20.2. Рациональная отработка долот

Считается, что долота рационально отрабатывают в том случае, если бурят при оптимальном сочетании параметров режима бурения и равномерной подаче. Продолжительность работы долот, как правило, выбирают из расчета получения максимальной рейсовой скорости проходки или макси­мальной стойкости опор долота. Если хотя бы одно из этих условий не соблюдают, то нельзя считать, что долота отраба­тывают рационально.

Опытами установлено, что если увеличивается какой-нибудь параметр режима бурения, а другие остаются посто­янными или изменяются, не обеспечивая оптимального соче­тания между параметрами, то при этом чаще всего темп уг­лубления скважины снижается. А если и происходит некото­рое увеличение показателей бурения, то сравнительно не­большое. При таких условиях отработка долот не может быть рациональной.

Так как параметры режима бурения n, Р_д (G_o)и Q оказывают различное влияние на механическую скорость проходки и износостойкость долота, следовательно, оптимальное соот­ношение между ними отвечает наиболее высокой рейсовой скорости проходки

В турбинном бурении иногда рациональное соотношение между Рд, n и Q не соответствует оптимальному режиму ра­боты турбобура. Нередко наиболее высокие показатели эф­фективности отработки долот получают при работе турбобу­ра в области тормозных режимов.

Если в процессе бурения контролировать только осевую нагрузку, то частота вращения долота колеблется до ±300 об/мин. Такие колебания n объясняются рядом причин, но главнейшая из них - неравномерность подачи долота (бурильной колонны).

Так как в турбинном бурении зачастую Q = const, частота враще­ния долота n = φ(Р_д), естественно, что при всяком изменении Р_д обязательно будет изменяться и n.

Опыты показали, что во всех случаях, когда долото пода­ется неравномерно, происходят колебания n, в результате чего эффективность работы долота снижается на 15 -25 % и более.

Ориентируясь на рациональную отработку долот, нужно добиваться равномерной подачи бурильной колонны, чтобы колебания n не превосходили 50-80 об/мин.

Критерии для установления необходимости смены долота

Рациональная отработка долот невозможна, если нет кри­териев для определения времени, когда необходимо сменить долото.

С технической точки зрения долото на за­бое следует использовать до тех пор, пока механическая скорость проходки, уменьшаясь, не станет равной рейсовой скорости проходки. Это и будет рациональное время эффек­тивной работы долота на забое Т_р.

В этом случае при определении времени подъема долота можно руководствоваться механической скоростью проход­ки. Долото нужно поднимать после того, как механическая скорость проходки, уменьшаясь с течением времени, достиг­нет значения

V_м=k₀V_м.ср., (20.16)

где V_м.cp. - средняя механическая скорость проходки, м/ч; k₀ - коэффициент, определяемый опытным путем.

Значение k₀ зависит от соотношения между t₆ и t_cn + t_п и удовлетворяет условию 0 < k₀ < 1.

Т_р отдельно для каждого долбления не определяют, а используют различные данные, полученные на основе хронометражных наблюдений и статистических материалов, на­пример:

1) продолжительность механического бурения Т_р;

2) проходку на долото, соответствующую Т_р;

3) конечную механическую скорость v_k, соответствующую максимуму рейсовой скорости;

4) отношение конечной механической скорости v_к к на­чальной v₀.

Хронометражные наблюдения показывают, что шарошеч­ные долота в большинстве случаев приходится поднимать до наступления максимума рейсовой скорости. Это происходит потому, что долговечность опор шарошечных долот меньше долговечности их рабочей поверхности, а продолжительность спускоподъемных операций и вспомогательных работ имеет сравнительно большую величину.

При определении необходимости смены долота в принципе можно исходить и из стоимости 1 м проходки, т.е. поднимать долота тогда, когда стоимость 1 м проходки в процессе долбления снизится до минимума.

Задаваемые бурильщиками значения критериев для установления необходимости смены долота являются ориентиро­вочными, потому что они определяются как среднестатисти­ческие величины; качество отдельных долот нестабильно и условия работы долот в каждом из долблений несколько раз­личны. Поэтому следует пользоваться одновременно не­сколькими критериями.