Файл: Царицын В.В. Бурение шарошечными долотами.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.04.2024

Просмотров: 96

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Окончание процесса бурения шарошечными долота­ ми при L ~ (0,3 ч- 0,4) Lu объясняется, как уже ука­ зывалось, тем, что дальнейший процесс разрушения горной породы происходит (ср > 1) в основном за счет

Рис. 38. Изменение параметров за

Рис. 39. Изменение параметров за

долбление (в интервале 570—628 м):

долбление (в интервале 375—433.и):

/ — проходки А; 2 — механической ско-

1 — проходки h; 2 — механической ско­

рости Z.T; —рейсовой скорости Lpeftc.

рости L T\ 3 —рейсовой скорости /-рейс.

повышенного развития в ней трещин, микротрещин и истирания, т. е, без скалывания элементов горной по­ роды.

Таким образом, средняя эффективная механическая скорость бурения

U , = +- ° f 7L° = 0,68 L0.

(61)

Учитывая, что 80—90% долот имеют долговечность опор ниже долговечности рабочей поверхности, подъем

88

долота следует производить при достижении механи­ ческой скоростью 30—40% от первоначального ее значения. Указанная недоработка рабочей поверхности (зубьев) в некоторой степени компенсирует разницу в долговечности рабочих и опорных элементов долота и способствует снижению аварийности.

Кроме указанных методов, работоспособность долот определяют по максимуму произведения Lh, где h— проходка долотом с начала долбления.

Указанный метод удобен тем, что позволяет в про­ изводственных условиях (без особых вычислений) оп­ ределять максимум произведения Lh и тем самым на­ ходить рациональное время пребывания долота на забое, которое, как правило, совпадает с временем, опреде­ ленным по максимуму рейсовой скорости.

При определении путей повышения эффективности работы шарошечных долот в последние годы уделяется больше внимания увеличению механической скорости бурения. Что же касается проходки на долото, то она, в частности по Долинскому нефтяному месторож­ дению, даже уменьшилась. Это объясняется прежде всего увеличением глубины скважин, применением в ряде случаев долот с несоответствующим буримой по­ роде профилем зубьев, а также стремлением совершен­ ствовать буровые долота в направлении получения вы­ соких механических скоростей бурения.

Таким образом, увеличение только механической скорости не может служить обобщенным критерием эффективности работы долот. Только при определен­ ном сочетании механической скорости и проходки на долото возможно решение поставленной задачи. Это подтверждает практика применения алмазных долот 14], когда получают значительный выигрыш в эффек­ тивности их применения за счет увеличения проходки

89


на каждое долото, несмотря на низкие скорости бу­ рения.

Например, в условиях бурения эоценовых отложе­ ний Долинского месторождения (глубина 2500—2800 м) проходка на шарошечное долото № 8 составляет 3—4 м при механической скорости бурения 0,7—1,4 м/ч. Ал­ мазное долото в тех же условиях проходит (опытные долбления) 26—29 м при механической скорости 0,5— 0,7 м/ч.

Увеличение проходки на долото сокращает время на вспомогательные операции, связанные с частой за­ меной долот, и способствует повышению технической скорости бурения. При этом, безусловно, следует учи­ тывать условия бурения и в первую очередь глубину скважины.

Так как глубина скважин непрерывно растет, эф­ фективность работы долот необходимо повышать, уве­ личивая проходки на долото (при соответствующих скоростях бурения), что может быть достигнуто при дифференцированном подходе к выбору типа, модели и качества долота.

ОЧИСТКА ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ ОТ ШЛАМА

Эффективность разрушения горной породы больше, когда выбуренная порода своевременно удаляется с забоя, так как эта порода оказывает дополнительное сопротивление долоту. Степень очистки забоя, как известно, зависит от качества промывочной жидкости; количества жидкости, подводимой на единицу площади забоя скважины; скорости истечения потока жидкости из отверстий долота; расположения этих отверстий по

отношению к шарошкам и забою скважины.

В качестве промывочного агента используются гли­ нистые растворы на водяной и нефтяной основе, вода, воздух или газ. Все они по своим физическим свой­ ствам отличаются друг от друга.

Специальными исследованиями [30] установлено, что относительная способность промывочных жидкостей к удалению шлама из-под долота определяется их физико-механическими свойствами (табл. 11).

Таблица 11

 

 

 

 

Утяже­

 

Рас­

 

 

 

 

ленный

 

Промывочная жидкость

 

Вода

баритом

Нефть

твор из

 

глинис­

бетони-

 

 

 

 

тый рас­

 

товой

 

 

 

 

твор

 

глины

Относительная

очистная

способ­

1

0,75

0,75

0,39

ность жидкости

количество

жидко­

Относительное

1

1,35

1,76

2,65

сти , необходимое для удаления шлама

Приведенные данные показывают, что очистная способность промывочной жидкости зависит в большей мере от вязкости, чем от удельного веса. С другой стороны, чем больше удельный вес промывочной жид­ кости, тем больше гидростатическое давление на забой скважины. Как уже указывалось, одной из причин, объясняющих снижение эффективности разрушения пород буровым инструментом, является ухудшение буримости глубоко залегающих пород под влиянием гидростатического столба промывочной жидкости. Ис­ следования [39, 40, 41], проведенные в лабораторных условиях на специально созданном стенде, в котором разбуривались под высоким давлением образцы раз­ личных по крепости пород, показали, что увеличение гидростатического давления значительно влияет на


механическую скорость бурения.

Зависимости механи­

ческой скорости бурения от давления воды

в

камере

стенда (рис.

40) при бурении различных пород долотом

 

 

 

 

IV4" на постоянном режи­

 

 

 

 

ме показывают, что изме­

 

 

 

 

нение

 

механической

ско­

 

 

 

 

рости бурения весьма за­

 

 

 

 

метно в начальный период

 

 

 

 

повышения давления.

 

 

 

 

 

Для каждой породы су­

 

 

 

 

ществует критическое зна­

 

 

 

 

чение давления, после ко­

 

 

 

 

торого

влияние

его

на

 

 

 

 

механическую скорость бу­

 

 

 

 

рения мало заметно. Ве­

 

 

 

 

личина

критического дав­

 

 

 

 

ления тем больше, чем

 

 

 

 

выше

буримость

породы

 

 

 

 

при

атмосферном

давле­

 

 

 

 

нии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

давлениях выше

 

 

 

 

критических

разность в

 

 

 

 

значениях

механической

136

20І

 

 

скорости бурения

в

раз-

272Рг,кг!тг личных

по физико-механи-

Рис. 40. Изменение механичес

ческим свойствам породах

кой скорости L

от гидростати­

значительно

сокращается.

ческого давления РТ (Р0= 454кг,

Так,

если при

атмосфер­

поб = 50 об/мин:)

 

 

1 и 2—сланцы; 3—известняк; 4—пес­

ном

давлении

механиче­

чаник; 5 — базальт; 6 — доломит.

 

ская скорость изменяется

шение равно 8,1),

 

 

с 0,175 до 1,42 м/ч (отно­

то при давлении выше критического

значение механической

скорости

бурения

находится

в пределах 0,13 — 0,353

м/ч (отношение

равно

2,7).

92


Анализ промысловых материалов по проводке 52 скважин на Долинской площади (1960 и 1961 гг.) позволяет определить влияние гидростатического дав­ ления и вязкости промывочной жидкости на механи­ ческую скорость бурения и проходку на долото при бурении в различных породах.

Рис. 41. Изменение проходки (а) и механической скорости (б) за долбление в зависимости от удельного веса глинистого раство­ ра при бурении роторным способом (п^ = 120 об/мин) верхнеме-

нилитовых отложений:

І — вязкость глинистого раствора Т =60 -г 80 сек', 2 — вязкость глинистого раствора Г > 120 сек.

Зависимость проходки на долото и механической скорости бурения за долбление от удельного веса глинистого раствора при бурении роторным способом верхнеменилитовой свиты (в интервале 2400—2700 м) долотом 2В-8С при осевой нагрузке 10—12 т , расходе промывочной жидкости 22—25 л/сек и водоотдаче 10—12 см3/30 мин (рис. 41) показывает, что:

а) с увеличением удельного веса глинистого рас­ твора проходка на долото и механическая скорость бурения значительно уменьшаются, причем в области более высоких удельных весов интенсивность умень-

93


шения эффективности разрушения горных пород замед-

ляется. Так, если при увеличении удельного

веса гли­

нистого

раствора с

1,25 до

1,35 г/см3 проходка на

долото уменьшается

примерно в 1,6—1,65 раза, то при

увеличении удельного веса с

1,35 до 1,45 г/слі3 — всего

 

 

 

в 1,25—1,3

раза;

 

 

 

б)

интенсивность

 

 

 

уменьшения

механиче­

 

 

 

ской

скорости

бурения

 

 

 

и проходки

на

долото

 

 

 

неодинакова.

Если при

 

 

 

увеличении

удельного

 

 

 

веса

с 1,25-до 1,55 г/см?

 

 

 

проходка

на

 

долото

 

 

 

уменьшилась более чем

 

 

 

в 2

раза, то механиче­

 

 

 

ская скорость бурения-

 

 

 

всего в 1,3 раза;

Рис. 42. Изменение проходки (а)

в)

для

глинистых

и механической скорости (б) за

растворов меньшей вяз­

долбление в зависимости от гидро­

кости показатели работы

статического давления при бурении

долота

более

высокие.

роторным

способом

ВЫГОДСКОЙ

свиты.

 

 

Увеличение

вязкости в

 

 

 

2 раза

сопровождается

уменьшением проходки за рейс в 1,15—1,25 раза и сред­ ней механической скорости бурения в 1,05—1,15раза. При этом для малых удельных весов характерно более заметное влияние вязкости промывочной жидкости.

Влияние

гидростатического давления

(рис.

42) на

проходку при бурении роторным способом

долотами

2В-8С, удельном весе глинистого

раствора

1,15—

1,45 г/см3, вязкости

120 сек

по СПВ-5

и водоотдаче

6—8 см3/30

мин более заметное, чем на механическую

скорость бурения.

Заметим,

однако,

что

указанная

94