Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Поскольку в процессе механического бурения одновременно происходит разрушение породы и изнашивание долота, то эф­фективность этого процесса зависит как от способности долота разрушать породу, так и от его износостойкости. Относительная способность долота разрушать породу характеризуется текущей механической скоростью [см. формулы (8) и (18)], определяемой для интересующих нас состояний долота. Относительная износо­стойкость долота характеризуется продолжительностью работы до­лота и интенсивностью падения механической скорости во времени [формулы (8), (18)]; она может характеризоваться также скоро­стью износа опор долота и скоростью износа его вооружения.

Относительную способность долота разрушать породу можно характеризовать и средней механической скоростью проходки [формулы (17) и (20)]. При прочих одинаковых условиях vc за­висит от закономерности изменения текущей механической скоро­сти во времени и продолжительности работы долота [формулы [(20) и (21) и рис. 2], а поэтому в ней отражается также и изно­состойкость долота. От способности долота разрушать породу и его износостойкости зависит проходка на долото [формулы (9), (14), (20) и (21) и рис. 1]. Тот тип или та модель долота, которые имеют наиболее высокие h и t& при данных условиях бурения, являются наиболее рациональными для этих условий. Если же одному из сравниваемых типов (или моделей) долот соответствует наибольшая проходка на долото, а другому типу (или модели) соответствует наибольшая механическая скорость проходки, то в качестве критерия эффективности этих типов (или моделей) до­лот должна использоваться рейсовая скорость проходки [форму­лы (10) и (24) и рис. 3].

При данном значении h величина рейсовой скорости зависит от продолжительности рейса долота tv, а при данном значении — ус — от коэффициента <рР [формула (24)]. Следовательно, при данных значениях показателей работы долота величина рейсовой скорости зависит от времени tv. 0, т. е. от времени на спуск — подъем и смену долота, наращивание бурильной колонны, промыв­ку скважины и другие работы, входящие в рейс долота. Чтобы исключить влияние указанного времени на ур, следует пользовать­ся так называемой приведенной рейсовой скоростью [31], при вычислении которой принимается, что для сравниваемых долот время tv. о или коэффициент <рр одинаковы и соответствуют сред­ней глубине данного интервала бурения. Приведенное время tp. о. п и приведенный коэффициент <рр. п определяют либо по нор­мативам, либо на основе промысловых данных для рассматривае­мых условий.

При бурении глубоких скважин в осложненных условиях пред­лагается [29] оценку работы долот вести по скорости оСт, от­ражающей среднесуточный темп углубления скважины с учетом всех технологически необходимых работ, связанных с работой долот, .

24# .

°* = пт"л-т ль, 1Ь м! сутки, (135)

Ц* б “г * ciichJ Явп — f — ШвкJ Ярем

где Н — общая проходка долотами данного типа (или модели) при рассматриваемых условиях бу^рния в м Тъ — общее время механического бурения в ч; ГСПСн — общая продолжительность спуско-подъемных операций, наращиваний бурильной колонны и смен долот в ч; /вк — средняя продолжительность вспомогатель­ных работ, выполняемых при каждом рейсе долота (промывка

скважины, подготовительно-заключительные работы к спуску и подъему бурильного инструмента и др.) в ч; kBB — коэффициент, учитывающий прочие вспомогательные работы, связанные с про­ходкой ствола скважины (сборка — разборка бурильного инстру­мента, профилактика бурового оборудования и др.); п — количе­ство рейсов долот (число долот); &рем — коэффициент, учиты­вающий ремонтные работы, связанные с проходкой ствола скважины.

В отличие от технической скорости в скорости ист не учиты­вается время крепления и вспомогательных работ, не связанных с проходкой, но включено время на ремонтные работы, связанные с ней. Учет времени вспомогательных и ремонтных работ дает [29] более точные технико-экономические показатели работы до­лот, чем при оценке по рейсовой скорости.

Для оценки способности долота разрушать породу Бингхэм предложил использовать так называемый коэффициент эффектив­ности долота Кс — В нашей транскрипции формула для определе­ния этого коэффициента имеет вид

■Kc = blVC’g, (136)

где Ь* и Cg — то же, что и в уравнении (57).

По утверждению Бингхэма, коэффициент эффективности для нового долота Kcs не зависит от свойств горной породы, он опре­деляется геометрическими и конструктивными особенностями до­лота. В свою очередь, указанные особенности трехшарошечных до­лот довольно ограничены. Поэтому потенциальную эффективность таких долот можно выразить всего несколькими значениями рас­сматриваемого коэффициента. ‘

Коэффициент эффективности долота и коэффициент kx в фор­муле (83) связаны между собой обратно пропорциональной зави­симостью.

Па коэффициент Kcs значительно влияет скалывающий эффект, создаваемый рабочими элементами долота: чем больше скалы­вающий эффект, тем выше значение Kcs■ Наибольшие значения этого коэффициента у лопастных долот, они могут доходить до 0,5 мм/(кГ/см)0’5. Самый большой коэффициент эффективности у исследованных новых шарошечных долот был равен 0,14 мм/(кГ/см)0’5, а самый низкий составил 0,01875 мм/(кГ/см)0’5 — для опытного долота i?=40.

Если значения Si соответствуют рабочей кривой (см. рис. 10), расположение зубьев на шарошках мало влияет на положение этой кривой и на величину отрезка, отсекаемого ею на оси нагру­зок. Увеличение количества зубьев в 2 раза не изменило ни вели­чину указанного отрезка, ни саму кривую. Характер зависимости s<,=Sj(gfl) менялся только при изменении смещения осей шаро­шек. ‘

На положение рабочей кривой. значительно влияет износ зубьев: по мере затупления зубьев величина отрезка OCg увели­чивается, а наклон рабочей линии уменьшается. Коэффициент эф­фективности для изношенного долота Ко» связан с коэффициентом эффективности для нового долота Kcs следующим уравнением:

Kcw = Kcse~™, , (137)

где е — основание натуральных логарифмов; s — константа изно­са, равная 0,7, и ы — уменьшение высоты зубьев (доли единицы).

Приблизительные значения коэффициента эффективности для различных степеней износа долота приведены в табл. 22.

Если штыри не выпадают, то при износе штыревого долота его коэффициент эффективности не изменяется [для штыревых долот в зависимости от конструкции Kcs колеблется от 0,0325 до 0,05 мм/(кГ/см)0’5].

=. Износ долота влйяет также на положение кривых в области недостаточной очистки забоя. Чем больше скалывающее действие долота, тем выше его начальная способность разрушать породу, но тем интенсивнее оно изнашивается и тем быстрее уменьшается текущая механическая скорость проходки. В результате долота с меньшим коэффициентом Kcs могут оказаться более выгодными.

Для экономической ‘оценки эффективности долот пользуются так называемой экономической скоростью проходки va [формула (25)] и рейсовой стоимостью 1 м проходки

TOC o "1-5" h z Ср1 = Сч*р+Сд = *l; (138)

. h v3

Экономический эффект от ускорения проходки скважин обычно определяют по формуле

Эуд = счАТ — f СдДл, (139)

в которой АТ и Ап — экономия времени и долот соответственно.

Однако при бурении глубоких скважин в осложненных условиях

значительная доля затрат приходится на промывочную жидкость и износ бурильных труб, которые зависят от работы долот. Без учета этих затрат зйачительно искажается фактическое влияние долот на стоимость бурения. Поэтому при оценке экономической эффективности долот следует учитывать также экономию от сни­жения указанных затрат [29].

Важным показателем эффективности долот является удельная объемная энергоемкость разрушения породы 9V [формула (45)]. Для сравнительной оценки типомоделей долот можно вместо 9V пользоваться величиной 9Vд [формула (51)].

Очень большое влияние на показатели бурения скважин ока­зывают людские факторы [31], а поэтому при решении различных вопросов рациональной отработки долот необходимо принимать во внимание эти факторы и стремиться к тому, чтобы при проход­ке скважины как можно меньше затрачивалось живого труда и как можно меньше выполнялось трудоемких, операций. При оди­наковых технико-экономических показателях обычно следует от­давать предпочтение той типомодели долота, тому режиму или способу бурения и т. д., при использовании которых время /р. 0 оказывается меньше.

В настоящее время нет методики, полностью учитывающей комплексное влияние работы долот на технико-экономические по­казатели бурения скважин. Разработка такой методики является актуальной задачей.

Комментарии запрещены.