Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Согласно формуле (1), vM прямо пропорциональна п. Однако промысловые данные и стендовые эксперименты показывают, что, обычно механическая скорость растет медленнее повышения п. В общем виде связь между vM я п выражается уравнением

vM = bvnb. (58)

Показатель степени b зависит от многих факторов и колеб­лется в широких пределах: для промысловых условий Ъ —0,3—0,8; в стендовых условиях его зйайения могут превышать указанный верхний предел. При разбуривании в стендовых условиях твердых пород долотами, обладающими повышенной динамичностью, с со­вершенной очисткой забоя показатель степени Ь может быть ра­вен единице и дкже превышать это значение до 1,2.

Бцнгхэм влияние п на ом оценивает по формуле

VM=ZCv(Jk)b» (59)

где по — эталонная (базовая) скорость вращения долота;’ с„ — постоянная для данных условий. Если Ь = , то при увеличении п механическая скорость проходки увеличивается во столько раз, во сколько раз п больше пб. Если же &i = 0, то ом остается не­изменной при изменении скорости, вращения долота.

Кргда показатели бурения ложатся на рабочую линию, величи­на bi колеблется в пределах 0,9—1,0. Когда же указанные по­

казатели соответствуют области недостаточной очистки забоя,

величина 61 может изменяться в пределах от 0,4 до 0,8; в ряде случаев Ьх может снижаться до, нуля.’ Для линии минимального углубления Ь~. ‘ .

Снижение темпа увеличения им при повышении скорости вра­щения долота вызывается уменьшением Si с ростом п. Это умень­шение может быть выражено одним из следующих уравнений:

(60) (61)

Si = В — Р lg п,

SHAPE * MERGEFORMAT

(62)

Зависимости углубления скважины за один оборот долота от скорости его вращения при различных осевых нагрузках представ­лены на рис. 11—14.

Для кривых, изображенных на рис. 11—14, значения величин, входящих в формулы (60) — (62), даны в табл. 2.

Анализ приведенных данных доказывает, что при усталостно­объемном и объемном разрушениях горной породы п оказывает

2.15

2.50

J:

г:

S 2.00

I

5 1.50

TOC o "1-5" h z J________ I———————— I———— L L

1,8 2,0 2,2 2,0 2,В 2,8. 3,0

Логарифм спорвсти Вращения долота, Ign

J—————————————— 1 1 L.

63 132 205 350 600 900

Спорость Вращения долота, об/мин

Рис. 11. Зависимость углубления скважины за один оборот долота от скорости его вращения по данным стендовых испытаний [83]. Долото —

1В6аТ, порода — мрамор.

Спорость Вращения долота, од/пип Рис. 12. Зависимость углубления скважины за один оборот долота от скорости его вращения по данным стендовых испытаний [83]. Долото—1В6аТ, порода — мрамор. 1 — 4 — то же, что на рис. 11. Сплошные линии соответствуют формуле (61), пунктирные — фор­муле (62).

Спорость Сращения долота, об/мин Рис. 13. Зависимость проходки за один оборот долота от скорости его вращения при различных осевых нагрузках по дан­ным стендовых испытаний [83]. Долото — 1В6аС. 1, 2 — для мрамора, р0=68 кГ/ммг, Р ш— 35 кГ/мм2, Кп= 2,6; / — при G = l,5 тс; 2 — при 0 = 5 тс. 3, 4 — для известняка, ро=13,3 кГ/мм2 3 — при G = 1,5 тс; 4 — при 0=5 тс.

влияние на величину si тем резче, чем выше G. С ростом скорости вращения долота степень влияния п на Si уменьшается.

‘ во 8 г wu /26 т по Спорость Вращения долота, об/мин

Рис. 14. Зависимость проходки за один оборот долота от скорости его вращения по промысловым данным (в скобках ука­зано количество рейсов долота, использо­ванных для вычисления среднего значе­ния). Фораминиферовые отложения. Долото Б10МГЛ, 0=10 Т. Скв. 129, 136 и!137 площади Карабу — лак-Ачалуки и скв. 56 — Заманкул.

При возрастании п время контакта зубьев шарошек с породой т сокращается, что отрицательно сказывается на sb а динамиче­ская нагрузка на долото возрастает, способствуя о,30

повышению Si. Уменыне — ‘

ние si с ростом скорости | вращения долота может стабилизироваться при ^ I _ таких значениях п, при которых эффект дина­мической нагрузки и влияние т компенсируют друг друга. В случае ис­пользования долот повы­шенной динамичности для разбуривания твер­дых пород в стендовых условиях с совершенной очисткой забоя возмо­жен рост Si с увеличе­нием п.

Однако в общем уг­лубление скважины на

один оборот долота снижается при увеличении п. Значение Si резко падает, когда т становится меньше определенной для дан­ных условий величины.

Продолжительность контакта зубьев с породой и динамичность работы долота зависят от геометрии шарошек. Поэтому степень влияния п на Si значительно зависит от геометрии рабочих эле­ментов долота. Так, например, для более энергоемких долот S] уменьшается с ростом п быстрее, чем для менее энергоемких.

При поверхностном разрушении горной породы si практически не зависит от скорости вращения долота, и пм растет прямо про­порционально п.

Если подставить значение si, определяемое формулой (61), в уравнение (2), то получим выражение (58), в котором

(63)

= 0,065! и Ъ= 1— рх.

Значения величины Ь для рассмотренных выше зависимостей приведены в табл. 2.

Использование формул (60) и (62) приводит к уравнениям

(64) (65)

ум = 0,06 (В — р lg л) п vM = 0,06 (В2 — р2л) п.

Таблица 2 Рису­ нок Пара­ метры Осевая нагрузка на долото, тс 1,5 2 4 ‘ 5 6 8 10 11 В 0,404 1,555 2,945 4,29 Р 0,0248 0,265 0,579 0,872 12 Bi 0,459 2,323 4,361 4,325 pi — 0,0517 0,165 — 0.18Ц 0,119 — ь — 0,948 0,835 — 0,811 0,881 ■— Вг 0,365 1,057 1,87 2,678 Рз 0,545-10-4 0,379-Ю-з 0,849-Ю-з 0,0016 13 Вг 5,631 17,77 Р. 0,234 — — — 0,281 — ■ ‘ — — Ъ 0,766 ‘ — — 0,719 ■ — — — в, 0,699 3,279 Pi 0,165 — .— 0,201 — — — Ъ 0,835 — ‘ — 0,799 — — — 14 Вг _ ‘ 1,254 Pi — —. — — .— — 0,372 Ъ — — — ;. —7 — — 0,62» Примечания. 1. Первые три строчки для рис. 13 соответствуют бурению в известняке,, остальные три—бурению в мраморе. ’ 2. На рис. 14 зависимости относятся к средним механическим скоростям проходки, а на. остальных рисунках—к текущим значениям этого показателя.

Одним из наиболее дискуссионных вопросов технологии буре­ния является вопрос о критической скорости вращений долота nv и условиях ее существования. При совершенной очистке забоя,, когда зависимость ом=Ум(«) определяется только закономерно­стями разрушения породы, указанная функция не имеет максиму­ма. В реальных же условиях бурения, когда промывка далека от совершенной, возможно наличие критической скорости вращения долота nv, при превышении которой vM не будет возрастать с рос­том п (в формуле (59) показатель Ь будет равен нулю) или даже начнет снижаться.

Темп роста механической скорости с увеличением п умень­шается. Вместе с тем, повышение скорости вращения долота со­провождается снижением его долговечности, возрастанием удедь — ной энергоемкости разрушения породы, увеличением интенсивно­сти износа бурильной колонны при роторном бурении и другими отрицательными последствиями. Поэтому существует такое зна­чение скорости вращения долота птэ, которое практически нет смысла превышать. Указанное значение скорости вращения доло­та назовем технико-экономическим ‘Критическим числом оборотов долота.

До птэ происходит объемный вид разрушения горной породы. Снижение эффективности воздействия зубьев на забой вследствие уменьшения т и ухудшения условий удаления выбуренных частиц в кольцевое пространство по мере увеличения п в той или иной мере компенсируется возрастанием динамической составляющей осевой нагрузки на долото.

В дальнейшем, вследствие значительного уменьшения т и ухуд­шения очистки забоя, все большее и большее значение приобре­тают усталостно-объемное и поверхностное разрушения, все боль­ше и больше требуется ударов зубьев по породе для образования в ней лунок; доля объемного разрушения быстро снижается. В ре­зультате ум при увеличении п от лтэ до nv растет очень медленно, а после превышения nv даже может уменьшаться. Последнее вы­зывается тем, что в этой случае при повышении п долота эффек­тивность единичного акта воздействия зубьев на породу снижается быстрее, чем возрастает количество воздействий зубьев на забой в единицу времени.

Снижение механической скорости с ростом п после превыше­ния nv будет происходить до тех пор, пенса эффективность единич­ного воздействия зубьев на породу не перестанет зависеть от из­менения т и степени очистки забоя, т. е. пока показатель степени Ь в формуле (59) не станет равным единице. После этого ом начнет снова возрастать.

Таким образом, общий характер изменения vM с увеличением п при данной G отражает результирующее влияние противопо­ложно действующих явлений: положительного — роста общего

числа воздействий вооружения долота на породу в единицу вре­мени и отрицательного — снижения эффективности ‘единичного акта воздействий.

Значение птэ зависит от осевой нагрузки на долото. Оно (так же как и nv) зависит от степени совершенства очистки забоя, уве­личиваясь с улучшением очистки. Чем — меньше G и хуже очистка забоя, тем больше, криволинейная зависимость vK=vM(n) прибли­жается к прямолинейной и тем ближе к оси абсцисс она распола­гается. При поверхностном разрушении породы рассматриваемая зависимость обычно линейная.

Критическая скорость вращения шарошечных долот увеличи-/ ваётся с ростом твердости пород и зависит от их пластичности, она повышается с уменьшением D и снижается при увеличении G.

Комментарии запрещены.