Технико-экономических показателей

При роторном способе бурения при фиксированной частоте вращения долота n = const, но при росте величины осевого усилия F наблюдается

• увеличение механической скорости;

• резкое снижение долговечности долота;

• рост проходки на долото, но при достижении осевым усилием величины F_кр происходит снижение проходки на долото: имеется оптимальное значение осевой нагрузки, при которой проходка на долото достигает наибольшей величины (рис. 41).

  Рис. 41. Закономерности изменения показателей бурения при n = const при роторном способе бурения  

При фиксированном значении осевого усилия F = const, но возрастающей частоте вращения n

• происходит резкое снижение долговечности долота;

• изменение механической скорости бурения происходит аналогично тому, как указано на рис. 42;

Рис. 42. Закономерности изменения показателей бурения при F = const при роторном способе бурения  

• существует значение n _кр, при котором реализуется наибольшая проходка на долото: имеется оптимальное значение частоты вращения, при которой проходка на долото достигает наибольшей величины (рис. 42).

При турбинном бурении с ростом осевой нагрузки

• происходит снижение частоты вращения долота,

• механическая скорость бурения и проходка на долото возрастают до своих максимальных значений:

V = V_max при F = F₁;

h = h_max при F = F₂, F₁ < F₂,

но с последующим ростом F они уменьшаются. Оптимальный режим бурения, обеспечивающий меньшие сроки бурения скважины, будет достигнут при осевой нагрузке F, удовлетворяющей условию

F₁ < F < F₂.

Анализ взаимосвязи параметров режима бурения с его технико-экономическими показателями позволяет сделать следующие выводы.

При роторном бурении параметры режима бурения F, n, Q при регулировании не зависят друг от друга, т.е. при бурении их можно изменять независимо. Это является большим преимуществом роторного способа бурения. Но нужно понимать и наличие связи между параметрами режима бурения: увеличение осевого усилия F, например, способствуя повышению эффективности разрушения горной породы, требует роста и расхода Q (к изменению Q в зависимости от роста n это относится, по понятной причине, в меньшей степени). На практике из трех основных режимных параметров основное внимание при роторном способе бурения уделяется двум – F и Q.

В целях увеличения долговечности долота при возрастании осевой нагрузки рекомендуется снижать частоту вращения долота и наоборот, это означает, что параметром режима бурения может служить произведение двух режимных параметров n·F.

При бурении слабо сцементированных, малоабразивных горных пород целесообразно применять большие частоты вращения, но пониженные осевые нагрузки; если же разбуривается скальная горная порода, то верхнему уровню осевых нагрузок на долото должен соответствовать нижний уровень частот вращения.

При разбуривании абразивных, трещиноватых горных пород целесообразно снижать частоту вращения ротора во избежание повышенного износа и разрушения вооружения долота, герметизирующих элементов опор шарошек и пр.

При использовании долот второгокласса (долота с твердосплавным вооружением) и герметизированными опорами режим бурения должен выбираться таким, чтобы не допускались вибрация бурильной колонны, неравномерное вращение и подача долота, резкие торможения и остановки: это приводит к разрушению твердосплавных зубков и прежде-временному выходу из строя герметизирующих элементов и опор в целом.

Для подавления возникающих при бурении скважины вибраций необходимо уменьшать осевую нагрузку или изменять частоту вращения ротора.

При использовании в качестве буровых агентов воздуха или газа нагрузка на долото и частота его вращения должны быть меньшими по сравнению с таковыми при бурении скважин с промывкой забоя водой. Это объясняется низкой очищающей способностью воздушной струи. Недостаточная подъемная способность воздуха должна компенсироваться высокой скоростью движения в кольцевом канале (5 – 8 м/с).

  Рис. 43. Закономерности изменения показателей бурения при турбинном способе бурения

При турбинном способе буренияосевая нагрузка на долото F, создается так же, как и в роторном бурении, но основным режимным параметром становитсся интенсивность промывки Q (из-за того, что изменение расхода Q неизменно влечет за собой изменение параметров n и F). В самом деле, расход промывочной жидкости Q должен быть достаточен для того, чтобы гидравлический забойный двигатель мог развивать момент М_д, необходимый для вращения долота при заданном значении осевого усилия F. Рост осевого усилия вызывает повышение момента М_д , при этом величина n cнижается (рис. 43).

Механическая скорость бурения при фиксированных значениях осевого усилия F и частоты вращения n растет с увеличением гидравлической мощности на долоте, т.е. с ростом Q и скорости истечения жидкости из насадков долот V_o.

Дата добавления: 2015-08-13