Наклонные буровые установки

Наклонные буровые установки — это не просто оборудование под определённым углом, а целая философия проходки. Многие ошибочно считают, что главное — выставить угол и бурить, но на практике расчёт нагрузки на забой, подбор долот и управление траекторией требуют совсем другого подхода.

Ошибки проектирования и их последствия

В 2019 году на одном из карьеров в Кузбассе попытались адаптировать серийную УБШ-250 для наклонного бурения без модификации системы подачи. Через неделю эксплуатации сошла с направляющих гидравлическая система — производитель не учёл возросшие боковые нагрузки. Пришлось экстренно ставить канатные амортизаторы, но это уже была 'костыльная' доработка.

Китайские установки серии ZDYG от Группы Ханьфа изначально проектировались с трёхточечной стабилизацией мачты. На сайте hanfagroup.ru в разделе решений для открытых работ есть кейс по адаптации под обводнённые породы — там важна не столько грузоподъёмность, сколько точность контроля угла при вибрациях.

Заметил, что многие прорабы пытаются экономить на шарошечных долотах для наклонного бурения, используя стандартные модели. Но при отклонении свыше 25° возникает асимметричный износ опорных подшипников — через 50-70 метров уже нужна замена, хотя по паспорту ресурс 200 м.

Практика управления траекторией скважины

При бурении под углом 45° в сланцевых породах столкнулись с эффектом 'затягивания' буровой колонны — автоматика не успевала компенсировать резкое изменение сопротивления. Система мониторинга от Ханьфа, которую мы тестировали в 2022, давала задержку в 2-3 секунды. Пришлось дублировать датчики вибрации на верхней и нижней секциях мачты.

Особенно критичен момент прохода рыхлых прослоев. Если на вертикальной скважине можно пройти 'внатяг', то при наклонном бурении обрушение стенок приводит к клину колонны. Здесь спасают полимерные реагенты с контролируемой вязкостью — технология, которую Афуруика предлагает в комплексе с буровыми установками.

Запомнился случай на разрезе 'Берёзовский', когда при угле 60° и глубине 40 метров датчик искривления показывал отклонение всего 1.5°, а лазерный теодолит фиксировал уже 4°. Оказалось, вибрация разболтала крепление датчика в штангенгельтере. Теперь всегда ставим дублирующие инклинометры через каждые 12 метров колонны.

Нюансы транспортировки и монтажа

С передвижными установками на гусеничном ходу есть парадокс: чем устойчивее платформа, тем сложнее точная установка в точку бурения. Модель ZDYG-800 от Группы Ханьфа имеет выдвижные домкраты с индивидуальной регулировкой, но на промёрзшем грунте приходится подкладывать стальные плиты с рифлёной поверхностью.

При перебазировке между уступами часто ломаются кабели дистанционного управления — они цепляются за неровности рельефа. В прошлом месяце перешли на беспроводные модули с защищённым диапазоном 2.4 ГГц, но в районе мощных трансформаторов возникают помехи. Возможно, стоит пробовать проводные решения в металлорукаве.

Зимний монтаж при -35° выявил проблему с гидравликой — масло в манифолдах загустевало, хотя техника была рассчитана на -40°. Производитель потом объяснил, что рекомендации даны для чистых масел, а у нас в системе оставались примеси от прошлого сезона. Теперь перед зимней эксплуатацией обязательно делаем хроматографический анализ жидкости.

Экономика против надёжности

Дешёвые гидроцилиндры китайского производства не выдерживают пиковых нагрузок при проходке твёрдых включений. За два года сменили три комплекта на установке ZDYG-500, пока не поставили цилиндры с двойным уплотнением от германского поставщика. Хотя в спецификациях Ханьфа указано, что базовая комплектация рассчитана на породы крепостью до f=14.

Эксплуатационная документация часто не учитывает реалии российских карьеров. В мануале к наклонной установке от Афуруика рекомендуют межсервисный интервал 500 моточасов, но при работе с абразивными песчаниками мы сокращаем до 300 — иначе выходят из строя уплотнения шпинделя.

Кстати, о сервисе: представители Ханьфа оперативно реагируют на претензии, но запчасти идут минимум три недели. Пришлось создать собственный склад наиболее изнашиваемых компонентов — переходники буровых штанг, резинометаллические шарниры, датчики давления в гидросистеме.

Перспективные направления модернизации

Сейчас экспериментируем с системой предсказания износа долота на основе анализа виброакустики. При наклонном бурении классические методы не работают — помехи от трения колонны о стенки скважины. Кажется, получилось выделить характерные частоты при разрушении опор шарошек.

Интересное решение предлагают в новых моделях Ханьфа — модуль автоматической коррекции угла с памятью на 100 типовых геологических профилей. Пробовали на известняках — работает стабильно, но при переходе в глинистые сланцы алгоритм 'задумывается' на 10-15 секунд. Для карьерного бурения это приемлемо, а для шахтного — уже критично.

Коллеги с Урала testруют комбинированные системы — наклонное бурение с одновременной цементацией. Пока сложно синхронизировать процессы, но для укрепления бортов карьеров технология перспективная. Думаю, следующим шагом будет интеграция с мониторинговыми системами самого карьера.

Выводы и нерешённые проблемы

Основной вызов — не точность бурения, а сохранение стабильности ствола после извлечения колонны. В обводнённых породах даже при использовании стабилизаторов происходит осыпание стенок. Возможно, стоит пробовать пневмоударники с одновременной подачей связующего.

Документация от производителей часто грешит излишним оптимизмом. В паспорте наклонной установки указана возможность работы при -45°, но при -30° уже начинаются проблемы с электроникой — конденсат на разъёмах датчиков. Приходится дополнительно ставить подогревательные ленты.

Самое сложное — найти баланс между скоростью проходки и сохранением оборудования. При увеличении оборотов свыше 200 об/мин на углах более 50° возникает резонанс буровой колонны. Пока эмпирически вывели 'безопасные' режимы для разных пород, но универсальной формулы нет. Каждый новый карьер — это новые настройки и риски.