Файл: Фоменко, Ф. Н. Бурение скважин электробуром.pdf

лота, обеспечивающей наибольшую проходку при заданных осевых нагрузках.

Если известны зависимости t= f (G) и v = f (G) при n = const и механическая скорость бурения в течение рейса остается неизмен­ ной (износ долота по опоре), можно определить осевую нагрузку, обеспечивающую максимальную проходку на долото. Для снятия зависимостей t — f (G, п) необходимы предварительные работы и статистическая обработка данных; зависимость v — f (G) можно снять в начале рейса, по которому должен быть выбран режим бу­ рения. На рис. 122 приведены зависимости t = f (п) и v = f (п), по­ лученные при отработке долот в кристаллическом фундаменте. Как

Рис. 122. Изменения механической скорости ѵ, времени пребывания долота на забое t и проходки на долото h от скорости вращения долота п (до­ лото У-295К, в интервале 3530—3800 м 6'=20 тс, и в интервале 3600—3685 м £?=26 тс).

выраженный максимум. Для нагрузки 20 тс максимальная про­ ходка при п = 360 н-380 об/мин, для нагрузки 26 тс — при п< <300 об/мин. Осевая нагрузка, соответствующая максимальной проходке на долото, является оптимальной при данной скорости вращения долота. Это справедливо, когда долото изнашивается по опоре при сохранившемся вооружении и, следовательно, неизмен­ ной механической скорости в течение рейса. Для других случаев, износа долота, когда механическая скорость снижается в процессе работы долота, этот метод неприменим.

Определим оптимальную осевую нагрузку GODT при износе во­ оружения и опоры долота. В этом случае механическая скорость

снижается по закону о=г>ое.-а< , а рейс заканчивается по износу опоры, т. е. когда начинают заклиниваться шарошки.

23»

Для определения G0nT и п необходимо учитывать как началь­ ную механическую скорость, так и ее изменение с течением вре­ мени в результате износа вооружения долота и находить такое их сочетание, при котором достигается максимальная рейсовая ско­ рость или минимальная стоимость 1 м проходки скважины.

Определим оптимальное значение осевой нагрузки для задан­ ной скорости вращения долота. Средняя за рейс механическая ско­ рость

Так как время пребывания долота на забое в зависимости от осевой нагрузки t = t0— ab, получим

(126)

Значения декремента а, зависящего от свойств металла зубьев долота, формы зубьев, конструкции долота, абразивности проходи­ мых горных пород, величины осевой нагрузки и скорости вращения долота необходимо определять опытным путем для намечаемых ти­ пов долот в конкретных условиях бурения, в том числе при наме­ чаемых G и п. В связи с тем, что величина а зависит как от свойств долота, так и от свойств породы, целесообразно предвари­ тельно оценить абразивность горных пород, слагающих разрез ме­ сторождения, пробурить специальную скважину долотами одного типа, принятыми за эталон для оценки абразивности.

Из опытных и теоретических работ следует, что при линейной зависимости начальной механической скорости v0 = kG зависимость пСр= / (G) имеет нелинейный характер, причем с увеличением G отношение Ѵсѵ/ѵ0 снижается [11]. Зная vcp=f (G) и t= f (G), из вы­ ражения пСрt = h можно определить значение осевой нагрузки, при которой достигается максимальная величина проходки

240

Оптимальную осевую нагрузку, соответствующую максимальной рейсовой скорости, можно определить, продифференцировав выра­ жение

Величины коэффициентов, входящих в формулу для ряда кон­ кретных условий, приведены ниже. При изменении условий они всегда могут быть определены опытным путем.

Экспериментальные работы по определению режимов бурения

Экспериментальными работами, выполненными лабораторией технологии электробурения на основе результатов проходки опор­ но-технологических скважин, было показано, что при постоянной осевой нагрузке изменение ско­

скорости вращения 224 об/мин редукторные электробуры обеспе­ чили режим бурения с высокими значениями осевых нагрузок (12— 17 тс). Это позволило улучшить показатели работы долот.

На рис. 123 приведена зависимость проходки на долото от ско­ рости вращения долота при одновременном повышении осевой на­ грузки. При бурении долотом 6ДИР-214 было получено аналогич­ ное изменение проходки. Переход с высокооборотного режима при низких осевых нагрузках на низкооборотный режим с высокими осевыми нагрузками позволил увеличить проходку на долото при

большей механической скорости. Применение долот ДИР-214 в сабунчинской свите позволило увеличить проходку на долото более чем в 2,5 раза при той же механической скорости, что и у шаро­ шечных долот Б-214МГЛ и Б-269С. Бурение долотами 6ДИР-214 в балаханской свите оказалось менее эффективным. Некоторое по­ вышение проходки на долото (на 40%) этими долотами было до­ стигнуто при снижении механической скорости в 2 раза; при этом рейсовые скорости были практически одинаковые.

Режим бурения, при котором осевая нагрузка повышается с по­ нижением скорости вращения, обусловливает практически постоян­ ную мощность на валу забойной машины. В связи с этим целесо­

V, м !ч

образно рассмотреть вопрос о рациональной реализации мощности двигателя при различной скорости враще­ ния.

Такая же разница в механической скорости при одинаковом уров­ не мощности наблюдается и на рис. 111, в, где механическая ско­ рость при 225 об/мин (кривые 1, 2) в 1,5 раза выше, чем при ско­ рости вращения 505 и 655 об/мин (кривые 3, 4).

На рис. 124 на основе показателей бурения при различных ско­ ростях вращения долота Б-269С приведена группа кривых изме­ нения механической скорости от скорости вращения при одинако­ вых уровнях мощности, реализуемых на долоте. Подобное семей­ ство кривых v=f (п), построенное по результатам стендовых работ, составлено В. В. Симоновым и Ф. Н. Потаповым [66].

Как видно из рис. 124, в диапазоне изменения скоростей вра­ щения долота от 300 до 700 об/мин и мощностей на долоте от 15 до 125 кВт при одинаковом уровне мощностей механическая ско­ рость возрастает с уменьшением скорости вращения долота.

Приведенные на рис. 111 зависимости изменения механической скорости бурения от мощности на долоте и на рис. 124 от скорости

242