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

нагрузках, изменяющихся от 0 до 22 тс с использованием УБТ и без них. При разных режимах бурения были зафиксированы вибрации и динамика осевой нагрузки.

28

записей, частота вибраций составляет 150—200 Гц при амплитуде до 0,2 мм.

Без применения УБТ вибрации колонны увеличиваются. Так, на рис. 4, г приведена запись вибраций бурильной колонны и ди­ намики осевой нагрузки при бурении скв. 351. Вибрации достигают 0,6 мм при частоте 18 Гц.

При использовании высокооборотного электробура Э170-8 (680 об/мин) и одном и том же уровне вибраций динамика осевой нагрузки в процессе бурения с использованием УБТ значительно большая, чем без них. Так, при амплитуде перемещений /і —0,5 мм при бурении без использования УБТ амплитуда колебаний осевой нагрузки составляет всего лишь 1—2 тс, а при бурении с использо­ ванием УБТ амплитуда составляет 3—21 тс.

При бурении редукторным электробуром (п = 165 об/мин) с ис­ пользованием УБТ и долота 190-К был проведен цикл исследова­ ний со ступенчатым повышением и понижением осевой нагрузки.

Характерная запись вибраций и осевой забойной нагрузки по­ казана на рис. 5, а. Частота перемещений почти во всем диапазоне осевой нагрузки составляет 40—46 Гц при амплитуде 0,2—0,4 мм, увеличивающейся с повышением осевой нагрузки. В этом режиме работы долота лебедка была заторможена и продолжалось буре­ ние с регистрацией величины забойной осевой нагрузки и вибра­ ций. Когда осевая нагрузка снизилась до 7 тс, возникли сильные вибрации с амплитудой перемещений 0,9 мм и частотой 4,5 Гц, при соответствующем периодическом изменении осевой нагрузки в пре­ делах 3—13 тс (рис. 5, г). В связи с плавными изменениями на­ грузки изменение мощности двигателя было незначительным. Это, видимо, можно объяснить резонансным раскачиванием низа ко­ лонны бурильных труб.

Нами рассмотрены различные случаи вибраций и динамики осевой нагрузки, которые наблюдались при различных режимах бурения в разных геологических условиях. Все возможные в раз­ личных условиях бурения режимы вибраций и динамики осевой нагрузки, конечно, еще не выявлены.

Для выяснения наиболее тяжелых условий работы электробура целесообразно рассмотреть аварийный режим его работы — буре­ ние после оставления двух шарошек долота (рис. 5, б) и разбури­ вание штыревым долотом двух оставленных шарошек (рис. 5, в).

29

Таблица 5

Динамика осевых нагрузок, амплитуда и частота вибраций при ступенчатом повышении осевых нагрузок и при работе долота на забое с заторможенной лебедкой (турнейский горизонт скв. 351,

G3a6-

Начало разбуривания шарошек сопровождалось колебаниями

щений достигала 0,6 мм.

Резкое возрастание G3a6 приводит к мгновенному повышению мощности, что видно из кривой изменения мощности (рис. 5, в).

Из осциллограммы видно, что двигатель развивает мощность, соответствующую моменту сопротивления на долоте, через 1/50 с.

30

В результате проведенных исследований стали известны для указанных условий характер колебаний осевых нагрузок, ампли­ туды и частоты вибраций, что важно для расчета деталей и узлов

Рис. 5. Запись вибраций бурильной колонны и динамики осевой нагрузки над электробуром (крепкие породы турнейского горизонта, скв. 351, п=165 об/мин):

1—4 — то же, что и на рис. 4.

а — без использования УБТ, осевая нагрузка 18—19 тс; б — с исполь­ зованием 25 м УБТ через несколько секунд после потери двух шаро­ шек зубчатого трехшарошечного долота; в — с использованием 25 м УБТ в процессе разбуривания штыревым трехшарошечным долотом оставленных двух шарошек; г — без использования УБТ в процессе работы долота на забое, когда среднее значение осевой нагрузки

снизилось до б тс.

электробура. Максимальные осевые нагрузки при динамических изменениях значительно превышают статические. В некоторых слу­ чаях максимальные динамические осевые нагрузки при нормальном

31

процессе бурения превышают статические в 2 раза, а в ава­ рийном режиме (при потере шарошек и их разбуривании) нагрузки могут достигать 25 тс в течение 1/100 с. Причем удары большей

„ 3п |-г

или меньшей силы происходят периодически с частотой -ед-. Про­

должительность разбуривания шарошек, как установлено записью, может длиться два рейса. Временами шарошки могут подниматься над забоем, при этом наблюдается нормальный режим.

Вращающий момент, скорость вращения, мощность электробура

Вопрос о величинах мощности, вращающего момента и скоро­ сти вращения, необходимых для эффективной работы долота, всегда был одним из основных при бурении глубоких скважин. В начале развития электробурения параметры электробура были определены ориентировочно, исходя из опыта роторного и турбин­ ного бурения.

32