Механічна швидкість буріння, м/год 7,4 6,6 6,0 5,0 4,5 4,2

Найбільшої механічної швидкості досягають при продувці свердловини повітрям, дещо меншої — при промиванні аерованими рідинами, або при використанні легких бурових розчинів, води.

Із зниженням густини в більшій мірі проявляється ефект нерівномірного всестороннього тиску, що полегшує руйнування породи.

У високопластичних породах можливе навіть їх витікання в раніше пробурений стовбур. Із збільшенням густини промивальної рідини для досягнення об'ємного руйнування породи необхідне підвищення осьового навантаження на долото, а при бурінні з промиванням аерованими рідинами і продуванням повітрям відносно високі механі­чні швидкості (навіть в 10- 12 разів в порівнянні з використанням промивальних рідин) можуть бути досягнуті при меншому осьовому наван­таженні.

Якщо розглядати тільки швидкість проходки і не брати до уваги поведінку стовбура свердловини (обвалювання, осипання, поглинання розчину і т.д.), то для досягнення максимальних показників роботи доліт найбільшу перевагу можна надавати в якості промивального агента малов ' язким легким системам.

По ступеню погіршення роботи породоруйнівного інструменту бурові розчини, що використовуються в світовій практиці, розташовуються в наступному порядку:

● важкий (велика густина) високов'язкий буровий глинистий розчин;

● легкий малов'язкий буровий глинистий розчин;

● емульсія;

● буровий розчин на вуглеводневій основі (РНО);

● вода (в якості бурового розчину);

● вода з ПАР;

● аерована рідина;

● повітря (газ).

► Вміст твердої фази в буровому розчині впливає на показники роботи доліт, в тому числі на механічну швидкість буріння, незалежно від зміни інших параметрів бурового розчину. Отже, при збільшенні концентрації твердих частинок ме­ханічна швидкість знижується (рис. 8.5, б та рис.8.6) і,лише іноді може зростати за рахунок ефекту ерозійної дії струмин.

а) б)

Рисунок 8.6 - Вплив вмісту (а) і дисперсності (б) твердої фази на механічну швидкість проходки v_m: 1—диспергована система; 2— недиспергована система

Встановлено також вплив виду твердої фази (особливо глинистої складової) на механічну швидкість. А.І. Булатовим та іншими вказується, що підвищення на 1% глинистих частинок у розчині призводить до втрати 6—7% v_m. Тому в буровому розчині необхідно підтримувати мі­німальну концентрацію глинистих частинок, систематично її контролювати і регулювати.

З практики, наприклад, відомо, що при бурінні з промиванням соленасиченим розчином густиною 1200 кг/м³ механічна швидкість буріння значно вища, ніж при бурінні глинистим розчином такої густини в аналогічних умовах.

Це можна пояснити тим, що при збільшенні концентрації твердих частинок, як правило, збільшується густина і в'язкістьбурового розчину, а це приводить до зростання як гідростатичного так і гідродинамічного тисків, внаслідок чого погіршуються умови руйнування породи.

Із зростанням концентрації твердої фази в буровому розчині не тільки механічна швидкість буріння зменшується, але і проходка на долото падає (при розкритті швидше зношується опора долота).

На темп поглиблення найбільш істотно впливають густина бурового розчину і вміст в ньому твердої фази. Механічна швидкість проходки різко знижується при збільшенні густини розчину від 1000 до 1500 кг/м³.

► В'язкість бурового розчину впливає на v_m менш вагомо, ніж густина.

Вважається, що змен­шення в'язкості бурового розчину сприяє підвищенню механічної швидкості (рис. 8.5,в). Одне з пояснень такого впливу полягає у зменшенні товщини граничного шару на вибої і покращенні вимивання шламу, а також зміною гідравлічних опорів в затрубному просторі.

На рис. 8.7 показаний характерний вплив пластичної в'язкості бурового розчину на відносну механічну швидкість буріння для шарошкових і алмазних доліт.

Отже, в'язкість розчину однозначно впливає на швидкість проходки.

Роль в'язкості бурового розчину найбільш помітна, особливо в діапазоні

15 — 35 с (по приладу ПВ-5). При правильно вибраному режимі промивання свердловини роль в'язкості в процесі транспортування шламу є досить вагома, але її можна регулювати.

а) б)

Рисунок 8.7 - Вплив пластичної в'язкості бурового розчину на відносну механічну

швидкість буріння шарошковими (а) і алмазними (б) долотами:

1 — п = 60 хв^-1; 2 — п = 180 хв^-1

► Фільтраційно-кольматаційні властивості бурового розчину справляють незначний статистич­ний вплив на механічну швидкість буріння. Звичайно вважається, що підвищення показника фільтрації бурового розчину повинне сприяти збільшенню v_m (рис. 8.5, г).

Роль фільтрації розчину в процесі поглиблення свердловини також неоднозначна. Із збільшенням фільтрації на вибої полегшуються умови сколювання і відриву частинки долотом в результаті дії розклинюючих сил проникаючого фільтрату і вирівнювання тиску навкруги сколюваної частинки; але при збільшенні фільтрації зменшується стійкість стовбура, на вибої і стінках утворюються товсті глинисті кірки. Зрозуміло, величина фільтрації визначається конкретними умовами. Природа такого впливу пов'язана із зміною миттєвої фільтрації, яка відбувається у шарі породи, що руйнується на вибої, та із зменшенням диференціального тиску.

Але цілком очевидно, що фільтрація за деякий час (прийнято 30хв) повинна бути мінімальною для підвищення стійкості стінок свердловини, а миттєва фільтрація (5—10с) повинна бути максимальною (наближається по величині до фільтрації за 30хв) для поліпшення умов буріння.

Для підвищення v_m відомі рекомендації використання бурових розчинів з високими показ­никами миттєвої фільтрації.

Таким чином, при оптимальному співвідношенні показників властивостей бурових розчинів швидкість проходки може бути істотно підвищена.

---

Дата добавления: 2015-07-25