Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Разрушение горной породы на забое скважи­ны представляет собой сложный энергетический процесс.

Доля мощности непосредственно на разрушение породы на забое составляет несколько процентов от подведенной (по данным А. И. Спивака, 2-15 %), а физический КПД, опреде­ляемый по расходу энергии на образование новой свобод­ной поверхности частиц шлама, еще меньше (по данным Л. А. Шрейнера, около 0,01 %).

Эффективность разрушения горных пород при проводке скважины зависит от комплекса факторов: осевой нагрузки на долото Р, частоты вращения долота п, расхода жидкости О

Рис. 22.15. Взаимосвязь первичных и вторичных параметров

I I 1 3 & аз г I § * з- 5 0 1

I & * 3 3 & (и г <0 I I э- 5 I со

и параметров бурового раствора р, Т, В, типа долота, геологи­ческих условий, механических свойств пород. Выделяют па­раметры режима бурения (Р, п, О, р, Т, В), которые можно изменять с пульта бурильщика в процессе работы долота на забое, и факторы, установленные еще в стадии проектирова­ния строительства скважины, отдельные из которых нельзя оперативно изменять.

Определенное сочетание параметров и факторов, при ко­торых ведется механическое бурение скважины, называется режимом бурения.

Под режимом бурения можно также понимать комплекс регулируемых (субъективных) факторов, определяющих усло­вия и эффективность работы породоразрушающего инстру­мента на забое скважины. Каждый из этих факторов называ­ется режимным параметром.

Взаимосвязь первичных и вторичных параметров может быть представлена в виде схемы, показанной на рис. 22.15.

Сочетание режимных параметров, обеспечивающее наи­лучшие показатели работы долота и необходимое качество буровых работ с использованием имеющегося оборудования, называется оптимальным режимом.

Оптимизация процесса бурения — поиск, выявление, обос­нование оптимального режима. Показатель, по которому оце­нивается эффективность технологического режима, называ­ется критерием.

Технологу-буровику следует знать следующие критерии.

1. Механическая скорость проходки ум = Лд/тд, где Лд — про­ходка на долото, м; хА — время работы долота (стойкость), ч. Это
форсированный режим (по B. C. Федорову). Им пользуются при небольших глубинах.

2. Проходка на долото Лд. В этом случае стремятся к наи­более полному использованию ресурса долота:

ХА

Л» = f v„dtA ; т. = ,

A J М А ‘ А пЬпс ‘

О *ДП

где а — коэффициент, зависящий от конструкции, вооруже­ния и типа долота; Ь, с — показатели степени, зависящие от абразивности породы и промывочной жидкости, степени очистки забоя, изменяющиеся в пределах от 1 до 1,5. Критерий определяется зависимостью

ТА *А

К = 1 = I voe Иа(^ха = — тО — е~*,А). (22.38)

0 0 к

где Voe’*’A = vM, v0 — начальная механическая скорость про­ходки, м/ч; к — коэффициент, характеризующий скорость износа долота; е — основание натуральных логарифмов.

Для шарошечного долота показателями конечной стадии его отработки являются резкое снижение механической ско­рости от первоначальной величины при износе вооружения долота или резкое повышение крутящего момента при износе опоры.

3. Рейсовая скорость проходки выражается формулой

ур = Лр/(тб + тсп), (22.39)

где Лр — проходка за рейс; тб — продолжительность механиче­ского бурения; тсп — продолжительность спускоподъемных операций со вспомогательными работами.

4. Удельные эксплуатационные затраты на 1 м проходки

Сд+Сч(тб+тСп ) с = , (22.40)

А

где Сд — цена долота, руб.; Сч — эксплуатационные затраты за

1 ч работы буровой, руб.; Лд — проходка на долото, м.

График изменения скорости бурения, рейсовой скорости и удельных эксплуатационных затрат в зависимости от продол­жительности бурения в рейсе приведен на рис. 22.16.

Правильным подбором технологических режимов бурения должно быть обеспечено решение двух основных задач:

1) проведение скважины по заданной траектории до про­ектной глубины и выполнение геологического задания;

Рис. 22.16. Зависимости механической ц, (/), рей­совой гр (.2) скорости бу­рения и удельных экс­плуатационных затрат О, (.3) от продолжительности бурения в рейсе т«

2)

Ур»0м»^м

производство буровых работ с наилучшими и технико­экономическими показателями, т. е. в сжатые сроки и с наи­меньшими экономическими затратами.

Продолжительность работы породоразрушающего инстру­мента при достижении минимума удельных эксплуатацион­ных затрат можно назвать наиболее экономически выгодной.

Если не учитывать стоимость инструмента, то наиболее выгодное время совпадает с оптимальным, определенным по критерию максимума рейсовой скорости.

Каждый параметр влияет на эффективность разруше­ния горных пород, причем влияние одного параметра зави­сит от уровня другого, т. е. наблюдается взаимовлияние фак­торов.

Комментарии запрещены.