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

сохранении величины вращающего момента не представляет таких трудностей.

Учитывая все сказанное, можно сделать вывод о целесообраз­ ности бурения алмазными долотами на повышенных скоростях вращения долота.

Более высокая механическая скорость при бурении долотами ND-23, предназначенными для пород средней крепости, объясня­ ется не только конструкцией и размещением алмазов, но и повы­ шенным перепадом давления Ар на долоте, определяющим лучшую очистку забоя от выбуренной породы.

По крупности алмазов и оснащению рабочих элементов долото МДТ-188С6 аналогично долоту ND-23, однако перепад давления на долоте ND-23 составляет примерно 50 кгс/см2, а на долоте МДТ-188С6 примерно 5 кгс/см2. Создание больших перепадов давле­ ния в месте контакта долота с забоем, по-видимому, способствует проникновению бурового раствора под матрицу, в зону расположе­ ния алмазов. Большие скорости течения жидкости обусловливают не только лучшую очистку забоя и связанное с этим повышение механической скорости бурения, но и лучшее охлаждение алмазов.

Перепад давления определяли по разности давления в стояке при бурении и при долоте, приподнятом на 2 м над забоем.

Интересно отметить, что величина перепада давления зависит от осевой нагрузки (рис. 133), и определяется зазором между мат­ рицей и породой, т. е. размерами алмазов и глубиной их внедрения в породу.

Зависимости v = f (Ар) приведены на рис. 134. При линейной зависимости v= f (G), которая обычно наблюдается при удовлетво­ рительной промывке, зависимость Ар от G должна быть степенной

(Ар (г) — зависимость распределения перепада давлению вдоль ра­ диуса долота; F — торцовая площадь долота).

Подъемная сила уменьшает результирующую осевую нагрузку на долото. Таким образом, ѵ зависит от осевой нагрузки, скорости вращения, мощности на долоте, количества бурового раствора и пе­ репада давления в каналах, образуемых при контакте долота с за­ боем. Оценка влияния перечисленных факторов необходима для установления взаимосвязи между механической скоростью, изно­ сом долота и эффективностью бурения.

При бурении алмазными долотами скв. 113 на карадагском ме­ сторождении была получена низкая механическая скорость —

252

0,3 м/ч. Анализ записей параметров бурения позволил установить причину неэффективности бурения алмазными долотами в данном случае. Из рассмотрения записи мощности, забираемой электро­ буром, следует, что двигатель загружался неравномерно. Мощ­ ность его периодически колебалась в пределах от величины холо­ стого хода до полной и не была стабильной, как это вообще харак­ терно для алмазного бурения (рис. 135). Такая специфика работы двигателя объясняется зависанием бурильной колонны, что отри­ цательно влияет на равномерность загрузки двигателя.

Рис. 135. Записи мощности при бурении алмазным долотом МДТ-212М2:

В процессе бурения с G= 5 тс по индикатору веса при отсутст­ вии выработки забоя ротором проворачивали бурильную колонну. Моменту времени, предшествующему провороту, на кривой мощ­ ности соответствует участок записи, свидетельствующий о работе двигателя электробура на холостом ходу. Моменту проворота со­ ответствует участок резкого увеличения мощности, после которого наблюдается уменьшение ее до значений холостого хода.

В отдельных случаях увеличение мощности при провороте ко­ лонны ротором приводит к опрокидыванию двигателя, что опреде­ ляет относительно невысокий уровень осевой нагрузки по индика­ тору веса. При очередном провороте колонны, который осуществ­ лялся через 1 мин, процесс повторяется. Следовательно, углубле­ ние скважины происходило только в тот период, когда электробур

253

был загружен. В данном случае это время составляло 20—30% об­ щего времени между проворотами, в остальное время долото на забое не работало. Этим и объясняется низкое значение механи­ ческой скорости бурения.

Таким образом, для эффективного бурения необходимо обеспе­ чить постоянную осевую нагрузку на долото, что можно сделать непрерывным вращением бурильных труб с п = 5=15 об/мин и при­ менением автоматического регулятора подачи долота. Такая ско­ рость вращения колонны достаточна для снятия зависаний, в то же время она обеспечивает минимальные центробежные силы, воз­ никающие в кабельных секциях при вращении труб, минимум за­ траты мощности на вращение и минимальный износ труб. Для про­ верки этого вывода бурение алмазными долотами с редукторным электробуром было проведено при непрерывном вращении колонны.

рение с редукторным электробуром проводилось при значительно

в глинах и аргиллитах на месторождениях Украины при скорости вращения долота 680 об/мин получен значительный рост показа­ телей по сравнению с бурением электробуром с промывкой буро­ вым раствором (табл. 40).

Учитывая, что при бурении скв. 647 электробуром со скоростью вращения долота 680 об/мин и осевой нагрузке 12 тс шарошки до­ лот в большинстве случаев заклинивались, и на их поверхности по­ являлись цвета побежалости, а также принимая во внимание, что при роторном бурении достигались более высокие проходки на до­ лото, был применен тихоходный электробур Э250-16, скорость вра­ щения вала которого я = 335 об/мин. С этим электробуром при осе­ вой нагрузке 12 тс на долото была достигнута средняя механиче­ ская скорость 28,8 м/ч, причем износ опоры и вооружения долота был незначительным [76].

В табл. 41 приведены технологические и энергетические данные бурения ряда интервалов скв. 624.

Согласно приведенным данным на 1 м3 выбуренной породы рас­ ходуется 20—30 кВт • ч энергии, в то время как при бурении с про­ мывкой на 1 мъ выбуренной породы расходуется 200—300 кВт-ч. Интересно, что 295-мм долото в данном геологическом разрезе из­ нашивается после 600—900 кВт-ч независимо от рода агента, при­ меняемого для выноса выбуренной породы. При бурении с продув­ кой при таком расходе энергии обеспечивается проходка 400 м, а при бурении с промывкой — всего 40 м.

254

255

Таблица 41

Технологические и энергетические показатели бурения некоторых интервалов скв. 624 с продувкой воздухом

Из приведенных данных следует, что расход энергии йа еди­ ницу объема выбуренной породы при бурении с продувной во столько раз меньше по сравнению бурением с промывкой, во сколько

виях мощность двигателя используется неудовлетворительно. По­ этому при бурении с продувкой и высокой механической скорости целесообразно применять автоматическую подачу долота.

В процессе бурения роторным способом с продувкой воздухом из-за повышенного коэффициента трения в условиях Прикарпатья при значительном отклонении скважины от вертикали наблюда­ лись многочисленные поломки бурильных труб (до 26 на 1100 м проходки).

256