Понятие о режимах бурения. Параметры режима бурения и Критерии его эффективности. Область их применения.

Режим бурения – под РБ понимаем зависящее от оператора (бурильщика) сочетание параметров, характеризующих технологический процесс бурения (т.е. то как ведется), влияющих на показатели бурения

(V-ть, S-ть и др.) и могут быть изменены в процессе одного долбления или для разных долблений.

 

· Параметры режима бурения:

1. G_д – нагрузка на долото, кН

2. n_д – частота вращения долота, об/мин

3. Qпж – расход в единицу времени очистного агента (л/с, м3/с)

4. Тип и параметры ПЖ.

 

· Критерии эффективности:

Производительность долота принято характеризовать длиной ствола скважины, пробуренного долотом до его полного износа. Этот показатель называется проходка на долото [H], м.

    Стойкость или долговечность долот, характеризуется временем механического бурения долотом до его полного износа [T].

    H/T=v_м – механическая скорость проходки (м/ч) – характеризует среднюю скорость разрушения горной породы.

    H_o=v_м/n_д – интенсивность разрушения горной породы.

 

        

 

Вопрос 1.34. Классификация режимов бурения. Определения. Отличительные особенности. Порядок разработки РБ.

В.С. Федоровым определены 3 режима бурения:

1. Скоростной режим бурения → гармоничное сочетание параметров режима бурения, обеспечивающее достижение наилучших количественных показателей (V-ть, S-ть – 1 место) и требуемых качественных показателей (Качество – 2 место) при отсутствии ограничений со стороны технической вооруженности БУ в их реализации.

2. Оптимальный или рациональный режим бурения → -//-// при наличии

ограничений -//-//-. Достигаются наилучшие ТЭП в данных условиях бурения.

3. Специальный режим бурения → для решения специальных задач: проходка в интервалах осложнений (осыпи и обвалы стенок скважины, поглощения ПЖ); минимальные искривления; максимальный выход керна, вскрытие ПП и т.п.

4. Опытные режимы бурения – опытно-промысловые испытания, единичный случай.

Порядок разработки режима бурения делится на 2 части:

1. Разработка собственно режима бурения (Параметры РБ).

2. Установление требований к технической характеристике узлов БУ

(средства обеспечения данного режима бурения), с учётом оценки основных характеристик горных пород (н-р, напряженного состояния).

 

1.18 Определение основных параметров режима бурения:

1. Выбор типа и основных технических свойств ПЖ. Или продувка.

 

Большое влияние dif -го давления, стремится к минимальной ρ_пж, вязкости, пластичности, содержанию песка, Ф. Оцениваем $. Система очистки → увеличивает V-ть до 1,5 раз. Многоступенчатость очистки (песко-, илоотделитель, центрифуга, выбросить, блок флокуляции): может быть не выгодна (например, кондуктор). (ПРОЕКТИРОВАНИЕ промывки скважин - раздел СНГС).

2. Нагрузка на долото

 

• Шарошечные долота:

 

𝐺_" = 𝐹_бJKL · 𝜎_тN0,5 ÷ 1,5 кН⁄мм → 𝑓(𝐷_долота)X

 

• Алмазные долота и ИСМ:

 

𝐺_" = 𝑞 · 𝐷_"; (𝑞 − 𝑑𝑖𝑓 − ый показатель справочник)

 

• Лопастные долота:

 

𝐺_" > 𝑓_оп · 𝜎_т но 𝐺_" ≤ 𝐹_бJKL · 𝜎_т.

 

3. Частота вращения: «n»

• низкооборотное бурение (ротор): n ≤ 90-120 об/мин

• при средних частотах вращения:

 

90 < 𝑛 ≤ 250 – ВЗД

 

250 < 𝑛 < 450 – редукторные турбобуры, электробуры

 

• высокооборотное бурение: 𝑛 ≥ 450 об/мин → трубобуры, улектробуры

 

 

Рис.49 Зависимость механической скорости бурения от частоты вращения ПРИ и нагрузки на долото.

𝐺"q > 𝐺"r > 𝐺"s

𝑛^t, 𝑛^tt – уменьшается эффект от ↑ «n»

кр кр

 

кр

𝑛^t < 𝑛

 

 

раб

 

< 𝑛^tt.

 

кр

Для алмазных долот и ИСМ 𝑉_м(𝑛) – линейная зависимость сохраняется при n

> 1000 об/мин, но F_тр => ↑ износ, ↑ температура → условия охлаждения (𝑄_пж).

4. Промывка или продувка: 𝑄_пж

 

• Выбирается исходя из 3-х условий:

 

1. Очистка забоя:

 

𝑄о.з. = 𝑞уз · 𝐹з;

 

удельных расход м^q⁄с · м^r (0,54 ÷ 0,65 м^q⁄с · м^r); площадь забоя.

2. Вынос шлама (подъём в КП):

 

𝑄в.ш. = 𝑉кп · 𝐹кп;

𝑉_кп = 1,2 𝑉_в; 𝑉_в = 0,3 ÷ 0,7 м/𝑐;

 

𝐹кп

= 0,785 }N𝐷_~

· 𝑘_Ä

Xr − 𝑑^r Å.

 

3.

н.тр.

Обеспечение работы Г3Д:

 

 

𝑄qÇ

 

 

= É𝑀";

𝑘_q

 

𝑀_" – крутящий момент на долоте.

 

𝑘_q – параметр 3Д.

 

• Выбираем наибольший расход ПЖ.

 

При роторном бурении – 𝑄_пж – «кашу маслом не испортить» → но $ + расчёт гидромониторного эффекта, при бурении алмазными долотами шлам мелкий => ↓ Q для о.з. и в.ш. + охлаждение долота (до 900℃ в зоне зубцов долота).

 

 

Рис.50 Зависимость механической скорости бурения от удельного

Расхода ПЖ.

На участке АВ: 1. Улучшается очистка 2. ↑ угнетающее давление.

 

Рис.51 Зависимость механической скорости от нагрузки на долото при

Разном расходе ПЖ.

𝑄удs > 𝑄удr > 𝑄удq

1, 2, 3 – ухудшается очистка забоя.

 

1’ и 4 - для благоприятного и неблагоприятного сочетания других факторов.

 

 

 

Рис.52 Зависимость механической скорости бурения от скорости истечения ПЖ из ПРИ

40-65 м/с для МС горных пород Более 100 м/с для тв. г.п.

• Влияние свойств ПЖ на V_м

Рис.53 Влияние различных технологических параметров ПЖ на механическую скорость бурения

1. Плотность ПЖ (𝜌)

2. Содержание твердой фазы в ПЖ (очистка ПЖ)

3. Смазочная способность ПЖ(СМ)

4. Показатель фильтрации ПЖ (Ф)

5. Условная вязкость ПЖ (УВ)