количество повреждений токоподвода. В менилитовых отложениях проходка алмазными долотами составила 123,5 м вместо 2,3 м, механическая скорость — 0,7 м/ч вместо 1 м/ч при бурении шаро шечными долотами.
В связи с этим объем электробурения с алмазными долотами на западе Украины неуклонно повышается и в 1966 г. составил 1692 м; в 1967 г. — 3435 м; в 1968 г. — 5014 м; в 1969 г. — 6238 м. С электробурами Э170 и Э164 используются долота диаметрами 188 и 212 мм. Поляницкие и менилитовые отложения в интервале 2000—3000 м представлены твердыми породами: аргиллитами, алевролитами, песчаниками, сланцами. Осевые нагрузки на долото составляют 5—7 и 7—В тс, скорость вращения — 680 об/мин, удельный вес раствора у= 1,26ч-1,44 гс/см3, расход его 22—25 л/с. Проходка отдельными долотами составляла 240—400 м: механиче ские скорости— 1,54—1,33 м/ч.
Средние показатели бурения электробурами с алмазными доло тами приведены в табл. 39.
Таблица 39
Средние показатели бурения алмазными долотами с электробурами на западе Украины в 1969 г.
|
Механическая скорость, м/ч
|
Проходка на
|
долото, м
|
Проходка за
|
рейс, м
|
Время буре ния одним долотом, ч
|
Время буре-
|
ния за рейс,
|
ч
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
|
Средний
межремонт
ный
период
электробура,
ч
Электробурение с ал |
0,94 |
115 |
65 |
121,4 |
68,8 |
96,3—3164 |
мазным долотом |
0,94 |
7,2 |
7,2 |
7,6 |
7,6 |
99 -3170 |
Турбороторное бурение |
трехшарошечными до |
|
|
|
|
|
|
лотами |
|
|
|
|
|
|
Максимальное межремонтное время работы электробура Э170 за рейс при бурении шарошечными долотами составило 97 ч, а при бурении алмазными долотами 232,25 ч, электробура Э164 при бу рении шарошечными долотами 39,75 ч, алмазными долотами 281 ч. Средний межремонтный период электробура Э170 равен 99 ч, а электробура Э164—96,3 ч.
В результате благоприятного сочетания жесткой характеристики электробура с особенностями работы алмазных долот было осво ено бурение глубоких скважин до 3000 м и получены хорошие тех нико-экономические показатели. При этом проводили исследования режимов бурения, главным образом по выявлению зависимости механической скорости бурения от осевой нагрузки и скорости вра щения долота, а также по определению энергетических показате лей работы долот [45].
Наличие разнополюсных электробуров Э170 и частотной уста новки дало возможность бурить при скоростях 330 и 900 об/мин
с осевыми нагрузками до 17 тс. Зависимость v = f (G) снимали при ступенчатом повышении G через каждые 5 мин. Нагрузка повыша-
Рис. 130. Изменение v —f(G) при бурении алмаз ными долотами МДИ-212М в различных породах
менилитовой |
свиты |
(интервал 2200—2600 м, за |
|
падная |
часть Украины): |
1—10 — различные по |
твердости пропластки (твердость |
пород |
возрастает с порядковым номером). |
лась вплоть до опрокидывания двигателя. При выявлении зависи
мости v = f (п) при каждой скорости вращения бурили |
1—2 ч. |
В результате |
анализа записей |
ѵ, и!о |
|
|
регистрирующих |
|
приборов |
по |
|
|
строены |
зависимости технологи |
|
|
|
ческих и |
энергетических |
показа |
|
|
|
телей от осевой нагрузки и ско |
|
|
|
рости вращения |
долота. |
|
|
|
|
|
На рис. 130 приведены зави |
|
|
|
симости |
v = f (G) |
для различных |
|
|
|
пропластков. Из |
рисунка видно, |
|
|
|
что механическая |
скорость |
воз |
|
|
|
растает |
пропорционально осевой |
|
|
|
нагрузке, |
причем |
угол |
наклона |
Рис. 131. |
Зависимость |
v = f(n) при |
кривых уменьшается по мере по |
бурении |
алмазными |
долотами |
вышения |
твердости |
пород. |
зави |
МДИ-212М2 в интервале бурения: |
На рис. 131 |
приведена |
/ — 2250—2300 м; 2 — 2400—2500 м. |
симость |
механической |
скорости |
|
|
|
от скорости вращения долота при бурении алмазным долотом раз личных пропластков менилитовой свиты с осевой нагрузкой 6 тс. Как видно из кривых, механическая скорость возрастает пропорцио нально скорости вращения во всем исследованном диапазоне.
На рис. 104 приведены зависимости вращающего момента от осевой нагрузки при бурении долотом МДИ-212М2 в различных
породах менилитовой свиты, причем, как видно из рисунка, угол наклона кривых, характеризующий удельный момент, уменьшается по мере возрастания твердости пород. Как и для шарошечных до лот, удельный момент убывает с повышением скорости вращения долота.
При удовлетворительных условиях промывки (22—24 л/с) по вышение механической скорости бурения алмазными долотами мо жет быть достигнуто путем повышения как осевой нагрузки, так и скорости вращения долота. Однако, если учесть, что энергоем
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кость бурения |
убывает |
с |
ростом |
скорости |
|
вращения долота, |
то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мощность |
выгоднее реализо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вать |
путем |
повышения ско |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рости |
|
вращения долота. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Удельный момент при бу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рении |
алмазным |
долотом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
указанном |
экспери |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
менте |
колебался |
от |
4,8 |
до |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 кгс-м/т |
при |
кратности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
крайних |
значений |
3,7, в |
то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
время как при бурении ана |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
логичных |
|
пород |
шарошеч |
|
У |
6 |
8 |
10 |
П |
|
14 16 £ , т |
ными |
|
долотами |
кратность |
|
|
крайних |
значений |
состав |
Рис. 132. Зависимость v=f ( G ) |
при бурении |
ляет всего 1,6. Таким обра |
алмазными |
|
долотами |
ND-23, |
|
FD-21 |
и |
зом, шарошечное долото ме |
МДТ-188С6 в интервале 3000—4000 м: |
и |
нее чувствительно |
к |
прохо |
ветственно; |
2 |
и |
4 — долото |
FD-21, |
«=680 |
димым |
породам. |
|
|
|
/ и |
3 — долото |
ND-23, «=680 |
и |
215 |
об/мин соот |
В дальнейшем |
опыт при |
215 |
об/мин |
соответственно; |
|
5 |
и |
6 — долото |
МДТ-188С6, |
«=680 |
и 215 |
об/мин |
соответственно. |
менения |
алмазных |
долот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
был |
распространен |
на |
во |
стоке Украины и Азербайджане. Причем на Востоке Украины ши роко были использованы долота ИСМ — с искусственными алма зами, при бурении, которыми также были получены хорошие тех нико-экономические результаты.
Одна из скважин треста Харьковнефтегазразведка была про бурена алмазными долотами различных типов: ND-23, FD-21, ТВ-21 фирмы «Американ колдсет корпорейшн» и МДТ-188С6 при высоких осевых нагрузках и недостаточной промывке (16—18л/с). По результатам экспериментального бурения при скоростях враще ния 215 и 680 об/мин построен ряд зависимостей показателей от параметров режима бурения.
Из рис. 132 видно, что наблюдается рост механической скоро
сти в |
диапазоне изменения осевых нагрузок |
до 10 тс при п = |
= 680 |
об/мин и 14—24 тс при п = 215 об/мин. |
Повышение механи |
ческой скорости бурения, как указывалось выше, объясняется жест кой характеристикой электробура. Нелинейный характер зависи
мости объясняется |
недостаточной промывкой. В |
этих условиях |
не наблюдается |
пропорционального увеличения |
механической |
скорости при повышении скорости вращения долота с 215 до 680 об/мин.
Повышение скорости вращения в 3,15 раза приводит к увеличе нию механической скорости при соответствующих осевых нагруз ках лишь в 2—2,5 раза.
Так как энергоемкость бурения алмазными долотами выгодно снижается с повышением скорости вращения долота, высокообо
|
|
|
ротное бурение |
(п = 680 об/мин) оказалось более эффективным, чем |
низкооборотное |
(лг= 215 об/мин). Это можно проследить по рис. 132. |
Для долота ND-23 при п = 680 об/мин механическая |
скорость |
3,5 м/ч достигается при G= 6 тс, а при л = 215 об/мин эта |
скорость |
Рис. 133. Зависимость перепада дав |
Рис. 134. Зависимость механической |
ления на алмазных долотах ND-23 и |
скорости бурения от перепада давле |
FD-21 от осевой нагрузки на долото |
ния на долоте ND-23 (л = 680 об/мин, |
/« = 680 об/мин, <3=16=19 л/с). |
|
|
Q —16 л/с). |
|
|
достигается лишь при 17 |
тс. Для |
долота |
МДТ-188С6 |
при |
п = |
= 680 об/мин механическая |
скорость |
1,9 м/ч |
достигается |
при |
G— |
= 4 тс, а при л = 215 об/мин при 16 тс. |
|
|
|
Состояние алмазов при всех указанных выше режимах было |
удовлетворительное. |
|
|
|
|
|
|
По рис. 132 легко проследить |
эффективность бурения |
в |
этих |
условиях с помощью двигателей с мягкой характеристикой. Если бурение начато при небольшой осевой нагрузке и скорости враще ния вала двигателя л = 680 об/мин, то механическая скорость бу дет находиться на кривой 1. При повышении осевой нагрузки пер воначально механическая скорость будет возрастать, но при даль нейшем повышении нагрузки и снижении скорости вращения вала до 215 об/мин механическая скорость переместится (по пунктир ной линии Г) на кривую 3. Таким образом, жесткая характери стика приводного двигателя более благоприятна для эффективной работы алмазного долота.
Известно, что создание высокомоментных забойных двигателей связано с большими трудностями. Для повышения вращающего момента (если не принимается специальных мер, например, реду цирование) необходимо пропорционально величине момента удли нять двигатель. Создание же высокооборотного двигателя при
