Выбор оптимального режима бурения

1. Рассмотрим задачу для верхнего (первого) интервала пород одинаковой буримости 650-950м, пробуренного в скважине №1 и №2 четырьмя долотами одинакового размера с нагрузкой Р_д=195 кН.

Найдём средние арифметические значения проходки на долото h_д, стойкости долота t_б и механической скорости V_м по формулам :

где, – осреднённая проходка на долото;

– осреднённая стойкость отработанных долот.

Скв. №1 верхняя пачка, долото Ш 215,9 ТЗ-ЦВ:

Скв. №2 верхняя пачка, долото Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ:

Чтобы найти адаптационные коэффициенты, необходимо определить частоту вращения долот Ш 215,9 ТЗ-ЦВ и Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ во время отработки в скв. № 1 и № 2 на валу турбобура 3ТСШ1-195 при нагрузке на долото Р_д=195 кН, расходе раствора Q=0,028 м³/с и плотности ρ=1241 кг/м³.

Для удобства расчетов сведем необходимые в последующих вычислениях справочные значения параметров используемого турбобура в таблицу 2.

Таблица 2

Характеристика турбобура при плотности промывочной жидкости ρ_Т=1200 кг/м³

Шифр забойного двигателя	Наружный диаметр, м	Подача промывочной жидкости QТ, м^3/с	Частота вращения вала nТ, об/мин	Крутящий момент на валу при максимальной мощности МТ, Н м	Перепад давления ΔРтб.т, МПа	Средний диаметр проходного канала турбобура dт.ср, м	Средний радиус трущихся поверхностей пяты rср., м	Масса, кг	Длина, м
3ТСШ1	0,195	0,030			4,50	0,1305	0,068		25,905

Рассчитаем величины, описывающую характеристику турбобура согласно исходным данным.

Тормозной момент турбобура:

Момент на долоте:

Частота холостого вращения вала:

Осевое усилие на валу турбобура:

Таким образом, долота в скв. №1 и №2 были обработаны при частоте вращения n=275,97 об/мин.

Определим адаптационные коэффициенты для долота Ш 215,9 ТЗ-ЦВ:

Для долота Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ:

Построим график внешней характеристики турбобура.

Для долота Ш 215,9 ТЗ-ЦВ:

1-я точка. Нагрузка на долото P_д = 0

2-я точка. Разгруженной осевой опоры, когда P_д =P_Г:

3-я точка. Торможение турбобура, когда n=0. Чтобы частота стала равна нулю, необходимо на долото создать нагрузку:

Для более точного построения характеристики турбобура n=n(Рд) в диапазоне от 0 до 293,92 кН можно рассчитать соответствующие различным нагрузкам значение частоты вращения вала (долота), например, при Рд=200 кН частота n=263,82 об/мин, а при Рд=50 кН частота n=663,68 об/мин.

На характеристике участок устойчивой работы турбобура ограничивается сверху точкой A с координатами, соответствующими разгонной частоте вращения n_Р=659,6 об/мин и нагрузке Р_д=0, снизу точкой С с координатой по частоте, определяемой по формуле:

где k – эмпирический коэффициент, который для турбобура с резиново-металлической осевой опорой равен 0,4, а с шаровой – составляет 0,2.

При этом согласно рисунку нижний конец участка устойчивой работы по нагрузке имеет Рд=200 кН.

Согласно паспортным данным долот, в качестве наибольшей нагрузки на долото Ш 215,9 ТЗ-ЦВ принимаем 0,9 от максимально допустимой нагрузки на долото, т.е.

При этой нагрузке частота вращения долота, которую разовьет турбобур согласно характеристике, составит:

.

Зависимость механической скорости и частоты вращения от нагрузки на долото :

1 – характеристика турбобура 3ТСШ1

2 – зависимость v_м=v_м(Р_д)

Участок совместимых условий работы системы «турбобур – долото» на характеристике турбобура располагается в интервале между точками A (Р_д=0, n_д=659,6 об/мин) и B (Р_д=225 кН, n_д=192,28 об/мин).

Так как при турбинном способе бурения n=n(Р_д), для долота Ш 215,9 ТЗ-ЦВ построена зависимость v _м= v _м(Р_д) в виде кривой 2, не имеющей максимума.

Таким образом, согласно приведенным выше результатам в дальнейшем для отработки долота Ш 215,9 ТЗ-ЦВ в сочетании с турбобуром 3ТСШ1 в качестве наиболее эффективной считаем нагрузку 225 кН при частоте вращения 192,28 об/мин.

Для долота Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ:

1-я точка. Нагрузка на долото P_д = 0.

Момент на долоте:

2-я точка. Разгруженной осевой опоры, когда P_д =P_Г:

3-я точка. Торможение турбобура, когда n=0. Чтобы частота стала равна нулю, необходимо на долото создать нагрузку:

Для более точного построения характеристики турбобура n=n(Р_д) в диапазоне от 0 до кН можно рассчитать соответствующие различным нагрузкам значение частоты вращения вала (долота), например, при Р_д=200 кН частота n=263,82 об/мин, а при Р_д=50 кН частота n=639,1 об/мин.

На характеристике участок устойчивой работы турбобура ограничивается сверху точкой A с координатами, соответствующими разгонной частоте вращения n_Р=679,25 об/мин и нагрузке Р_д=0, снизу точкой С с координатой по частоте, определяемой по формуле:

При этом согласно графику нижний конец участка устойчивой работы по нагрузке имеет Рд=200 кН.

Согласно паспортным данным долот, в качестве набольшей нагрузки на долото Ш 215,5 ТКЗ-ЦВ принимаем 0,9 от максимально допустимой нагрузки на долото, т.е.

При этой нагрузке частота вращения долота, которую разовьет турбобур согласно характеристике, составит .

Участок совместимых условий работы системы «турбобур – долото» на характеристике турбобура располагается в интервале между точками A (Р_д=0, n_д=800,613 об/мин) и B (Р_д=225 кН, n_д= об/мин).

Так как при турбинном способе бурения n=n(Р_д), для долота Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ построена зависимость v _м= v _м(Р_д) в виде кривой 2, не имеющей максимума.

Таким образом, согласно приведенным выше результатам в дальнейшем для отработки долота Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ в сочетании с турбобуром 3ТСШ1 в качестве наиболее эффективной считаем нагрузку 225 кН при частоте вращения об/мин.

Зависимость механической скорости и частоты вращения от нагрузки на долото :

1 – характеристика турбобура 3ТСШ1

2 – зависимость v_м=v_м(Р_д)

Примем следующие приблизительные значения постоянных в формуле:

где

Скв. №1 долото Ш 215,9 ТЗ-ЦВ:

Скв №2 долото Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ:

Таким образом, поскольку стоимость метра проходки долото Ш 219,5 TЗ-ЦВ незначительно больше, чем долотом Ш 219,5 ТКЗ-ЦВ, то последнее рекомендуем использовать для бурения в интервале 650-950 м.

Найдем прогнозируемые показатели отработки долот Ш 219,5 ТЗ-ЦВ при рекомендуемых эффективных параметрах бурения:

Долото Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ:

2. Рассмотрим задачу для нижнего (второго) интервала пород одинаковой буримости 950-1200м, пробуренного в скважине №1 и №2 пятью долотами одинакового размера с нагрузкой Р_д=195 кН.

Найдём средние арифметические значения проходки на долото h_д, стойкости долота t_б и механической скорости V_м по формулам :

где, – осреднённая проходка на долото;

– осреднённая стойкость отработанных долот.

Скв. №1 нижняя пачка, долото Ш 215,9 ТЗ-ЦВ:

Скв. №2 нижняя пачка, долото Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ:

Теперь можно определить адаптационные коэффициенты для долота Ш 215,9 ТЗ-ЦВ:

Для долота Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ:

Таким образом, согласно приведённым выше результатам в дальнейшем для отработки долот Ш 215,9 ТЗ-ЦВ и Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ в сочетании и с турбобуром 3ТСШI-195 в качестве наиболее эффективной считаем нагрузку 225 кН при частоте 439,66 об/мин.

C_в=78,46 руб. Такова стоимость 1 часа работы буровой установки.

Стоимости долота C_д Ш 215,9 ТЗ-ЦВ=102 руб., C_д Ш 215,5 ТКЗ-ЦВ=176 руб.

Время подготовительно-заключительных и вспомогательных работ в одном рейсе t_в:

где -время на подготовительно-заключительные работы,

- время на наращивание инструмента,

-время на отвёртывания долота,

-время на навёртывание долота,

-время на проверку турбобура.

Время на спуско-подъемные операции t_сп для скважины глубиной (950-1200)

t_сп= 5,37 ч.

Скв. №1 долото Ш 215,9 ТЗ-ЦВ:

Скв. №2 долото Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ:

Таким образом, поскольку стоимость метра проходки долото Ш 215,9 TЗ-ЦВ незначительно больше, чем долотом Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ, то последнее рекомендуем использовать для бурения в интервале 950-1200 м.

Найдём прогнозируемые показатели отработки долота Ш 215,9 ТЗ-ЦВ при рекомендуемых эффективных параметрах бурения:

Долото Ш 215,9 ТКЗ-ЦВ:

Дата добавления: 2015-08-17