Рациональная отработка долот.

Долота рационально отрабатывают (по В.С. Федорову) в том случае, если бурят при оптимальном сочетании параметров режима буре­ния и минимальных значениях (Р_дmax — Р _дmin )/Р _д.ср и (n_mах — n _min )/п_ср. Про­должительность работы долот выбирают из расчета получения максималь­ной рейсовой скорости проходки или максимальной стойкости опор долота. Если хотя бы одно из этих условий не соблюдают, то нельзя считать, что долота отрабатывают рационально.

В результате опытов установлено, что если какой-нибудь параметр ре­жима бурения увеличивается, а другие остаются постоянными или изме­няются, не обеспечивая оптимального сочетания между параметрами, то при этом чаще всего темп углубления скважины снижается. А если и про­исходит некоторое увеличение показателей бурения, то сравнительно не­большое. При таких условиях отработка долот не может быть рацио­нальной.

Так как параметры режима бурения п, Р_д и О оказывают различное влияние на механическую скорость проходки и износостойкость долота, то оптимальное соотношение между ними отвечает наиболее высокой рейсо­вой скорости проходки, т.е. наивыгоднейшие значения п, Р_д и О можно оп­ределить из системы уравнений

∂V_p/∂n= 0; ∂Vp/∂Pä=0; ∂v_p/∂Q= 0, (8.17)

 

если при этом будут выполнены соответствующие требования ко вторым производным.

В турбинном бурении рациональное соотношение между Р_д, п и О час­то не соответствует оптимальному режиму работы турбобура. Нередко наи­более высокие показатели эффективности отработки долот получают при работе турбобура в области тормозных режимов.

Если в процессе бурения контролировать только осевую нагрузку, то частота вращения долота может колебаться до +300 мин^-1. Такие ко­лебания п объясняются рядом причин, но главнейшая из них — неравномерность подачи долота (бурильной колонны).

Так как в турбинном бурении Q = const и частота вращения долота п = ф(Р_д), естественно, что при изменении Р_д обязательно будет изменяться и п, причем абсолютное значение колебания будет зависеть от коэффици­ента К (сброса на 0,01 МН нагрузки).

Опыты показали, что во всех случаях, когда долото подается неравно­мерно, происходят колебания п, в результате чего эффективность работы долота снижается на 15 —25 % и более.

Ориентируясь на рациональную отработку долот, нужно добиваться равномерной подачи бурильной колонны, чтобы колебания п не превыша­ли 80 ìèí^–1.

Чтобы достичь равномерной подачи, следует применять регуляторы подачи долота. Но вследствие наличия неровностей на забое скважин и

некоторого скольжения шарошек сопротивления, встречаемые долотом, постоянно изменяются, а при этом изменяется и п. Турбинное бурение всегда ведется с некоторым колебанием п, если даже при бурении Р_д = = const и Q = ñonst.

Рациональная отработка долот невозможна, если нет критериев для определения времени, когда необходимо сменить долото.

Многолетний производственный опыт показывает, что у шарошечных долот наиболее изнашиваются два узла: опоры и рабочая поверхность. Применяемые долота делят на две группы: у одних Т _f «Т_z, у других Т _f» Т _z, где Т _f и Т _z — износостойкость соответственно опор и рабочей по­верхности долот. Очевидно, в зависимости от соотношения между Т _f и Т _z метод определения продолжительности эффективной работы долота на за­бое должен быть различный.

Если Т _f «Т_z, то в процессе бурения еще задолго до начала изнаши­вания рабочей поверхности при высокой механической скорости проходки наблюдается расстройство опор долота: нарушается плавное качение роли­ков в большом подшипнике, происходит заклинивание роликов, прекраща­ется вращение шарошек, создаются значительные сопротивления враще­нию долота.

В роторном бурении периодически (в момент заклинивания шарошки) резко увеличивается мощность, требуемая на бурение.

В турбинном бурении при нарушении качения роликов в подшипнике долота приемистость турбобура относительно осевой нагрузки уменьшает­ся. Турбобур начинает останавливаться при осевой нагрузке Р_д, меньшей, причем иногда значительно меньшей, чем начальная Р_д. _нач. Если бурят при параметрах, соответствующих области тормозных режимов работы турбо­бура, то указанное явление может быть выражено более резко.

Если начинают нарушаться плавность качения опорных элементов до­лота, происходить заклинивание шарошек, то может произойти разруше­ние долота. Заметив это, бурильщик должен прекратить бурение и поднять долото для его замены.

Если для разбуривания нефтяного и газового месторождения длитель­ное время применяют долота одного типа, то на основании статистических материалов для них можно установить время Г, в течение которого насту­пает расстройство опор; это будет рациональное время эффективной рабо­ты долота на забое Г_р. После того как долото проработало на забое время Г_р = Г, его необходимо поднять, если даже при этом еще сравнительно вы­сока механическая скорость проходки.

Итак, если Т _f «Т_z то Т _f» Т _z

Если рабочая поверхность изнашивается быстрее опор (Т_z «Т _f или Т _z» Т _f), то время эффективной работы долота на забое следует определять из условия изнашивания его рабочей поверхности. Многочисленные иссле­дования показали, что при этом наиболее правильно Г_р определять из усло­вия максимума рейсовой скорости проходки у_р. При этом можно приме­нять приближенное выражение

(8.18)

Исследуя функцию на максимум, получаем при

 

 

Следовательно, с технической точки зрения долото на забое следует использовать до тех пор, пока механическая скорость проходки, уменьша­ясь, не станет равной рейсовой скорости походки. Это и будет рациональ­ное время эффективной работы долота на забое Т _р.

В этом случае при определении времени подъема долота можно руко­водствоваться механической скоростью проходки. Долото нужно поднимать после того, как механическая скорость проходки, уменьшаясь с течением времени, достигнет значения

где V _м.ср — средняя механическая скорость проходки, м/ч; к₀ — коэффици­ент, определяемый опытным путем.

Значение к₀ зависит от соотношения между t_б и t _сп + t_б и удовлетво­ряет условию 0 < к₀ < 1

После полного изнашивания долота (или по иным причинам) колонну бурильных труб приподнимают на несколько метров и промывают скважи­ну до тех пор, пока плотности бурового раствора, закачиваемого в скважи­ну и выходящего из нее, окажутся равными. В это время подготавливают для спуска в скважину новое долото и проверяют состояние оборудования и спускоподъемного инструмента. Затем поднимают инструмент из сква­жины.

 

Контрольные вопросы:

1. Что представляет собой рейсовая скорость проходки?

2. По какому методу обрабатывают долота?

3.

 

Литература

1. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Заканчивание скважин: Учеб. пособие для

вузов. — М: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. — 670 с.

2. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы: Учеб. для вузов. — М.: Недра,1988. — 501 с.

3. Болденко Д.Ф., Болденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели. — М.:Недра,

1999. — 375 с

и газовых скважин: Учеб. для вузов. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. —679 с.

4. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Технология бурения нефтяных и газовых

скважин: Учеб. для вузов. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2001. — 679 с.

5..Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных

 

Лекция 13

Тема: Заканчивание скважин.

План: 1. Воздействие промывочной жидкости на продуктивный пласт.

2. Способы первичного вскрытия продуктивных пластов.

3. Технология опробования перспективных горизонтов.