Оценка эффективности процесса бурения
Наиболее известные параметры оптимизации, используемые в технологии бурения, выполняют следующие цели:
— повышение производительности процесса;
— снижение стоимостных показателей;
— обеспечение необходимого качества работ.
Буримость горных пород характеризуется при выбранном способе их разрушения и рациональных режимных параметрах. Механическая
скорость бурения определяет интенсивность разрушения горной породы на забое.
Рис. 2.48. Ультразвуковой породоразрушающий инструмент: |
Количественной характеристикой интенсивности разрушения горной породы служит механическая скорость бурения Vм (м/ч), которая находится по следующей зависимости:
= (2.124)
где Н — углубка скважины, м; / — время, затраченное на бурение (углубление) скважины, ч.
/ — электрический кабель; 2 — магнитострикторный сердечник; 3 — излучатель; 4 — промывочная жидкость; 5 —спираль; б—абразив |
Несмотря на простоту, параметр механической скорости обладает существенным недостатком: не учитывает углубку в рейсе. Возможно, что более высокая механическая скорость, достигнутая за счет использования данной конструкции инструмента или режимов бурения, окажется менее предпочтительной перед альтернативным вариантом, у которого величина углубки в рейсе выше.
Механическая скорость бурения может быть выражена через углубку за оборот
(2.125)
где Аоб — углубка за оборот; п — число оборотов породоразрушающего инструмента в минуту.
Более полным параметром производительности является рейсовая скорость:
«„ = 77^. (2-126)
где Т— время, затрачиваемое на проведение вспомагательных и спус — ко-подъемных операций.
Удельную работу разрушения на забое определяют из выражения
SHAPE \* MERGEFORMAT
N с’,./’, |
А = |
(2.127)
где Ы— забойная мощность, Вт; им — механическая скорость, м/с; ^3 —площадь забоя, м2.
Из формулы (2.127) можно найти механическую скорость:
‘ N
= (2.128)
Таким образом, механическая скорость бурения возрастает с увеличением подводимой мощности и снижается при росте диаметра породоразрушающего инструмента.
Следующую группу параметров оптимизации составляют экономические. Наиболее широко используется стоимость одного метра бурения, реже общая стоимость бурения скважин.
Параметр стоимости одного метра С является интегральным показателем, складывающимся из затрат на эксплуатацию буровой техники, расход истирающих и производительность работ:
С = (2.129)
Л
где ц — стоимость эксплуатации одного часа буровой установки; Ц— стоимость израсходованного породоразрушающего инструмента.
При малой стоимости породоразрушающего инструмента (твердосплавное бурение) параметр стоимости 1 м бурения достаточно полно корреспондируется с параметром рейсовой скорости.
При сооружении гидрогеологических скважин в качестве параметра оптимизации может выступать стоимость удельного (или полного) дебита при утвержденных запасах водозабора.
Эксплуатационные скважины, предназначенные для бурения жидких и газообразных полезных ископаемых, могут оцениваться по стоимости и количеству добываемого продукта.
В качестве параметров оптимизации, характеризующих качество геологоразведочного бурения, могут использоваться:
•/ выход керна; >
■/ точность попадения трассы скважины в полезное ископаемое.