 |
Проектирование режима бурения
|
|
|
|
Под режимом бурения следует понимать сочетание параметров, которые влияют на показатели работы долота и которые бурильщик может оперативно изменять с поста управления.
К числу таких параметров относятся:
- осевая нагрузка на долото G 
- скорость вращения долота (или число оборотов в минуту) w;
- расход Q бурового насоса;
- качество промывочной жидкости.
Сочетание этих параметров, обеспечивающее достижение наилучших показателей работы данного долота с помощью данной буровой установки, называют режимом бурения. Режим бурения называют скоростным, если на данном этапе достигнуты наивысшие показатели работы долот и использованы более мощная буровая установка и другие более совершенные технические средства по сравнению с теми, которые применяются для массового бурения скважин на данной площади. Различают следующие виды режимов бурения:
- рациональный (оптимальный) – это режим бурения, параметры которого ограничиваются техническими возможностями бурового оборудования;
- форсированный (скоростной) – это режим бурения, при котором нет ограничений в техническом плане, а параметры выбираются в зависимости от прочности горных пород и при котором достигаются максимальная скорость бурения;
- специальный – это режим бурения, при котором параметры выбираются с учетом не количественных, а качественных показателей.
Осевая нагрузка на долото создается частью веса бурильной колоны. Под ее действием при вращательном движении происходит разрушение горных пород благодаря крутящему моменту. Влияние осевой нагрузки на механическую скорость зависит от характера разрушения породы.
С увеличением частоты вращения возрастают осевые нагрузки, обеспечивающие объемное разрушение, с другой стороны уменьшается эффективность единичного разрушения. Поэтому в зависимости от конкретных условий механическая скорость с ростом частоты вращения увеличивается или уменьшается.
|
|
|
При увеличении расхода промывочной жидкости механическая скорость возрастает до определенного предела при постоянных других параметрах бурения, а затем стабилизируется.
Влияние качества раствора имеет более сложный характер – с увеличением вязкости промывочной жидкости она приобретает способность удалять более крупный шлам, однако это способствует увеличению плотности бурового раствора, что влечет за собой увеличение давление на забой и повышение гидравлических сопротивлений. Наилучшие показатели бурения достигаются при применении растворов малой плотности и вязкости с улучшением очистки путем увеличения расхода промывочной жидкости.
При турбинном способе бурения изменение одного параметра вызывает автоматически изменение других. Так, при увеличении осевой нагрузки снижается скорость вращения долота. Если увеличить расход промывочной жидкости, соответственно возрастает скорость вращения долота.
Механическая скорость проходки при увеличении осевой нагрузки и неизменной скорости вращения долота растет быстрее, чем при увеличении скорости вращения долота и постоянной осевой нагрузке. Мощность на долоте линейно зависит от скорости вращения и осевой нагрузки: отсюда следует, что форсировать режим бурения выгоднее путем повышения осевой нагрузки на долото и снижением скорости вращения долота, так как при этом уменьшается удельная объемная работа разрушения и замедляется износ вооружения и опор долота. При больших осевых нагрузках возможна остановка турбобура. На характер изменения скорости проходки с ростом гидростатического давления помимо увеличения твердости породы влияют и другие факторы. Одним из основных факторов является разность между давлением столба жидкости в скважине и поровым давлением в разбуриваемой породе. Чем больше эта разность, тем больше сила, прижимающая выбуренные частицы к породе, тем труднее удалить их с забоя и, следовательно, приходится затрачивать больше энергии на их измельчение. Особенно резко падает механическая скорость проходки при увеличении разности между давлением промывочной жидкости и поровым давлением до 7-10 МПа. Отсюда следует, что при бурении необходимо стремится к поддержанию равновесия между поровым давлением в разбуриваемой породе и давлением столба промывочной жидкости путем соответствующего регулирования плотности последней.
|
|
|
Особенностью роторного способа бурения является возможность индивидуального изменения любого параметра, при этом остальные параметры не изменяются. Оптимальное сочетание пока может быть найдено только эмпирически, путем изменения каждого из параметров режима. Определяющим параметром режима, в наибольшей степени влияющим на эффективность разрушения породы, является осевая нагрузка на долото. Величина ее зависит от твердости породы и площади контакта долота с породой.
Для роторного бурения специфичным является зависимость сочетания осевой нагрузки и скорости вращения не только от механических свойств породы, прочности и долговечности самого долота, но и от прочности и жесткости бурильной колонны. С увеличением осевой нагрузки возрастает напряжение сжатия в нижней части бурильной колонны и изгиба, а с повышением скорости вращения – напряжение изгиба и частота продольных, а также крутильных колебаний, что может ускорить разрушение бурильных труб и особенно резьбовых соединений. Для безопасности работы обычно при увеличении осевой нагрузки снижают скорость вращения долота. Основным фактором при выборе скорости вращения долота является характер ее влияния на величину проходки за рейс. Параметры режима бурения по интервалам проводки проектируемой скважины представлены и таблице 10.
Таблица 10. – Параметры режима бурения
| Интервал бурения, м | Расход промывочной жидкости, л/с | Промывочная жидкость | Нагрузка на долото, кН |
| 0-450 | Глинистый раствор | 5,4 - 84,3 | |
| 450-1140 | 62 - 92 | ||
| 1140-2280 | 84 - 105 | ||
| 2280-2550 | 92 - 111 |
ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА
|
|
|
Выбор долот
На основании изучения геологического материала, а также данных о работе долот и параметров режима бурения на данной площади, производится ориентировочный выбор типов долот для литологических однородных интервалов. Долота выбираются в соответствии с крепостью пород и промысловыми данными об эффективности работы тех или иных видов долот по стратиграфическим горизонтам. Спущенное в скважину долото стремятся обработать в таких значениях параметров режима бурения и бурить им столько времени, чтобы обеспечить максимальную рейсовую скорость и по возможности минимальную стоимость одного метра проходки. Для оценки долот при бурении скважин пользуются следующими показателями:
- рейсовая скорость проходки Vp, измеряемая числом метров за один рейс, отнесенных по времени механического бурения плюс время, затраченное на подъем инструмента, замену долота, подготовительные работы, спуск и наращивание инструмента в процессе бурения, м/ч
- механическая скорость проходки Vм, измеряемая долотом в течение одного часа работы на забое,ч.
- время пребывания долота на забое, ч
- проходка за один рейс, м.
Всего для проводки проектируемой скважины используется 9 долот:
- диаметром 393,7 мм- 1 шт.;
- III 295,3 С - Г Н У R58 – 1,49 шт.;
- III 215,9 М З - Г В R155 – 0,55 шт.;
- III 215,9 С-ГВУ R190 – 3,32 шт.;
- III 215,9 МЗ-ГВ R206 – 2,63 шт.
|
|
|
