото застревает. Скважина может быть полностью потеряна.
Гидромолоты могут работать в режиме бурения с обсадной трубой. Эксцентриковый или расширяющий буровой долото бурит отверстие, диаметр которого немного превышает диаметр обсадной трубы. Обсадная труба следует за молотом по мере его продвижения. После преодоления неровного грунта долото извлекается через обсадную трубу, и бурение продолжается стандартным долотом.
Это превращает наихудший сценарий в запланированный шаг. Вместо того чтобы бороться с потерей циркуляции с помощью специальных материалов и надеяться, что скважина останется открытой, бурильщик изолирует проблемную зону стальной обсадной трубой и переходит к следующему этапу. Скважина защищена, водоносный горизонт над проблемной зоной защищен, и клиент получает завершенную скважину вместо ее ликвидации.
Преимущество 4: Водоносный горизонт остается чистым.
Это преимущество, которое наиболее важно для конечного пользователя — человека, который пьет воду.
Вращательное бурение с использованием бурового раствора закачивает буровой раствор в пласт. Фильтрационный слой, стабилизирующий стенки скважины во время бурения, также герметизирует поры в водоносном горизонте. Разработка скважины — удаление этого фильтрационного слоя и восстановление естественной проницаемости пласта — требует времени, химических реагентов и интенсивной гидроразрывной обработки. Даже при правильной разработке скважины часто остаются остаточные повреждения пласта. Скважина производит меньше воды, чем теоретически мог бы дать водоносный горизонт.
Бурение методом ДГТ с использованием воздуха не приводит к образованию фильтрационной корки. Стенка скважины в прочной породе чисто срезается ударным воздействием. Проникновение жидкости в пласт отсутствует. Естественная проницаемость водоносного горизонта сохраняется. Время разработки скважины сокращается с дней до часов, а готовая скважина часто обеспечивает добычу, близкую к теоретической емкости пласта.
В трещиноватых горных породах, где вода течет через трещины и щели, а не через поры, эта разница существенна. Грязь проникает в трещины и герметизирует их. Воздух их очищает. Скважина, пробуренная методом ДТХ в трещиноватых породах, обычно показывает лучшие результаты, чем скважина, пробуренная методом бурения в том же пласте.
Преимущество 5: Зима не останавливает работу
Бурение с использованием бурового раствора при минусовых температурах — это сплошное разочарование. Буровые магистрали замерзают. Резервуары покрываются льдом. Шлам превращается в замерзшую кучу. Подготовка буровой системы к зиме занимает несколько часов в конце каждой смены, а расконсервация — несколько часов в начале.
Технология ДТХ использует воздух. Нет жидкости, которая могла бы замерзнуть — только конденсат в воздушных линиях, который удаляется с помощью стандартного осушителя воздуха или впрыскивания спирта. Буровая установка может работать даже в северные зимние месяцы с минимальной дополнительной подготовкой. В регионах, где буровой сезон ограничен погодными условиями, технология ДТХ продлевает период работы на несколько месяцев.
Реальность технического обслуживания
Оборудование для гидроразрыва пласта (ДТХ) в буровых скважинах требует такого же тщательного технического обслуживания, как и в любом другом применении — даже больше, поскольку скважины глубже и имеют большую продолжительность бурения, чем обычные взрывные скважины. Внутренние детали гидромолота необходимо регулярно очищать и осматривать. Необходимо контролировать работу калибровочного ряда долот. Смазку никогда нельзя игнорировать — работа гидромолота всухую на глубине 200 метров приведет к дорогостоящей операции по его восстановлению.
Но для бурильщиков, которые должным образом обслуживают свое оборудование, использование ДТХ (погружного бурового инструмента) в обслуживании водяных скважин обеспечивает сочетание простоты логистики, защиты пласта и круглогодичной работоспособности, чего не может предложить роторный буровой инструмент. Это не подходящий инструмент для каждой водяной скважины. Но для тех, где он необходим, это инструмент, который упрощает работу и улучшает качество скважины.
