Шаг расширения скважины ГНБ: нормы СП 341 и площадь забоя
Шаг расширения скважины при ГНБ — это увеличение диаметра расширителя от прохода к проходу. ООО «Альбрехта» поставляет расширители разных типов и диаметров, которые позволяют соблюдать и шаг, и ограничение площади забоя по СП 341.1325800.2017. Рекомендуемый минимальный шаг расширения по диаметру скважины — 100 мм (п. 8.6.11). Окончательный диаметр бурового канала должен превышать наружный диаметр трубы (с покрытием) на 20–50 %, а в твёрдых связных грунтах — не менее чем на 30 % (п. 8.6.5); зазор в свету, как правило, не более 150 мм (п. 8.6.6). Площадь разрабатываемого забоя ограничена группой грунта по буримости: не более 0,5 м² для I–III групп, 0,3 м² для IV–VI и 0,2 м² для VII и выше (п. 8.6.10).
Что такое шаг расширения и зачем его считать
Шаг расширения — разница в диаметре между соседними проходами расширителя при протяжке от одной буровой установки к другой. Расширение скважины начинают после выхода пилотной штанги на приёмной стороне: к колонне штанг присоединяют расширитель и протягивают его с вращением в сторону установки (СП 341, п. 8.6.1).
Если сразу поставить расширитель финального диаметра, площадь разрабатываемого забоя может превысить допустимую для данного грунта: вырастет крутящий момент на штангах, увеличится расход бурового раствора и появится риск заклинивания или гидроразрыва пласта. Поэтому диаметр увеличивают ступенями, с шагом, который зависит от грунта и выбранного ряда расширителей.
Нормы СП 341 по шагу, диаметру и площади забоя
СП 341.1325800.2017 задаёт три связанных параметра: минимальный шаг между проходами расширителя, допустимое превышение диаметра канала над трубой и максимальную площадь забоя по группе грунта. Превышение диаметра канала и зазор (п. 8.6.5, 8.6.6) — это норма на итоговый, финальный диаметр канала; ниже они нужны только как отправная точка для расчёта шага между проходами, а не как самостоятельная тема (расчёт самого финального диаметра разобран отдельно в статье «Диаметр расширения скважины ГНБ: нормы СП 341 и PPI»). Ключевые пункты:
- П. 8.6.5 — окончательный диаметр бурового канала превышает наибольший внешний диаметр трубопровода на 20–50 %. В твёрдых связных грунтах (твёрдая или тугопластичная глина, плотный суглинок с твёрдыми включениями) — не менее чем на 30 %.
- П. 8.6.6 — зазор в свету между трубой и стенкой скважины, как правило, не больше 150 мм. Рекомендуемые соотношения диаметров приведены в таблице 8.3 СП 341.
- П. 8.6.10 — максимальная площадь забоя зависит от группы грунта по буримости (классификация — приложение И). Диаметр первой ступени ниже — это не отдельная норма, а расчётный ориентир редакции: диаметр круга с такой площадью (округлённо, в запас):
| Группа по буримости | Макс. площадь забоя (п. 8.6.10) | Диаметр 1-й ступени (расчётный ориентир) | Типичные грунты |
|---|---|---|---|
| I–III | ≤ 0,5 м² | до 0,8 м | пески, супеси, суглинки, мягкие глины |
| IV–VI | ≤ 0,3 м² | до 0,6 м | средней прочности, плотные пески, мергель |
| VII и выше | ≤ 0,2 м² | до 0,5 м | скальные, очень прочные |
- П. 8.6.11 — рекомендуемый минимальный шаг расширения по диаметру (увеличения диаметра расширителя от прохода к проходу) — 100 мм. Число ступеней и конкретные диаметры выбирают так, чтобы не превысить площадь забоя на каждом проходе и выйти на проектный диаметр канала.
Точную формулировку п. 8.6.10 и п. 8.6.11 рекомендуем дополнительно сверить с официальным изданием СП при разработке ППР: в отличие от п. 8.6.5, 8.6.6 и 8.6.12 (они разобраны в статьях про диаметр расширения и про калибратор — см. «Читайте также»), эти два пункта в открытых источниках не процитированы дословно.
Для сравнения с зарубежной практикой: по данным отраслевого журнала Trenchless Technology, шарошечные расширители (hole opener) обычно увеличивают диаметр «до ~4 дюймов» (≈100 мм) — источник не уточняет явно, идёт ли речь о приросте именно за один проход или о суммарном расширении. У PDC-расширителей источник прямо указывает прирост «в 1 проход» (до 12 дюймов). Это редакционное уточнение: такой прирост реалистичен только в мягких и средних грунтах, где PDC режет, а не дробит породу. Даже с этими оговорками порядок величины у шарошечных расширителей (~100 мм) совпадает с минимальным шагом из СП 341 — разные нормативные базы сходятся в одном ориентире.
Как рассчитать число проходов и выбрать диаметры
Число проходов и диаметры расширителей в ряду определяют по диаметру трубы, финальному диаметру канала, группе грунта и минимальному шагу 100 мм — в этом порядке. Алгоритм:
- Определить наружный диаметр трубы с покрытием.
- Задать финальный диаметр канала: +20–50 % (или +30 % в твёрдых связных грунтах) и проверить, что зазор не превышает 150 мм.
- По группе грунта ограничить максимальную площадь забоя и диаметр первой ступени (см. таблицу выше).
- Набрать ряд расширителей с шагом не менее 100 мм, не превышая на каждом проходе допустимую площадь забоя.
Пример. Труба 315 мм ПЭ. Финальный канал ≈ 450 мм (+43 %, в допуске 20–50 %). Грунт II–III группы по буримости. Первая ступень по норме может быть до 0,8 м, но на практике логичнее начать мягче — с 200–250 мм, затем пройти 350 мм, затем выйти на 450 мм. Шаг 100–150 мм между проходами выдерживается на всех этапах.
Типичные ошибки при выборе шага расширения
Один неверно выбранный шаг увеличивает крутящий момент на колонне, расход бурового раствора и риск аварии на переходе.
| Ошибка | Последствие | Как правильно |
|---|---|---|
| Сразу ставить расширитель финального диаметра | Превышение площади забоя, заклинивание, рост момента на штангах | Идти ступенями с шагом ≥ 100 мм по п. 8.6.11 |
| Шаг меньше 100 мм без технологической причины | Лишние проходы, перерасход раствора и времени на переходе | Минимальный рекомендуемый шаг — 100 мм, если грунт не требует более мелкого шага |
| Игнорировать группу грунта по буримости | Слишком большой забой в скале или неоправданно мелкий шаг в мягком грунте | Сверять диаметр первой ступени и площадь забоя с таблицей п. 8.6.10 |
| Не считать зазор в свету и процент запаса | Труба идёт впритык к стенке скважины, или раствор не выносит шлам из затрубного пространства | Соблюдать запас 20–50 % (30 % в твёрдых связных грунтах) и зазор ≤ 150 мм |
Решение от ООО «Альбрехта»
ООО «Альбрехта» поставляет расширители ГНБ собственного производства и под заказ: режуще-уплотняющие KODIAK, COMPACT и FLUTED («морковка»), а также шарошечные ROLLING CUTTER для скальных грунтов. Диаметры от 115 до 1400 мм позволяют набрать нужный ряд с шагом 100 мм и выше под конкретный переход. Сменные резцы продлевают ресурс корпуса расширителя между заменами. На складе в Люберцах есть ходовые размеры, под заказ — диаметр под вашу трубу и грунт. Присылайте параметры перехода (диаметр трубы, длину, группу грунта по буримости) — подберём ряд расширителей под конкретный ППР.
Частые вопросы
Можно ли делать шаг расширения больше 100 мм?
Да. 100 мм — рекомендуемый минимум по п. 8.6.11 СП 341. В мягких грунтах I–III группы шаг 150–200 мм часто оправдан, если площадь забоя на каждом проходе не превышает 0,5 м².
Что будет, если превысить допустимую площадь забоя?
Растёт крутящий момент на колонне штанг, снижается скорость проходки, увеличивается риск заклинивания расширителя и гидроразрыва пласта. В скальных грунтах (группа VII и выше, лимит 0,2 м²) превышение площади забоя особенно опасно.
Как шаг расширения связан с объёмом бурового раствора?
Объём раствора на этап расширения считают по приложению Л СП 341 (формулы для расчёта объёма и количества компонентов раствора). Чем больше ступеней и чем крупнее диаметр очередного прохода, тем выше расход раствора на этапе — норму бентонита Альбрехта-MV на м³ выводят из объёма затрубного пространства и принятой концентрации.
Нужен ли калибратор после последнего расширения?
По п. 8.6.12 СП 341 при абразивных породах и твёрдых включениях готовность бурового канала к протяжке подтверждают пропуском калибра — секции трубы максимального проектного диаметра или расширителя. На практике калибровку проходят заметно быстрее самого расширения, так что лишним проходом она не считается.
Какие расширители брать для первой ступени?
Для грунтов I–III группы по буримости — режуще-уплотняющие расширители диаметром до 0,8 м; для скальных грунтов (VII и выше) — шарошечные, с ограничением по норме до 0,5 м. Конкретный тип дополнительно зависит от твёрдых включений в разрезе.
Нужно ли менять шаг расширения, если грунт неоднороден по длине перехода?
Да. Если переход проходит через разные группы грунта по буримости, ряд расширителей и шаг нужно считать по самому твёрдому участку из трассы. Например, если 300 м трассы — пески II группы, а последние 50 м перед выходом — скальный участок VII группы, то весь ряд расширителей и диаметр первой ступени нужно ограничивать нормой для VII группы (площадь забоя ≤ 0,2 м²), иначе на скальном участке расширитель заклинит, даже если на остальной длине перехода грунт мягче.
Вывод
Шаг расширения скважины при ГНБ определяют по СП 341: минимум 100 мм между проходами (п. 8.6.11), финальный диаметр канала +20–50 % к трубе (п. 8.6.5), площадь забоя не более 0,5 / 0,3 / 0,2 м² по группе грунта (п. 8.6.10). Ряд расширителей и число проходов стоит считать заранее, по самому твёрдому участку трассы — это снижает момент на штангах, расход раствора и риск аварии на переходе.
Нужен ряд расширителей под ваш переход?
Позвоните или напишите: +7 (495) 554-41-78, +7 (495) 554-63-51, +7 (495) 739-93-08, office@albrehta.net. Склад в Люберцах, доставка по России. Сайт www.albrehta.net