Зменшення - механічна швидкість - буріння - Технічний словник Том V
Зменшення механічної швидкості буріння зі збільшенням глибини шпуру при ударно-поворотному бурінні відбувається внаслідок зростання тертя бура об стінки шпуру, поганого очищення шпуру від бурового шламу та втрати енергії при передачі її через штангу до коронки. Для того щоб встановити, чим викликано зменшення механічної швидкості буріння, визначають її значення в кінці поточного циклу та на початку наступного. Якщо друге значення виявиться більшим, значить зниження механічної швидкості в попередньому циклі було викликане самозаклинювання керна, а якщо швидкості будуть рівними, то це буде свідчити про знос коронк. Найбільш важливим є визначення того значення механічної швидкості, при якому слід припинити буріння, зробивши підйом і замінити зношену коронку. Розроблено кілька критеріїв для оцінки моменту заміни коронки, основними з яких є критерії максимальної продуктивності, кр - терії мінімуму вартості 1 м буріння, а також критерій максимуму економічного ефекту. У свою чергу нерівномірна розробка елементів свердловини викликає збільшення сил, що відхиляють низ бурильного інструменту від осі свердловини, та зменшення механічних швидкостей буріння. Різке викривлення свердловин, велика кривизна стовбура - причина погіршення умов роботи бурильного валу за рахунок збільшення сил опору його руху, особливо при відхиленні свердловин у початковій стадії буріння, на верхніх інтервалах, що призводить до зниження можливих частот обертання (і відповідно до зменшення механічної швидкості буріння) та розвитку ускладнень - обривів бурильних труб, жолобоутворення та ін. При цьому допустима кривизна залежить від типорозміру бурильної колони, характеристики системи свердловина - бурильнаколона та способу буріння. Абразивний знос бурових коронок збільшується зі зростанням абразивності порід, що розбурюються. Це супроводжується зменшенням механічної швидкості буріння і, отже, збільшенням часу на керн руйнівних чинників. У слабоущільнених формаціях з тиском флюїдів у порах вище за нормальний механічна швидкість буріння має тенденцію до збільшення. До речі, це відхилення від нормальної тенденції зменшення механічної швидкості буріння з глибиною використовується виявлення зон аномально високого пластового тиску. Одним з найбільш важливих технологічних параметрів пневмоударного способу буріння є тиск повітря в системі нагнітання. Зниження тиску всього на 1 кгс/см2 призводить до зменшення механічної швидкості буріння на 20 - 25% і різкого падіння максимально можливої глибини буріння. Величина невизначеності осьового навантаження значна, так як при середньому осьовому навантаженні 100 кН, зенітному вугіллі 30 і коефіцієнті тертя 03 вона становить 50% ваги інструменту. Помилки, що виникають щодо осьового навантаження, ведуть до відхилення оптимального режиму буріння і зменшення механічної швидкості буріння. При великих зенітних кутах створення та підтримання необхідного осьового навантаження стає важким завданням. Дія сил контактного тертя призводить до того, що навантаження на забій, створюване повною вагою інструменту, при глибині свердловини понад 1000 м змінюється незначно з глибиною свердловини. За даними розрахунків та практики буріння на промислах нафто-трестів Сходу, встановлено, що питома витрата пари на 1 м проходки змінюється у процесі буріння. Він знижується в інтервалах з підвищеними механічними швидкостями буріння та збільшується у міру поглиблення свердловини внаслідок зменшеннямеханічних швидкостей буріння Як бачимо, при еквівалентному об'ємному вмісті частинок бурового шламу та бариту зниження швидкості буріння у першому випадку в 2 рази більше, ніж у другому. Барит підвищує щільність бурового розчину вдвічі ефективніше, ніж шлам; Очевидно, що заміна шламу баритом на 3/4 знижує можливість зменшення механічної швидкості буріння. Таким чином, при необхідності збільшення щільності бурового розчину слід використовувати більш важкі матеріали (наприклад, барит), завжди прагнучи до мінімізації об'ємного вмісту твердої фази в буровому розчині. Отже, як випливає з викладеного матеріалу, буріння нафтових і газових свердловин супроводжується дуже складними явищами, що визначаються динамічними процесами, що мають місце в бурильній колоні. Динаміка колони дуже впливає на ефективність руйнування гірських порід. Інтенсивні вібрації бурильної колони, що виникають при бурінні свердловин, здатні призводити до зменшення механічної швидкості буріння і сильно спотворювати залежності, що описують поглиблення вибою свердловини і призначені для проектування режимів буріння. Вони також дуже негативно впливають на стан бурового обладнання, викликаючи його прискорений знос. Однак динамічні процеси, що супроводжують проведення свердловин, підпорядковуються законам механіки, а тому, грамотно використовуючи ці закони, можна досягти істотного зменшення негативних наслідків зазначених процесів на ефективність руйнування порід. Випереджальний знос матриці призводить до випадання алмазів. Випереджальний знос алмазів супроводжується зменшенням зазору між вибоєм і матрицею, погіршенням умов винесення шламу та охолодження алмазів, зменшенням механічної швидкості буріння. Тому зі збільшенням твердості гірської породи, що розбурюється.зносостійкість матриці підвищується, зокрема, рахунок зростання твердості. Технологічні умови пов'язані зі способами та режимами, що застосовуються при бурінні. Вони в основному визначаються осьовими навантаженнями на забій і частотою обертання по-родоруйнуючого інструменту, які ведуть до нерівномірних розробок стін свердловини і руйнування вибою. У свою чергу, нерівномірна розробка елементів свердловини викликає збільшення сил, що відхиляють низ бурильного інструменту від осі свердловини, і зменшення механічних швидкостей буріння. Нормативна механічна швидкість буріння алмазними коронками. Аналіз зміни швидкості буріння дозволяє визначити раціональний рівень відпрацювання алмазного інструменту. На рис. 11.52 показано зміну механічної швидкості буріння одношарової алмазної коронки. Очевидно, що при зниженні механічної швидкості буріння до величини нижче за нормативну коронку необхідно зняти з роботи. При цьому слід враховувати, що зменшення механічної швидкості буріння може бути викликане заполірування алмазів або виникненням самозаклинювання керна в колонковій трубі.
У ВІТР встановлено деякі особливості технології буріння СРК 06 табл. 3.8 наведено окремі зіставні результати буріння колонковим набором СРК-76 та комплексом ССК-76, отримані на підставі цик/о-вих діаграм при проведенні в Алмалицькій ГРЕ приймальних випробуванні. Це свідчить, з одного боку, необхідність застосування при бурінні СРК-76 алмазного породоруйнуючого інструменту, відповідного фізико-механічним властивостям порід, з другого - необхідність зменшення контактної площі знімних алмазних коронок. ССК-76 ( незважаючи на велику ширину кільцевого вибою знімних a i-мазних коронок), так як з'являється можливість їх швидкої заміни у випадку ieзменшення механічної швидкості буріння