 |
Особенности оснащения бурильной колонны
|
|
|
|
При бурении скважин с очисткой забоя пеной в состав бурильной колонны включают обратные клапаны, один из которых устанавливают ниже ведущей трубы над верхней свечой, другой над долотом или колонковой трубой. При бурении скважин, глубиной свыше 1000 м в середине колонны необходимо устанавливать промежуточные клапаны для сокращения затрат времени на подъем колонны бурильных труб (рис.)
Обратные клапаны предназначены для поддержания давления в бурильной колонне при остановке дожимного насоса, предотвращения выброса в буровое здание ГЖС и пластовых вод, находящихся под высоким давлением, при наращивании инструмента и спуско-подъемных операциях, а также для предотвращения зашламования промывочных каналов долота или колонковой трубы. Обратный клапан обеспечивает безопасность труда обслуживающего персонала и охрану окружающей среды от загрязнения химреагентами.
За рубежом используют обратные клапаны, серийно изготавливаемые фирмами «Амоко Продакшн Ко» и «Дайна-Дрилл». На рис. приведены обратные клапаны с гильзовым затвором (а) и тарельчатый (б).
Скважины разгерметизируют при наращивании инструмента в процессе бурения (частично) и проведении спуско-подъемных операций (полностью). Частичная разгерметизация включает разгерметизацию поверхностной обвязки устья скважины (манифольда) и бурильных труб, расположенных над верхним обратным клапаном; полная – разгерметизацию манифольда и бурильной колонны. Поверхностную обвязку разгерметизируют, открыв промывочный кран в распределительном узле манифольда. Разгерметизацию бурильной колонны проводят в несколько этапов в зависимости от числа обратных клапанов в ее составе. Колонны труб на всех этапах разгерметизируют через обратный клапан, открыв запорный элемент с помощью дополнительного приспособления.
|
|
|
Приспособление для разгерметизации бурильной колонны конструкции Норильской КГРЭ (рис.) состоит из корпуса 3, толкателя 1 и быстроразъемного соединения 2. В корпусе на одном конце нарезана наружная резьба 3-50, а на другом – просверлено центральное отверстие и нарезана резьба. В корпусе на резьбе установлен толкатель 1, который при вращении перемещается в осевом направлении.
Для проведения разгерметизации колонны труб в корпус обратного клапана ввинчивают дополнительное приспособление, к которому посредством быстроразъемного устройства присоединяют отводной шланг. После установки приспособления толкатель поворачивают в направлении по часовой стрелке до тех пор, пока полностью не откроются запорный элемент обратного клапана и канал для отвода потока ГЖС в приемную емкость.
Поскольку воздух, находящийся в пене под давлением, связан ее вязкими пленками, процесс разгерметизации происходит крайне медленно. С увеличением глубины скважины время на резгерметизацию колонны после каждого рейса возрастает по прямолинейной зависимости и составляет в общем балансе рабочего времени значительную долю. Для того, чтобы сократить затраты времени на разгерметизацию, на практике принято за несколько минут до окончания рейса выключать дозирующий насос и продолжать бурение, подавая в скважину только воздух через КДУ до полного удаления газожидкостной смеси из бурильной колонны. Иногда для этой операции используют техническую воду.
При бурении скважин глубиной до 150-200 м с очисткой забоя туманом, пеной или аэрированными растворами обратные клапаны в большинстве случаев не применяют.
Наращивание инструмента, спуск и подъем бурильной колонны
Перед наращиванием инструмента бурильную колонну поднимают с забоя и ставят на подкладную вилку труборазворота РТ-1200М. Оборудование выключают в следующем порядке: дожимной и дозировочный насосы, компрессор. Затем пену из поверхностной обвязки и части колонны до верхнего клапана через открытый промывочный кран сбрасывают в приемную емкость. После снятия давления в нагнетательной линии колонну наращивают, закрывают промывочный кран, включают компрессор, дозировочный и дожимной насосы, и при появлении на устье скважины непрерывного потока пены бурильную колонну спускают и начинают бурение.
|
|
|
Перед подъемом бурильной колонны выполняют те же операции, что и при наращивании инструмента. Затем колонну поднимают до верхнего обратного клапана, на него навинчивают приспособление для разгерметизации и закрепляют отводной шланг, который спускают в приемную емкость и крепят; отжимной шток приспособления проворачивают в правую сторону, клапан открывают и разгерметизируют колонну до промежуточного клапана. По истечении пены из отводного шланга и уравновешивания давления с атмосферным приспособление для разгерметизации снимают, колонну поднимают до следующего обратного клапана, и операции по разгерметизации бурильной колонны повторяют до полного подъема бурового снаряда.
Спуск бурового снаряда проводят в обратном порядке и на последнюю свечу навинчивают верхний обратный клапан. После установки бурильной колонны на подкладную вилку РТ-1200М буровой станок подводят к устью скважины, на ведущую трубу надевают сначала металлическое кольцо герметизатора, затем набор уплотнительных манжет и ведущую трубу навинчивают на снаряд. Снаряд поднимают лебедкой станка, убирают подкладную вилку, в корпус герметизатора устанавливают набор манжет и фиксируют их при помощи металлического кольца в специальных Г-образных прорезях для предотвращения их выброса во время бурения.
При небольших глубинах скважины после спуска бурильной колонны или наращивания инструмента процесс бурения начинают при появлении на устье скважины стабильного потока пены. При больших глубинах процесс восстановления циркуляции длителен, и ждать выхода пены на поверхность нецелесообразно. Установлено, что давление в нагнетательной линии при бурении ниже, чем при заполнении скважины пеной после спуска снаряда, что связано с противодавлением и подъемом в кольцевом канале скважинных вод. Поэтому при большой глубине скважины можно начинать процесс бурения, как только давление на манометре начинает падать, приближаясь к рабочему, что свидетельствует о выходе пены из-под торца породоразрушающего инструмента.
|
|
|
Для снижения затрат времени на заполнение бурильной колоны и скважины пеной в поверхностную обвязку включают иногда в качестве накопителя ресивер, в котором пена накапливается в процессе спуско-подъемных операций. По окончании спуска инструмента пену из накопителя подают в скважину, одновременно включая КДУ. После восстановления циркуляции накопитель отключают.
Породоразрушающий инструмент и режим бурения
При бурении скважины с использованием пены применяют серийно выпускаемые долота, твердосплавные и алмазные коронки. Выбор породоразрушающего инструмента зависит от твердости, абразивности и трещиноватости горных пород. Учитывая, что шарошечные долота и твердосплавные коронки имеют развитую промывочную систему и в процессе бурения редко перегреваются, их следует выбирать по критерию механической скорости. Алмазные коронки должны обеспечивать при бурении достижение максимальной механической скорости без перегрева матрицы и алмазов, поэтому при прочих равных условиях при выборе алмазных коронок необходимо отдавать предпочтение конструкциям с развитой системой промывочных каналов и более крупными алмазами.
Параметры режима алмазного бурения снарядами со съемными керноприемниками ССК-59 и одинарными колонковыми наборами, отработанные ВИТРом на месторождениях Северо-Востока, приведены в табл.
В соответствии с литологическими особенностями геологического разреза бурение с пеной велось на частотах вращения 340-800 мин-1, более высоких, чем при бурении с водно-солевым раствором (254-460 мин-1).
Скважины промывали газожидкостной смесью со степенью аэрации a=58-200 в зависимости от условий бурения. Так, при бурении в интенсивно трещиноватых, слабосцементированных породах использовали пену со степенью аэрации
a = 100…200 (подача воздуха – Qг = 0,8…1,0 м3/мин, раствора ПАВ – Qж = 5…10 л/мин), в слаботрещиноватых, плотных породах a = 58…112 (Qж = 0,7…1,8 м3/мин,
Qж = 12…16 л/мин).
|
|
|
Давление пены в нагнетательной линии при бурении скважины глубиной до 600 м стандартными коронками 01А3, 01А4 составило Рн = 2,0…2,5 МПа, однако в условиях интенсивных водопритоков в скважину Рн поднималось до 3,0-3,5 МПА и более. В этом случае пена, находящаяся в буровом снаряде, в результате высокого гидростатического давления столба скважинных вод сжимается, интенсивность ее циркуляции через коронку резко снижается, что может привести к прижогу коронки. Кроме того, часть пены в кольцевом канале при большом гидростатическом давлении задавливается в трещины и создается зона повышенного давления. После окончания рейса и подъема бурового снаряда происходит интенсивный выброс пены, при этом время фонтанирования пены из буферных зон составляет 0,5-0,7 ч. С целью снижения давления в нагнетательной линии в условиях водопроявлений степень аэрации пены понижает до 58-75, повысив подачу раствора пенообразователя до 12-16 л/мин. При этом концентрация ПАВ увеличивается до 1,08 % (по активному веществу).
В процессе бурения стандартными импрегнированными коронками 02И3 с мелкими фракциями алмазов образуются минимальные зазоры между торцом коронки и забоем скважины. Пена, выходящая с большой скоростью из коронки в кольцевое пространство через эти стесненные зазоры, испытывает значительные гидравлические сопротивления, теряет качество и разрушается с выделением жидкой фазы. В результате вынос шлама с забоя ухудшается, нарушается температурный режим алмазной коронки, что приводит в дальнейшем к интенсивному износу и заполированию торца коронки и снижению механической скорости бурения. Установлено, при бурении в малоабразивных плотных породах наилучшие результаты показывают коронки типа 01А3, а в абразивных, трещиноватых – 01А4.
С целью повышения эффективности алмазного бурения в осложненных геологических условиях с пеной опробованы снаряды со съемными керноприемниками ССК-59. С применением комплекса ССК-59 отработано девять коронок типа К-01 и К-02, пройдено 355 м и разработаны основы технологии бурения. Бурение ССК-59 с ППС велось на оптимальных режимах; частота вращения колонны 576-800 мин-1, осевая нагрузка до 1000 даН, расход раствора ПАВ 12 л/мин.
Особенности технологии бурения комплексом ССК-59 с пеной заключается в следующем. При низких динамических уровнях подземных вод в скважине керноприемник спускают в колонну с помощью овершота, а при высоких уровнях вод его забрасывают и он спускается под действием силы тяжести. При необходимости принудительная досылка керноприемника и его установка в наружной трубе колонкового набора производится подачей промывочной жидкости в количестве 70-100 л/мин в течение 5 мин.
|
|
|
После повышения давления в нагнетательной линии до 4 МПа и его стабилизации буровой насос выключали и включали пеногенераторную установку. Рабочее давление при работе со снарядами ССК-59 составляло 2,0-3,5 МПа.
Исследованиями установлено, что при бурении скважин с применением ССК-59 (в интервале глубин 300-600 м) при подклинивании керна в керноприемной трубе и сбрасывании резиновой манжеты сигнализатора рост давления в нагнетательной линии в результате сжатия пены происходит значительно медленнее, чем при использовании в качестве очистного агента – жидкости. При перекрытии сигнализатором проходного сечения в колонковом наборе подача пены к коронке прекращается и происходит интенсивный износ коронки, сопровождающийся значительным повышением мощности, что отмечается по показаниям самопишущего ваттметра и амперметра. Для предупреждения аварийной ситуации резиновые сигнализаторы колонкового набора убирают и заменяют специальными металлическими шайбами.
При прохождении пены в узких кольцевых зазорах колонкового набора и в скважине при алмазном бурении отмечаются значительные гидравлические сопротивления, что зафиксировано по показаниям манометра в нагнетательной линии (2-3,5 МПа).
При истечении пены через стесненный зазор между кернорвательным кольцом и матрицей коронки шириной менее 2 мм с большой скоростью создается зона разрежения и происходит частичное гашение пены.. Для предупреждения разрушения пены ширину зазора следует увеличить до 3-4 мм или в торцевой части керноприемника профрезеровать четыре паза радиусом 3 мм.
Предупреждение осложнений при бурении скважин с очисткой забоя пенами
При бурении скважин с очисткой забоя пеной наблюдаются осложнения, которые по причинам возникновения можно подразделить на геологические и технические.
Геологические осложнения при бурении с пеной возникают в тех же стратиграфических интервалах, что и при использовании традиционных промывочных агентов (структурированные, малоглинистые, соляно-эмульсионные и другие растворы). К геологическим осложнениям относятся водопритоки пластовых вод, поглощения пены и обрушения стенок скважины.
При сильных водопритоках восходящий поток пены несет с собой к устью скважины пластовую воду. При высоком статическом уровне скважинных вод вовлеченная в восходящей поток вода не успевает поглощаться в трещинах в процессе движения и обильным потоком изливается на поверхность. При низком расположении статического уровня пластовых вод восходящий поток успевает освободиться от излишей воды, которая заполняет трещины. При бурении в интенсивно трещиноватых, раздробленных породах зон разломов пена часто полностью поглощается и на поверхность не поднимается.
Эти осложнения можно предупредить, подобрав рецептуру и степень аэрации пены, при которых пластовое давление будет близко к гидростатическому. При уменьшении концентрации пенообразователя и снижении степени аэрации стабильность пены резко снижается и увеличивается ее плотность, в результате значительно ухудшается выносная способность пены и увеличивается вероятность поглощения. С целью своевременного предупреждения осложнений процесс бурения контролируется не только по приборам, но и визуально – по характеру выхода пены на поверхность.
При бурении в склонных к обрушению породах рекомендуется применять многокомпонентную пену, способную стабилизировать стенки скважины и выносить крупнообломочный материал. Такую пену начинают использовать до вскрытия горизонта неустойчивых пород и применяют при бурении всего горизонта.
К техническим осложнениям относятся негерметичность бурильной колонны, попадание воздуха в нагнетательную систему КДУ, отказ обратных клапанов бурильной колонны.
При нарушении герметичности бурильной колонны происходит частичное или полное прекращение циркуляции пены, что вызывает зашламование скважины, повышение давления в нагнетательной линии, резкое увеличение крутящего момента, прижог породоразрушающего инструмента на забое. Для предупреждения таких осложнений необходимо систематически проводить проверку бурильной колонны на герметичность и отбраковку изношенных труб. При проверке на герметичность необходимо заглушить нижний конец колонны и заполнить ее жидкостью. При подъеме колонны можно обнаружить дефект по выходу жидкости из труб или их соединений.
При работе КДУ отмечались случаи попадания воздуха в камеру сжатия, всасывающую и нагнетательную системы, что вызывает снижение производительности КДУ. Возможные причины – износ клапанов насосов, отказ дозировочного насоса, расслоение всасывающих шлангов. В качестве предупредительных мер рекомендуются профилактические осмотры КДУ.
Отказ верхнего обратного клапана приводит к выбросу пены при отсоединении ведущей трубы и разгерметизации верхней части бурильной колонны. Фонтанирование пены продолжается до полного выравнивания давления во внутренней полости колонны с атмосферным. Отказ нижнего обратного клапана сопровождается фонтанированием пены через бурильную колонну в течение всего времени ее подъема. Через неисправный нижний клапан пена уходит не только из бурильной колонны, но и из всей скважины и приствольной зоны.
7.10. Шнековое бурение
Шнековый способ бурения имеет специфические особенности, заключающиеся в том, что удаление разрушенной породы производится не промывочной жидкостью (или ГЖС), а шнеками, являющимися вертикальным винтовым транспортером. Подача породы на лопасть шнека производится долотом при наличии подпора нижних слоев породы при ее разрушении. Шнековое бурение эффективно при проходке скважин в мягких (I-III) и средней твердости (IV-VI) породах на небольшую глубину; при этом обеспечивается высокая механическая скорость проходки, отпадает необходимость в промывке скважины, что особенно важно при бурении на воду. Производительность шнекового бурения в зависимости от состава пород и глубины скважины изменяется в пределах от 300-500 до 1500-5000 м/ст.-мес.
Недостатки шнекового бурения:
- Невозможность бурения в породах высокой твердости.
- Осложнения при бурении в липких и вязких глинах из-за налипания их на шнеки.
- Большие мощности, потребляемые при бурении.
- Большой расход долот и шнеков при проходке твердых и абразивных пород.
- Ограниченность глубины бурения (50-80 м).
- Сложность геологической документации.
7.10.1. Буровой инструмент
Буровая колонна при этом виде бурения состоит из отдельных шнеков с быстросъемными безрезьбовыми соединениями. Шнеки в наборе разных диаметров поставляются в комплексе специальных буровых установок:
| Тип установки | Мотобур М-1 | КМ-10 | УКБ-12/25 | УПБ-100 | УРБ-1В2 | ||||||
| Диаметр долота, мм | |||||||||||
| Диаметр шнека, мм | |||||||||||
| Глубина бурения, м | 7-10 |
| Тип установки | УРБ-2А2 | УГБ-1ВС | ЛБУ-50 | УШ-1Т | УШ-2Т | |
| Диаметр долота, мм | ||||||
| Диаметр шнека, мм | ||||||
| Глубина бурения. м |
Шнек представляет собой трубу с навитой на ней спиралью (рис.). Спираль получают путем навивки стальной ленты, обычно толщиной 5 мм на винтовую оправку, которая вращается в шпинделе токарного станка. Спираль растягивают на трубе и приваривают. На конце трубы приваривают элементы соединения. Соединение может быть шестигранным с фиксированным пальцем, шпоночно-шлицевое, резьбовое. Параметры шнековой колонны должны обеспечивать подъем всей породы разбуренной долотом на забое. В тоже время скорость углубки при бурении не должна, во избежание пробок, превышать транспортных возможностей применяемых шнеков. В табл. [ ] приведены соотношения основных конструктивных размеров шнеков, полученных с учетом теории шнековых транспортеров и принятых в практике работ. Диаметр трубы определяется исходя из прочности замкового соединения и необходимой ширины полосы, которая, в свою очередь, должна обеспечить размещение и удаление выбуренной породы. Порода движется по шнеку вверх тем эффективнее, чем выше скорость вращения шнека, так как увеличивается центробежная сила частиц породы, перемещающая их к стенкам скважины и при контакте с ней частицы перемещаются вверх. При бурении по абразивным породам для снижения износа шнеков на их наружную кромку наворачивается стальная полоса или выполняется наплавка твердого сплава. При высокой скорости бурения (для обеспечения более полного удаления разрушенной породы из зоны долота) над долотом помещают переходник с двухзаходной навивкой полосы. При этом большая часть породы попадает непосредственно на шнек без перетирания.
Полые шнеки с резьбовым соединением применяют при проходке скважин для откачки воды, отбора проб съемным керноприемником, при бурении с продувкой, для зарядки сейсмических скважин, закачки бетона под сваи. Соединения могут быть конусные или с ленточной резьбой с широким шагом (см.рис.).
Для отбора проб используется шнек с увеличенным диаметром трубы (магазинный шнек), в которую вкладывается разъемная керноприемная гильза, скрепляемая кольцами (см.рис.). Для сохранения общего диаметра скважины коронка имеет тот же диаметр, что и долото. Ввиду меньшей ширины навитой полосы (15-25 мм) углубка ведется с меньшей скоростью.
Долота при шнековом бурении выполняют две функции:
1) разрушают породу;
2) подают разрушенную породу на спираль шнека.
В свою очередь, работа долота складывается из трех одновременно происходящих операций:
1) внедрение рабочей части долота в породу под действием осевой нагрузки;
2) срез породы под действием вращения долота;
3) подача срезанной породы на спираль шнека.
Наиболее рациональными являются шнеки с двухзаходной спиралью: в этом случае лопасти долота являются фактически продолжением спирали. Однако шнеки такой конструкции более сложны в изготовлении, увеличивается также их вес.
Недостатком обычных долот режущего типа, применяющихся для шнекового бурения, является трудность осуществления равномерной подачи, что приводит:
- к ввинчиванию долота в породу или
- к образованию пробок породы на лопастях шнеков.
Долото (ЗДРШ-165М, ЗДРШ-151М, ЗДРШ-151МС) представляют собой литой трехлопастной корпус с шестигранным хвостовиком. Лопасти имеют зубчатую форму и наклонены по винтовой линии, одно из них переходит в спираль шнека. Боковая поверхность лопастей армируется цилиндрическими зубками или восьмигранниками твердого сплава, а зубья -–пластинками ВК-8. Долота должны быть по наружному диаметру на 10-15 мм больше диаметра шнеков, что обеспечивает меньшие затраты мощности на вращение колонны шнеков в скважине и на ее подъем из скважины. Долота работают без охлаждения, с отводом тепла непосредственно в породу, что может приводить к их перегреву, особенно при проходке твердых пропластков. По конструкции долота могут быть трех и двух лопастными, со сменными резцами и лопастями, с различной геометрией режущей части (рис.) [ ].
Для бурения на воду по ГОСТ 24328-80 предусмотрен параметрический ряд долот с индексом ДБШ-135, -150, -180, -200, -300, имеющих наружный диаметр соответственно 151, 165, 198, 215 и 320 мм.
Долота для мягких пород марки ДРШ-80, -100, -200 имеют наружный диаметр соответственно 90,110 и 215 мм.
Короткошнековые буры предназначены для оснащения бурильных машин при бурении скважин диаметром 0,36-1,0 м на глубину 3-5 м. Бурами
(рис., табл. [ ]) успешно выполняется проходка мерзлых пород с гравийно-галечниковыми включениями. К каждой режущей кромке подведена полоса двухзаходного шнека, что обеспечивает полное удаление грунта с забоя. Углубка ведется короткими рейсами длиной 0,5-0,6 м, что дает возможность быстро выполнять очистку шнека от выбуренной породы за счет ее разлета на устье скважины по окружности центробежными силами при включении повышенной скорости вращения шнека. Однако очистка шнековой колонны при бурении по вязким глинам остается весьма трудоемкой и длительной ручной операцией, снижающей эффективность шнекового бурения.
Шнекопневмоударный снаряд применяется для бурения в породах выше V категории по буримости при наличии твердых пропластков и включений. Снаряд (рис.) включает серийный пневмоударник с долотом, шнековый переходник – стабилизатор, шнековую полую колонну с герметичными замками, вертлюг-сальник. Сжатый воздух от передвижного компрессора обеспечивает очистку забоя, привод пневмоударника и эффективный подъем породы по шнекам.
Техническая характеристика шнекопневмоударного снаряда [ ].
| Буровая установка | СБР-160А-24 |
| Диаметр долота, мм | 130 160 |
| Диаметр шнека, мм | 126 155 |
| Тип пневмоударника | П-125-3,8 П-130-4 |
| Расход воздуха, м3/мин | До 10,0 |
| Номинальное давление сжатого воздуха, Мпа | 0,5 |
| Масса пневмоударника | |
Шнековый снаряд со съемным грунтоносом (рис.) позволяет выполнять отбор керна по всей скважине без подъема шнековой колонны. Через полую колонну шнеков грунтонос спускают на канате лебедки на забой до его фиксации. После проходки интервала 1-1,5 м спускается ловитель и грунтонос извлекается.
Техническая характеристика комплектов МШ СКБ «Геотехника»
| МШ-18А | МШ-21 | |
| Глубина бурения,м | ||
| Диаметр, мм | ||
| - бурения | ||
| - шнека | ||
| - трубы шнека | ||
| Длина шнека, м | 1,5 | 1,5 |
| Масса шнека, кг | ||
| Диаметр, мм | ||
| - грунтоноса | ||
| - керна | ||
| Длина керноприемника, м | 1,5 | 1,5 |
Шнеко-колонковый снаряд* обеспечивает отбор кернового материала в слабых бурых углях и в разрушенных породах (см.рис.). В неподвижной при бурении колонковой трубе расположен шнековый наконечник с трубой, которые вращаются от бурильной колонны.
7.10.2. Особенности технологии шнекового бурения (по Д.Н.Башкатову и
Ю.А.Олоновскому).
О зависимости механической скорости шнекового бурения от физико-механических свойств горных пород свидетельствуют следующие данные:
| Горная порода | Средняя механическая скорость бурения, м/час |
| Песок: | |
| - рыхлый песок …………………..………………………340 | |
| - рыхлый влажный ………………………………………208 | |
| - глинистый сухой …………………………………………95 | |
| Глина: | |
| - песчаная …………………………………………………69 | |
| - песчаная плотная ………………………………………41 | |
| - плотная водная …………………………………………18 | |
При поступлении разрушенной долотом породы на шнековый транспортер дальнейший ее подъем возможен при условии, что угол винтовой линии спирали меньше угла трения породы о поверхности шнека. Продвижение породы происходит в результате того, что она образует со спиралью шнека пару «винт-гайка», в которой порода – «гайка» не вращается и при вращении шнека - «винта» порода перемещается снизу вверх. Разность оборотов шнека и породы обусловлена разницей значений коэффициентов трения породы о стенки скважины fс и о поверхность спирали шнека fш:
Разрушенной породы о металл (fш) ……………………………. 0,3-0,5
То же о стенки скважины (fс)…………………………………… 0,8-1,0
Производительность шнекового транспортера должна быть не меньше производительности долота с учетом разбуривания стенок скважины (коэф. 1,0-1,3) и разрыхления породы (коэф. 1,3-1,6). Взаимосвязь частоты вращения и углубки за оборот определяется, исходя из:
- возможной производительности шнекового транспортера;
- заполнения шнека, равного 0,1-0,3 шага спирали;
- разрыхления породы.
Так, для эффективного бурения шнеками необходимая частота вращения составляет:
Диаметр шнека, мм Частота вращения, мин-1
(минимум/макс.)
70-100…………………………………….160-200/500-700
150-200…………………………………….80-100/150-200
Увеличение частоты вращения эффективно в рыхлых и сыпучих породах; снижение – в вязких.
Мощность при шнековом бурении может колебаться в широких пределах в зависимости от режима, т.е. от соотношения частоты вращения и подачи за один оборот (табл.). Завышение частоты вращения приводит к излишнему расходу мощности, появлению вибраций и т.д. Превышение рациональной подачи нарушает стабильность работы транспортера, что в вязких породах приводит к образованию между лопастями шнеков уплотненных зон породы («сальников»), развивающихся под действием породы, поступающей с забоя за счет продолжающейся углубки. Признаком возникновения сальников является повышение крутящего момента на вращение колонны, а также прихваты в скважине.
В мощности, затрачиваемой при шнековом бурении, значительную часть занимают потери на трение долота о породу и породы о лопасти шнека. Поэтому одной из мер снижения потребляемой мощности является подача на забой скважины воды при бурении сухих и вязких пород. Вода заливается в затрубное пространство или закачивается через полый шнек.
|
|
|
