Насос высокого давления при ГНБ: как выбрать производительность

Насос высокого давления (НВД), он же бентонитовый насос, при ГНБ — агрегат, который подаёт буровой раствор через колонну штанг к породоразрушающему инструменту и обеспечивает вынос шлама на всех стадиях бурения. ООО «Альбрехта» поставляет для ГНБ насосы линейки BW: максимальный расход — от 400 до 1500 л/мин, рабочее давление — 10–12 МПа, конкретные цифры зависят от модели (а внутри каждой отдельной модели расход и давление ещё и зависят от выбранного скоростного режима — подробнее в таблице ниже). Безопасное давление на конкретном объекте при этом ограничивает не паспорт насоса, а расчётный максимально допустимый уровень для данной глубины и грунта — ниже разбираем, как эти два ограничения работают вместе.

Что такое насос высокого давления и зачем он нужен

Насос высокого давления (НВД) — обязательный элемент комплекса ГНБ, который непрерывно подаёт буровой раствор в забой и обеспечивает обратный выход пульпы в приямок. Без этого циркуляция нарушается на любой стадии — пилотном бурении, расширении или протяжке.

Отраслевая практика ГНБ требует непрерывной подачи раствора на всех этапах работ (пилот, расширение, калибровка, протягивание), а его объём определяют заранее, с учётом класса установки, диаметра и длины перехода, а также характеристик грунта — это же направление задаёт и нормативная база (СП 341.1325800.2017), хотя точную формулировку и номера пунктов лучше уточнять по актуальному изданию документа, а не по пересказу в статье. Насос здесь — не вспомогательный узел, а то, что физически удерживает скважину: без стабильной подачи раствора растёт момент на штангах, шлам остаётся в стволе, а стенки скважины теряют устойчивость.

Сколько раствора готовить и какое давление безопасно

Перед началом бурения раствор готовят в объёме ориентировочно 2–20 м³ — инженерно эта цифра считается от объёма скважины (диаметр и длина перехода) с запасом на поглощение раствора грунтом, а не берётся с потолка. На практике объём дополнительно ограничен сверху и парком оборудования на объекте: линейка НСУ Алмикс, например, включает баки от 3 до 20 м³, так что нужный запас обычно закрывается одной установкой подходящей модели. Итоговый расчётный объём фиксируют в проекте производства работ (ППР — документе, где прописывают технологию и параметры конкретного перехода), и он должен обеспечить циркуляцию уже с первой штанги, без доливки на ходу.

С давлением сложнее: единого фиксированного порога «для всех грунтов» не существует. Паспортное рабочее давление самого насоса (10–12 МПа у серийных моделей для ГНБ) — это предел возможностей оборудования, а не предел, безопасный для скважины. Безопасное давление на конкретном переходе — это расчётная величина, которая зависит от глубины заложения, прочности грунта и плотности раствора (метод расширения полости, он же cavity expansion / Delft) — подробный разбор этого расчёта и того, что происходит при превышении порога, разобран в статье «Гидроразрыв при ГНБ: давление раствора и глубина». Поэтому оператор ориентируется на два ограничения одновременно: паспорт насоса и расчёт для конкретного объекта — и работает по меньшему из двух.

Что при этом остаётся неизменным принципом (и отражено в нормативной базе, и подтверждается практикой): раствор подают без перебоев в объёме, достаточном для выноса породы, а резких перепадов давления не допускают — именно скачки, а не стабильно высокое давление, чаще всего и провоцируют разрыв фильтрационной корки. Отслеживать эти параметры на объекте в реальном времени (а не только планировать их в ППР) помогает регулярный контроль раствора — подробнее о том, что именно и как часто измерять, в статье «Контроль параметров бурового раствора на объекте ГНБ».

Как выбрать производительность насоса

Производительность НВД подбирают под диаметр скважины, скорость проходки и класс установки, а не “с запасом на всякий случай” — избыточный расход при небольшом диаметре сопла сам по себе поднимает давление в системе. Соответствие проверяют по паспорту конкретной модели, а не на глаз.

Встроенный бентонитовый насос есть на большинстве установок DrillTo, но его параметры различаются по модели рига — ориентироваться на “насос вообще” нельзя, нужно смотреть паспорт конкретной машины. Вот цифры по трём моделям, где это проверено напрямую по карточке:

Модель установки	Встроенный насос	Особенность
ZT-21/32CDF Supreme	до 300 л/мин	керамические цилиндры, пропорциональное управление подачей прямо из кабины оператора
ZT-50/100A	600 л/мин при 10 МПа	керамические цилиндры
ZT-45/90CDF	до 800 л/мин	керамические цилиндры, регулятор подачи на дисплее перед оператором

Общая гидравлика этих установок строится на компонентах Danfoss/Poclain (насосы, моторы), но это относится к гидросистеме рига в целом, а не выделяет отдельно бентонитовый насос. Если расхода и давления встроенного насоса не хватает под задачу (длинный переход, большой диаметр), на объект берут отдельный, более производительный насос — для этого ориентируются на серийный модельный ряд бентонитовых насосов:

Модель	Макс. расход, л/мин	Макс. давление, МПа	Мощность
BWF-400/10	400 (на макс. скорости)	10 (на мин. скорости)	не указана производителем
BW-600/10	600 (при 3,5 МПа)	10 (при 195 л/мин)	75 кВт
BW-1000/12	1000 (при 6 МПа)	12 (при 235–380 л/мин)	132 кВт
BW-1500/12	1500 (при 5,8 МПа)	12 (на 3 из 6 скоростных режимов: 72, 45 и 27 об/мин)	179 кВт (дизель)

Видно общее правило для многоступенчатых поршневых насосов: максимальный расход и максимальное давление одной и той же модели не достигаются одновременно — на скорости с самым высоким расходом давление ниже, и наоборот. Поэтому при подборе смотрят не на одну строчку в паспорте, а на всю таблицу расход/давление и выбирают режим под конкретную скважину.

Типичные ошибки при работе с насосом высокого давления

Чаще всего циркуляцию теряют или получают гидроразрыв не из-за самого насоса, а из-за того, как им управляют.

Ошибка	Последствие	Как правильно
Работа на пределе паспортного давления без расчёта для грунта	Гидроразрыв, выход раствора на поверхность или в соседние коммуникации	Проверять расчётное допустимое давление для глубины и грунта, а не только паспорт насоса
Резкие перепады давления при смене скорости/режима	Разрыв фильтрационной корки, потеря циркуляции	Переключать режимы плавно, использовать пропорциональное управление
Недостаточный объём раствора, приготовленный заранее	Сухой забой, перегрев инструмента, обвал стенок	Готовить расчётный объём (ориентировочно 2–20 м³) до начала проходки
Работа без регенерации на длинных переходах	Рост песчаности, ускоренный износ клапанов и поршней насоса	Подключать систему регенерации, контролировать плотность раствора

Этот же эффект подтверждают и зарубежные данные: по наблюдениям специалистов отрасли, собранным в материале Trenchless Technology «Mud Systems Make HDD Possible», оборотная система, работающая даже на пределе максимальной загрузки по жидкости и твёрдой фазе, заметно снижает ускоренный износ насосов высокого давления, бурового инструмента и вертлюгов, а также расход химии и воды — то есть регенерация раствора защищает не только скважину, но и сам насос.

Решение от ООО «Альбрехта»

ООО «Альбрехта» поставляет бентонитовые насосы линейки BW с максимальным расходом от 400 до 1500 л/мин и рабочим давлением 10–12 МПа в зависимости от модели, а также установки DrillTo со встроенным бентонитовым насосом — параметры которого отличаются по модели рига (от 300 до 800 л/мин, см. таблицу выше). Для приготовления раствора в нужном объёме пригодятся насосно-смесительные узлы Алмикс и бентонит Альбрехта-MV. На длинных переходах, где насос работает дольше всего под нагрузкой, рекомендуем подключать системы регенерации — это снижает песчаность раствора и продлевает ресурс клапанов и поршней насоса.

FAQ

Какое максимальное давление можно подавать насосом при ГНБ?

Единого числа для всех объектов нет. Ограничений два: паспортное рабочее давление насоса (10–12 МПа у серийных моделей BW) и расчётное допустимое давление для конкретной глубины и грунта — работают по меньшему из них.

Сколько раствора готовить перед стартом бурения?

Ориентировочно от 2 до 20 м³ в зависимости от объёма насосно-смесительной установки и диаметра скважины. Точную цифру фиксируют в ППР, а объём должен обеспечить циркуляцию уже с первой штанги.

Можно ли бурить ГНБ без насоса высокого давления?

Нет. Непрерывная подача раствора на всех этапах работ — от пилотного бурения до протяжки — требование и отраслевой практики, и нормативной базы (СП 341.1325800.2017). Без НВД циркуляция разрушается в течение нескольких минут.

Как расход насоса влияет на скорость проходки?

Недостаточный расход не выносит шлам — растёт момент на штангах и падает скорость бурения. Избыточный расход при малом диаметре сопла, наоборот, поднимает давление в системе и повышает риск гидроразрыва.

Чем отличаются модели насосов BWF-400/10, BW-600/10, BW-1000/12 и BW-1500/12?

Прежде всего — максимальным расходом (растёт от 400 л/мин у младшей модели до 1500 л/мин у старшей) и максимальным давлением (от 10 МПа у двух младших моделей до 12 МПа у двух старших). Важно: у каждой модели расход и давление — это не одна пара цифр, а разные скоростные режимы одного насоса: максимум по расходу и максимум по давлению достигаются на разных скоростях, не одновременно (см. таблицу выше). Выбор зависит от диаметра скважины и требуемой производительности по раствору.

Нужна ли регенерация раствора для защиты самого насоса?

Да. Повышенная песчаность ускоряет износ поршней и клапанов насоса и сокращает межремонтный интервал — чем длиннее переход и дольше насос работает под нагрузкой, тем заметнее эффект. Точный порог по длине перехода, после которого регенерация обязательна, зависит от грунта и определяется на объекте, единого норматива здесь нет.

Что будет, если игнорировать резкие перепады давления на насосе?

Резкий скачок давления разрывает уже сформированную фильтрационную корку на стенках скважины — после этого раствор начинает уходить в пласт, и восстановить циркуляцию сложнее, чем изначально её не терять.

Вывод

Насос высокого давления держит циркуляцию раствора на всех стадиях ГНБ, но безопасное давление на объекте — это не паспортная цифра насоса, а меньшее из двух значений: предел самого оборудования и расчётный допустимый уровень для конкретной глубины и грунта. Готовьте раствор заранее, подбирайте модель по таблице расход/давление под диаметр скважины и не допускайте резких перепадов — это снижает риск и гидроразрыва, и потери циркуляции.

Нужна консультация по выбору насоса или комплектации установки DrillTo? Звоните: +7 (495) 554-41-78, +7 (495) 554-63-51, +7 (495) 739-93-08 или пишите на office@albrehta.net. Сайт: www.albrehta.net

Читайте также

Буровые штанги 73 мм и 89 мм для ГНБ: как выбрать и когда использовать

Потеря циркуляции раствора при ГНБ: причины и решение

Как приготовить буровой раствор на бентоните Альбрехта-MV

Бентонит для ГНБ: какой лучше выбрать в 2026 году — Альбрехта-MV