Скорость расширения скважины при ГНБ: нормы СП 341
ООО «Альбрехта» поставляет расширители, установки DrillTo, бентонит Альбрехта-MV и системы регенерации для ГНБ. Скорость протягивания расширителя по СП 341.1325800.2017 (п. 8.6.9) при работе с этим оборудованием обычно держат в диапазоне 0,3–1,4 м/мин, а конкретное значение внутри диапазона регулируют типом и диаметром расширителя и ограничением площади разрабатываемого забоя (п. 8.6.10: не более 0,5 м² для грунтов I–III групп, 0,3 м² для IV–VI, 0,2 м² для VII и выше; рабочие значения — сверяйте с актуальной редакцией СП 341). По логике формулы (14) превышение расчётной скорости связано с обжимом инструмента, снижение — с перерасходом бурового раствора.
Обжим расширителя — ситуация, когда шлам и частицы грунта не успевают выноситься раствором и облепляют инструмент, резко повышая сопротивление его движению. На объекте это проявляется ростом крутящего момента и тягового усилия и риском заклинивания расширителя в скважине.
Почему скорость расширения важнее «просто быстрее»
Слишком высокая и слишком низкая скорость протягивания одинаково дорого обходятся, только по-разному. При завышенной скорости раствор не успевает выносить шлам и смазывать стенки — инструмент обжимается, растёт крутящий момент и тяга, появляется риск заклинивания. При заниженной — раствор циркулирует дольше, чем нужно, и растёт расход бентонита и полимеров без пользы для очистки забоя.
На этапе расширения скважина уже имеет пилотный диаметр, расширитель снимает кольцевой слой грунта, и именно поэтому здесь скорость работает иначе, чем при пилотном бурении: ошибка в любую сторону сразу считывается по моменту, тяге или перерасходу раствора.
Нормы СП 341: скорость, площадь забоя и шаг расширения
Пункт 8.6.9 фиксирует рабочий диапазон скорости протягивания расширителя — от 0,3 до 1,4 м/мин, а регулируют его выбором расширителя (тип, диаметр) и ограничением площади забоя.
Пункт 8.6.10 даёт конкретные ограничения площади забоя и диаметра расширителя первой ступени в зависимости от группы грунтов по буримости (приложение И):
| Группа грунтов по буримости | Макс. площадь забоя* | Диаметр расширителя 1-й ступени* |
|---|---|---|
| I–III (рыхлые и малопрочные) | ≤ 0,5 м² | до 0,8 м |
| IV–VI (средней прочности) | ≤ 0,3 м² | до 0,6 м |
| VII и выше (прочные скальные) | ≤ 0,2 м² | до 0,5 м |
*Диапазон скорости, площади забоя и шаг расширения по всей этой статье, включая первый абзац, — рабочие значения по СП 341.1325800.2017; документ за время действия дополнялся несколькими официальными изменениями, поэтому перед проектированием конкретного перехода сверяйтесь с актуальной редакцией, а не только с цифрами из этой статьи.
Рекомендуемый минимальный шаг последовательного расширения по диаметру скважины — 100 мм (п. 8.6.11). Расчётная скорость для каждого прохода определяется по формуле (14) через разницу диаметров, грунтовый коэффициент F (таблица Л.1) и интенсивность подачи раствора. Расчётное время прохода — по формуле (15).
Похожий принцип — расширять скважину небольшими шагами, а не одним проходом на большой диаметр — подтверждает и зарубежная практика. Профильное издание Trenchless Technology Magazine приводит пример такой пошаговой последовательности: расширение с пилотной скважины 6,5 дюйма до 30 дюймов проходит через ступени 8–12, 12–18, 18–24 и 24–30 дюймов (по опыту Tony Torquato, Torquato Drilling Accessories). Там же специалист по растворам Eric Melsheimer (Melfred Borzall) называет скорость вращения расширителя и скорость протягивания в числе ключевых факторов успешного расширения.
Как скорость связана с расходом раствора и регенерацией
Снижение скорости расширения против расчётной увеличивает время циркуляции раствора на забое и, как следствие, расход бентонита и полимеров: по логике формулы (14) из СП 341 превышение расчётной скорости связано с обжимом инструмента, а занижение — с перерасходом раствора.
На практике это означает, что расход Альбрехта-MV и полимеров нужно считать не «на метр любой ценой», а с учётом фактической скорости и площади забоя. Системы регенерации позволяют удерживать параметры раствора (плотность, песок, водоотдача) при длительной циркуляции, когда скорость расширения снижают в более твёрдых грунтах.
Типичные ошибки при выборе скорости расширения
Ошибки на этапе расширения дорого обходятся: заклинивание, лишний расход раствора, срыв сроков.
| Ошибка | Последствие | Как правильно* |
|---|---|---|
| Гнать расширитель на максимальной скорости независимо от грунта | Обжим инструмента, рост момента и тяги, риск заклинивания | Держать 0,3–1,4 м/мин и площадь забоя по п. 8.6.10 |
| Игнорировать ограничение площади забоя | Перегрузка установки, плохое вынесение шлама | Первый расширитель ≤ 0,8 / 0,6 / 0,5 м в зависимости от группы |
| Шаг расширения меньше 100 мм «на всякий случай» | Лишние проходы, перерасход раствора и времени | Минимальный шаг 100 мм по п. 8.6.11, если позволяет площадь забоя |
| Снижать скорость без контроля параметров раствора | Перерасход бентонита, рост плотности и песка | Регенерация + контроль плотности/песка по нормам |
*Цифры в столбце — рабочие значения по СП 341.1325800.2017, см. примечание о проверке актуальной редакции документа выше.
Решение от ООО «Альбрехта»
Для стабильной скорости расширения нужны совместимые расширители, достаточный расход раствора и контроль шлама. Расширители подбирают по диаметру скважины и группе грунта так, чтобы площадь забоя не превышала нормы СП 341. Установки DrillTo дают необходимый крутящий момент и тягу в рабочем диапазоне скоростей. Бентонит Альбрехта-MV и полимеры готовят раствор с нужной вязкостью и выносящей способностью. Системы регенерации возвращают раствор в рабочее состояние при длительной циркуляции на низких скоростях расширения.
Вывод
Скорость расширения скважины при ГНБ держите в диапазоне 0,3–1,4 м/мин по СП 341 п. 8.6.9 (рабочее значение — сверяйте с актуальной редакцией документа), ограничивая площадь забоя по группе грунта и делая шаг не менее 100 мм. Превышение скорости обжимает инструмент, занижение — перерасходует раствор. Подобранные под грунт расширитель, раствор Альбрехта-MV и регенерация позволяют работать внутри нормы без простоев.
Телефоны: +7 (495) 554-41-78, +7 (495) 554-63-51, +7 (495) 739-93-08 Email: office@albrehta.net Сайт: www.albrehta.net Склад и офис — в Люберцах.
FAQ
Какая обычная скорость протягивания расширителя по СП 341?
От 0,3 до 1,4 м/мин (п. 8.6.9) — это рабочее значение по СП 341, перед применением сверяйте с актуальной редакцией документа. Конкретное значение внутри диапазона выбирают по типу грунта, площади забоя и расчётной формуле (14).
Что будет, если превысить расчётную скорость расширения?
По логике формулы (14) превышение расчётной скорости связано с обжимом бурового инструмента. На объекте это проявляется ростом крутящего момента, тягового усилия и риском заклинивания расширителя.
Как площадь забоя ограничивает диаметр первого расширителя?
Для грунтов I–III групп — не более 0,5 м² (диаметр до 0,8 м), IV–VI — 0,3 м² (до 0,6 м), VII и выше — 0,2 м² (до 0,5 м) по п. 8.6.10 (рабочее значение — сверяйте с актуальной редакцией СП 341).
Минимальный шаг расширения по диаметру?
Рекомендуемый минимальный шаг — 100 мм (п. 8.6.11, рабочее значение — сверяйте с актуальной редакцией СП 341). Меньший шаг увеличивает число проходов и расход раствора без обязательной необходимости.
Как скорость расширения влияет на расход бентонита?
Снижение скорости ниже расчётной увеличивает время циркуляции и перерасход раствора. Регенерация позволяет удерживать параметры и не лить новый Альбрехта-MV без нужды.
Что говорят зарубежные источники о скорости обратного расширения?
Trenchless Technology Magazine называет скорость вращения расширителя и скорость протягивания в числе ключевых факторов успешного расширения — наравне с расходом раствора и правильным подбором инструмента под грунт, что согласуется с логикой СП 341.
Читайте также
Диаметр расширения скважины ГНБ: нормы СП 341 и PPI
Как выбрать расширитель для ГНБ: типы, диаметры и подбор
Буровой раствор «садится» при ГНБ: причины и как предотвратить