Гидравлическая буровая установка: «Жёсткие требования» к буровому инструменту
В горнодобывающей промышленности и крупных инфраструктурных проектах гидравлические буровые установки являются ключевым оборудованием благодаря своей высокой производительности бурения. Производительность соответствующего бурового инструмента тесно связана с общими эксплуатационными результатами. В условиях ограниченного бюджета проекта повышение производительности бурового инструмента для повышения общей производительности и снижения удельных затрат на выемку горной массы является ключевым способом контроля затрат и сохранения рентабельности. Для достижения этой цели к буровому инструменту предъявляются три основных требования: высочайшее качество и стабильность, оптимальная скорость бурения и минимальное отклонение ствола скважины.
Качество инструмента: основа контроля простоев и обеспечения непрерывной работы. Стоимость рабочего часа является важной составляющей эксплуатационных расходов гидравлических буровых установок. Ставки оплаты труда, как правило, высоки, а амортизация оборудования, системные расходы и компенсация труда распределяются по всему рабочему времени, поэтому потери непроизводительного времени напрямую увеличивают расходы проекта. Например, на шведском рынке средняя стоимость часа работы гидравлической буровой установки уже составляет 380–450 долларов США в час; частые остановки, вызванные проблемами с инструментом, приводят к значительным экономическим потерям.
Международные стандарты эффективности для гидравлических буровых установок устанавливают четкие цели: при односменной работе одна стрела обычно бурит около 50 000 м взрывных скважин в год. Достижение этого уровня зависит от стабильного срока службы бурового инструмента (обычно минимальный срок службы хвостовика составляет 3000 м), что позволяет снизить частоту демонтажа и замены хвостовика и избежать ненужных простоев.
Более того, дефекты буровых штанг или долот могут спровоцировать более серьёзные цепные эффекты. Обрыв буровой штанги не только приводит к потере долота, но и может сделать уже пробуренную скважину непригодной к использованию. Несмотря на то, что гидравлические буровые установки высокоавтоматизированы и снижают трудоёмкость рутинных работ, время и усилия, необходимые для разборки оборудования для замены хвостовика, извлечения сломанного стержня или переточки долота, приводят к потере драгоценного рабочего времени и значительно увеличивают нагрузку на операторов. Поэтому владельцы проектов обычно ставят качество продукции выше цены, рассматривая его как ключевое условие для поддержания непрерывной работы и контроля затрат.
Скорость бурения: ключ к снижению фиксированных затрат и повышению эксплуатационной рентабельности. Помимо затрат на рабочую силу и закупку инструмента, другие почасовые затраты на эксплуатацию буровой установки — амортизация оборудования, аренда площадки, управленческие расходы и т. д. — являются постоянными и распределяются с течением времени независимо от эффективности бурения. Поскольку затраты на буровой инструмент составляют относительно небольшую долю общих эксплуатационных расходов, повышение скорости бурения — наиболее прямой способ снижения удельных затрат на строительство.
Более высокая скорость бурения означает большее количество скважин, пробуренных за то же время, что эффективно снижает фиксированные затраты на единицу работы. Например, увеличение скорости бурения на 20% снижает фиксированные затраты на единицу продукции примерно на 20%, напрямую снижая стоимость кубометра горной породы. Поэтому владельцы проектов уделяют пристальное внимание эффективности бурения различными типами инструмента и активно внедряют технические усовершенствования, повышающие скорость проходки, что является ключевым фактором оптимизации затрат.
Отклонение скважин: важнейший фактор эффективности взрывных работ и предотвращения непроизводительного расхода ресурсов. При буровзрывных работах средней и большой глубины прямолинейность скважин напрямую влияет на качество взрывных работ и выход горной массы. Отклонения скважин создают две основные проблемы: фактическое положение скважин может отклоняться от проектного, что приводит к уменьшению заряда взрывчатого вещества; и может сокращаться расстояние между скважинами, что препятствует охвату взрывом заданного участка. Обе проблемы приводят к сокращению объёма извлекаемой породы, отходов и задержек в графиках работ, поэтому установлены строгие ограничения на допустимое отклонение.
К причинам отклонения ствола скважины относятся ошибки входа в скважину, несоосность расположения скважин и отклонения от прямолинейности, возникающие из-за самого бурового инструмента. С широким распространением полностью гидравлических буровых установок и гидравлических установок с компьютерным управлением первые два источника ошибок можно в значительной степени устранить за счет точного управления оборудованием, что делает проблемы конструкции инструмента основной оставшейся причиной отклонения. По мере увеличения глубины бурения любые дефекты прямолинейности инструмента усиливаются, и отклонение увеличивается — в тяжелых случаях скважина может быть полностью списана.
Эффективным ответом отрасли стало внедрение инструментов для направленного бурения. Эти инструменты предназначены для корректировки направления бурения во время работы, значительно снижая или устраняя отклонения, вызванные самим инструментом, и тем самым обеспечивая эффективность взрывных работ и более высокую производительность добычи.
Заключение. Качество бурового инструмента, скорость бурения и способность контролировать искривление скважины являются ключевыми компонентами гидравлических буровых установок, напрямую определяя экономическую эффективность проекта, производительность эксплуатации и качество взрывных работ. В условиях жестких бюджетных ограничений только инструменты, отвечающие этим трём основополагающим требованиям, могут помочь владельцам проектов снизить затраты и повысить эффективность, позволяя гидравлическим установкам в полной мере реализовать преимущества высокой производительности.
