PDC или шарошка для скважин на воду? Честное сравнение
Долота PDC режут, шарошки дробят. Одно это различие определяет, что быстрее, что переживёт валуны и что действительно дешевле в пересчёте на метр.
Два разных способа разрушать породу
Шарошечное долото разрушает породу дроблением и скалыванием: три вращающиеся шарошки вдавливают зубья или твердосплавные зубки в породу, пока она не разрушится. У долота PDC вообще нет подвижных частей — его поликристаллические алмазные резцы срезают породу непрерывно, как резец токарного станка. Одно это различие объясняет почти всё в выборе между ними.
Дроблению нужна нагрузка. Резанию нужны обороты. Шарошечное долото превращает осевую нагрузку в проходку, долото PDC — обороты. Если установка даёт большое усилие подачи, но малые обороты, шарошка будет выглядеть лучше. При хорошем вращателе и устойчивом крутящем моменте обычно выигрывает PDC.
Где выигрывают долота PDC
Однородные мягкие и средние породы. Глина, мергель, мел, мягкий и средний песчаник, эвапориты — здесь долота PDC радикально быстрее. Механическая скорость в два-четыре раза выше сопоставимой шарошки — обычное дело, потому что резцы режут непрерывно, а не ждут очередного удара зуба.
Долгая работа без подъёма. Нет ни опор, ни шарошек, которые можно потерять. В подходящей породе долото PDC остаётся на забое сотни метров, а каждый несостоявшийся спуско-подъём экономит час и более.
Лёгкие установки с ограниченной подачей. Поскольку механизм — резание, долота PDC работают при меньшей осевой нагрузке, чем требуется шарошке. Это преимущество на лёгких самоходных установках для скважин на воду.
Промывка или продувка — оба варианта. При достаточном расходе для очистки торца долота PDC работают в обеих системах.
Где выигрывают шарошечные долота
Твёрдые, трещиноватые и переслаивающиеся породы. Как только резец PDC встречает кремнёвые конкреции, прослои кремня, валуны или твёрдые пропластки в мягкой матрице, он выкрашивается. Скол алмазного слоя необратим и ускоряет дальнейшее разрушение. Шарошки переносят это несравнимо лучше.
Любой реальный риск постороннего металла на забое. Старая обсадная колонна, части инструмента, гравийная обсыпка из соседнего ствола: шарошка переживает контакты, уничтожающие PDC за секунды.
Очень твёрдые неабразивные породы. В граните и базальте шарошечные долота TCI или погружные пневмоударники остаются практическим ответом для большинства подрядчиков, потому что долота PDC для таких пород стоят намного дороже, чем позволяет заказ.
Непредсказуемая геология. Если вы действительно не знаете, что внизу, шарошка — выбор с меньшим разбросом. Она редко будет самой быстрой и почти никогда не станет полной потерей.
Экономика без прикрас
Цена долота PDC зависит от его конструкции. Литые трёх- и четырёхлопастные долота для водяных скважин обычно стоят меньше шарошечного долота того же диаметра; долота с матричным корпусом — примерно как шарошка с твердосплавными вставками (TCI), иногда дороже. В любом случае сравнивать нужно не счёт, а стоимость метра. В ровном мягко-среднем разрезе долото PDC, прошедшее 400 м там, где шарошка прошла 120 м, дешевле в пересчёте на метр ещё до учёта сэкономленных спуско-подъёмов.
В переслаивающемся разрезе тот же расчёт разворачивается: один валунный горизонт способен вывести PDC из строя на десятом метре. Именно этот риск вы оцениваете при выборе.
Чек-лист принятия решения
- Разрез однородный? Однородный и мягкий-средний → PDC. Переслаивающийся, с валунами → шарошка.
- Насколько твёрдый самый твёрдый пропласток? Если встречается что-то твёрже среднего → шарошка (TCI, герметизированная опора).
- Какая глубина и во что обходится один спуск? Глубоко и дорого → PDC окупается тем, что дольше не требует подъёма.
- Что может установка? Высокие обороты и ровный момент → PDC. Большая подача, малые обороты → шарошка.
- Каков риск металла на забое? Любой реальный риск → шарошка.
Коротко о числе лопастей
Долота PDC различают по числу лопастей. Меньше лопастей — глубже внедрение резцов и выше скорость в мягкой породе; больше лопастей — больше резцов делят нагрузку, выше устойчивость и ресурс в более твёрдой и абразивной породе.
- 3 лопасти — мягкие породы, максимальная скорость проходки.
- 4 лопасти — универсальный выбор для скважин на воду; основа нашего склада.
- 5 и более лопастей — средне-твёрдые и абразивные породы, больший ресурс.
Две конструкции долота PDC
Число лопастей — не всё. Трёх- и четырёхлопастные долота имеют цельнолитой стальной корпус: лопасти отлиты заодно с корпусом, торец открытый, шлам уходит свободно. Именно это делает их быстрыми и неприхотливыми на скважинах на воду.
Четырёх-, пяти- и шестилопастные устроены иначе — матричный корпус из карбида вольфрама либо усиленный стальной, с запрессованными в торец насадками и более плотной расстановкой резцов. Конструкция дороже, и именно её требует бурение глубже и твёрже, включая нефтяные скважины.
Приварных лопастей нет ни у тех, ни у других: лопасть и корпус — одно целое. Отличаются материал корпуса и плотность вооружения.
Прагматичный вывод
Большинство подрядчиков, которых мы снабжаем, используют оба типа: PDC в мягкой покрывающей толще и шарошку, как только разрез становится твёрдым или непредсказуемым. Выбор по интервалам, а не по скважине в целом, и есть то, что реально снижает стоимость метра. Поэтому мы держим на складе оба семейства в одних и тех же диаметрах.
