3.4. Критерии оптимизации выбора и режима работы долот

Проблема улучшения технико-экономических показателей бурения обусловливает необходимость непрерывной оптимизации как выбора породоразрушающих инструментов, так и режима их работы. Для принятия решения об оптимальности того или иного варианта породоразрушающего инструмента и режима его работы используются экстремальные значения показателей работы долота. Очевидно, при использовании показателей проходки на долото, механической и рейсовой скоростей оптимальным считается тот вариант, при котором названные показатели принимают максимальное значение, а при использовании стоимости метра проходки - его минимальное значение. Тогда критерии оптимизации принимают вид

Н  max; v_м  max; v_p  max; c  min. (3.9)

Наиболее мощными являются критерии v_p  max и c  min.

Практика бурения накладывает ограничения на величины критериев. Поэтому ставится вопрос о комплексном применении критериев, например:

1) v_p  max при c < c_п, где с_п - плановая стоимость 1 м проходки, обеспечивающая затраты на бурение в пределах сметы; 2) c  min при v_p > v_рп, где v_рп - плановая рейсовая скорость, обеспечивающая строительство скважины в установленные сроки.

В настоящее время сопоставление новых и применяемых (базовых) вариантов долот и режимов их работы регламентируется типовой методикой ВНИИБТ, которой предусматриваются параллельные испытания вариантов и их сравнение по критерию c  min. Для принятия решения проводится оценка статистической значимости различия вариантов одним из методов статистики. В бурении наибольшее распространение получил статистический метод сравнения средних арифметических значений сопоставляемых вариационных рядов с использованием t-критерия Стьюдента.

3.5. Долота режуще-скалывающего действия (лопастные долота)

Лопастные долота предназначены для разбуривания рыхлых и слабо сцементирванных песчано-глинистых пород и изготавливаются соответственно типов М и МС. Их готовят в двух- и трехлопастном исполнении. Двухлопастное долото показано на рис. 3.1. Долото состоит из стального корпуса 1, в котором выполнена внутренняя полость 2, двух лопастей 3 (в случае трехлопастного долота будет три лопасти, расположенные под 120 по отношению друг к другу). В корпусе долота выполнены промывочные отверстия 4 по числу лопастей. Нижняя часть лопасти представляет собой резец с заостренной режущей кромкой, предназначенной для резания-скалывания породы при вращении долота. Жидкость из промывочных отверстий направляется перед лопастью. В отверстиях могут устанавливаться гидромониторные насадки для создания гидромониторного эффекта при промывке забоя.

Рис. 3.1. Устройство и армирование двухлопастного долота:

- наплавка твердого сплава

Армирование лопастей. На передней грани лопасти (вид А) фрезеруются канавки 5, которые заполняются зернистым твердым сплавом Рэлитом в случае долот типа М или в них укладываются пластинки из твердого сплава в случае долот типа МС, и далее передняя грань лопасти наплавляется твердым сплавом, как показано на рис. 3.1. Таким образом формируется твердосплавная режущая кромка лопастей долота. Боковые грани лопастей, формирующие стенку скважины, также усиленно армируются. В боковой грани сверлятся отверстия в шахматном порядке и в них запрессовываются цилиндрические зубки 6 из твердого сплава. Сверху наплавляется слой 7 твердого сплава (вид В). Такое армирование имеет целью не допустить износ долота по диаметру больше допустимого. Если долото в процессе бурения будет уменьшаться по диаметру более допустимого, то скважина получится конической, и при спуске каждого нового долота ее нужно будет расширять путем проработки, а это потери времени и ресурса нового долота.

Лопастные долота шифруются следующим образом, например: 2Л 161,1М; 3ЛГ 190,5МС и т.д., где цифры 2 и 3 – число лопастей; буква Л – лопастное; цифры 161,1 190,5 – диаметры долот в мм; М и МС – типы долот.