Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Технико-экономические показатели бурения скважин в значи­тельной мере зависят от правильного выбора типомодели долота. Горную породу с конкретными механическими свойствами наибо­лее эффективно можно разбуривать только долотами вполне оп­ределенной типомодели при определенных режимах бурения.

Все факторы, влияющие на показатели работы долот, так же как и все факторы, влияющие на показатели строительства сква­жин, можно разделить на три основные группы: природные, тех­нико-технологические и людские [31]. При анализе работы долот прежде всего необходимо выделить те природные факторы, кото­рые существенно влияют на показатели работы долот. К их числу относятся механические, физические и абразивные свойства гор­ных пород и горно-геологические условия их залегания.

Большие трудности разбивки разреза площади на интервалы с примерно одинаковой буримостью, в пределах которых действие природных факторов практически постоянно, связаны с влиянием множества условий на показатели работы долот и значительной вариацией этих условий.

Бингхэм предлагает разбивку разреза скважин на интервалы одинаковой буримости вести с помощью графиков нарастающего времени механического бурения Т§п в функции глубины бурения L, отражающих скорость разрушения горных пород. Такие графи­ки делятся на ряд участков и представляются в виде ломаных ли­ний. Изменения наклона отрезков этих линий означают изменения механической скорости проходки, а сами участки рассматриваются как соответствующие интервалам пород одинаковой буримости. Однако Бингхэм не дает методики определения границ указанных участков. Решение же данной задачи на глаз затруднительно и сопряжено с субъективными оценками; в частности, оно зависит от масштаба графика.

Для решения задачи разбивки геологического разреза скважин и площадей на интервалы однородности по указанным свойствам горных пород можно воспользоваться методом, разработанным Д. А. Родионовым применительно к решению задач геологической практики. Этот метод, названный нами методом последовательных разбиений, основан на максимальной разности выборочных сред­них изучаемой линейно-упорядоченной статистической совокупно­сти или множества Т™{х).

Множество Т^х) называем однородным, если для любых двух точек t’, t"^T™(x) будет выполнено равенство Ft'{x)—/>([1]) = О, где F (х) —интегральная функция распределения m-мерной слу­чайной величины х. Критерием для проверки гипотезы об одно­родности служит функция v(r20 ), значение которой для каждого разбиения множества представляет собой случайную величину, распределенную по закону %2 с m степенями свободы, под кото­рыми в данном случае понимается количество тех показателей рас­сматриваемых свойств горных пород, по которым ведется разбив­ка геологического разреза скважин на интервалы однородности. Например, для этой цели могут быть использованы одновременно рш, предел текучести, /С*, модуль упругости Еш и Av; в таком случае т = 5. ;

Указанные выше свойства горных пород тех или иных площа­дей бывают зачастую неизвестными или малоизвестными. Только для площадей нефтяных районов Урало — Поволжья (Башкирия, Татария и Куйбышевская область) имеются более или менее си­стематические данные о механических свойствах горный пород и некоторые сведения об их абразивных свойствах [5]. Однако и по этим районам рассматриваемые свойства горных пород в ос­новном определялись в лабораторных стандартных условиях, а, как известно, в реальных забойных* условиях поведение горных пород обычно существенно отличается от поведения их в лабора­торных условиях.

Вследствие трудностей определения механических, физических и абразивных свойств горных пород учет этих свойств в буровой практике осуществляется путем разделения геологического разре­за скважин и площадей на интервалы одинаковой буримости по показателям работы долот. Считается, что в пределах этих интер­валов влияние природных факторов на указанные показатели практически одинаково.

Математически задачу разбивки геологического разреза сква­жин на интервалы одинаковой буримости по показателям работы долот можно представить как разбивку линейно-упорядоченной статистической совокупности значений указанных показателей на однородные^ группы. Для отбивки границ этих групп можно также использовать метод последовательных разбиений [28].

По изложенной методике была сделана разбивка разреза скв. 90 месторождения Котур-Тепе объединения Туркменнефть. Расчеты проведены на ЭЦВМ «Проминь» при уровне значимости <7 = 0,05, для которого х2о, о5=3,8. Отбивка границ в неоднородных участках графика T^u=T^n{L) производилась по максимальному значению функции v(r02). Результаты расчетов представлены на рис. 43 и в табл. 23.

Средняя механическая скорость vcl определена делением дли­ны соответствующего интервала на время механического бурения, а иС2 представляет собой среднеарифметическое значение средних механических скоростей по рейсам долот. При вычислении коэф­фициентов вариации* для vc2—wv, для продолжительности работы

долота — wtв и для проходки на долото — wh среднее квадратич­ное отклонение подсчитывалось по формуле

Z(Xj — хс)2 т.[ п — 1

представляет собой толь­ко один из аргументов в 0 пользу того или иного ре­шения рассматриваемого 2 so вопроса. Поэтому разбив­ка разреза площади на soo интервалы одинаковой буримости изложенным iso выше методом требует t тщательного инженерно — * woo го анализа конкретных | условий бурения. В част — <§ nso ности, глубины спуска об — s садных колонн являются | очевидными границами ^ выделения отдельных ин — ^ тервалов графика Гбн=

= Tqb(L), внутри кото­рых следует применить функцию и(го). На рис. 43 такие’ границы отмечены пунктирными линиями.

Буримость горной по­роды, выражаемая меха­нической скоростью про­ходки, зависит iie толь­ко от свойств породы, но и от технико-экономических факторов. Поэтому следует привязывать получаемые рассматриваемым статистическим методом границы геологического разреза к его стратиграфическим и литологическим границам. В случае суще­ственного расхождения этих границ необходимо установить при­чины таких расхождений. Возможно, что указанные расхождения обусловлены не природными, а технико-технологическими фак — ‘ торами. В частности, для графика на рис. 43 границе между по­следними интервалами соответствует резкое изменение режима бурения. Если такие границы не будут отмечаться по другим сква­жинам, то они могут быть исключены при разбивке разреза — дан­
ной площади на интервалы по буримости. Если же по ряду сква­жин наблюдается устойчивое расхождение статистически отбивае­мых границ от литологических или стратиграфических границ, то это будет указывать на стабильное влияние природных факторов.

При исследовании закономерностей изменения проходки за рейс и продолжительности работы долота с глубиной бурения воз­можно использование идеи пуассоновского процесса, или совер­шенно случайной последовательности событий.

Вследствие отсутствия сведений по механическим свойствам и абразивности горных пород данной площади часто строят класси­фикацию последних по относительным значениям показателей ра­боты долот, приняв за единицу показатели в одном из интервалов (в одном из горизонтов или в одной из свит, литологической пач­ке и т. д.). В качестве базового обычно удобнее всего использо­вать наиболее трудноразбуриваемый интервал (го’ризонт и т. д.).

От типомодели долота зависят использование подводимой к до­лоту мощности, осевая нагрузка на него и скорость вращения.

Для упруго-хрупких и упруго-пластичных пород площадь зоны разрушения значительно больше площади зоны контакта зубьев с породой, а для пород III класса эти площади одинаковы. Отно­шение глубины лунки к деформации породы до разрушения для пород III класса равно единице, а для пород первых двух клас­сов глубина лунки превышает указанную деформацию в несколько раз. Геометрические размеры, форма лунок и их объем при бу­рении высокопластичных пород зависят от формы и размеров зубьев шарошек и кинематики их взаимодействия с породой, а при бурении пород I и II классов — в основном от формы и раз­меров. зубьев и угла скалывания породы. Чем больше зона раз­рушения по сравнению с зоной контакта, тем с большим шагом зубьев можно применять долота и тем больший эффект можно получить при прочих одинаковых условиях. При бурении пластич­ных пород повышенный эффект получается в результате приме­нения долот с высокими зубьями и большим коэффициентом про­скальзывания kz. В то же время, чем выше абразивность горной породы, тем с меньшим kz должны применяться долота.

Заслуживает внимания предложенная Ю. Ф. Алексеевым [5] методика выбора типа долота и типа забойного двигателя, осно­ванная на составленной им классификации горных пород по твер­дости и пластичности.

Наиболее надежные выводы о преимуществах той или иной ти­помодели долота можно получить на основе анализа показателей работы долот в конкретных условиях бурения [31]. Работоспособ­ность сравниваемых типомоделей долот следует оценивать по при­веденной рейсовой скорости или (в определенных случаях) по hc и vc. Кроме того, необходимо принимать во внимание и другие факторы, рассмотренные выше. При этом обязательно следует учитывать степень и характер износа долот, а также скорость их изнашивания.

Если анализируемые долота отрабатывались неполностью и этот факт не учтен, то можнб прийти к неправильным выводам. Так, например, если какое-либо нововведение приводит к увели­чению долговечности долот, а бурильщики продолжают использо­вать долота то же самое время, что и прежде (вследствие действия психологического фактора, силы привычки и т. п.), то можно сде­лать неправильное заключение о том, что указанное нововведение не способствовало повышению долговечности долот. Могут быть и такие случаи, когда при применении указанного нововведения бурильщики удлиняют продолжительность использования долота на забое, но сравнительно незначительно, т. е. неполностью реали­зуют возможности нововведения (опять-таки по тем же причинам). Знание же скорости изнашивания и степени недоработки долот позволяет вычислить возможную долговечность долот при данных условиях, оценить потенциальные возможности нововведения и сделать ценные рекомендации.

Свойства горных пород одного и того же горизонта обычно из­менчивы как по глубине, так и по простиранию. Поэтому при вы­боре типомодели долота и режима бурения в каждом конкретном случае должно учитываться это обстоятельство. В промысловой практике оперативный выбор типомодели долота и режима буре­ния осуществляется с учетом характера и степени износа преды­дущего долота и показателей его работы в предположении, что спускаемое долото будет разбуривать такую же породу, как и предыдущее долото. Оперативный контроль за правильностью вы­бора типомодели долота и режима бурения существенно улучшает показатели работы долот. Определенный интерес представляет предложение КуйбышевНИИ НП [100] использовать для этой цели так называемые карты оперативного выбора типа долота.

Комментарии запрещены.