8.3. Вплив параметрів режиму буріння на величину проходки на долото

Проходка на долото залежить від швидкості руйнування гірської породи і тривалості роботи самого долота (tд, год) на вибої (довговічність долота) свердловини.

При бурінні руйнується не тільки порода вибою, але й озброєння самого долота, а в шарошкових долотах — і опори. Будь-яка змі­на параметрів режиму буріння відображається на інтенсивності зно­су долота (розглянемо нижче). У міру його зносу знижується механічна швидкість буріння.

Рисунок 8.9 − Залежність механічної швидкості буріння від гідравлічної потужності, яка спрацьовує на долоті (1), та швидкості витікання розчину із насадок долота (2)

Але, так як проходка на долото залежить від механіч­ної швидкості буріння і тривалості роботи долота на вибої, які в свою чергу є нелінійними функціями параметрів режиму буріння, то це означає, що проходка на долото також повинна бути складною функцією тих самих парамет­рів. Приклади цієї функціональної залежності при бурінні в перева­жно твердих породах показані на рис. 8.10.

При даній частоті обер­тання долота існує тільки одне оптимальне значення осьового на­вантаження, при якому забезпечується найвища проходка конкрет­ним долотом у визначеній породі.

а-вплив осьового навантаження; б-швидкості обертання;

1- на проходку до повного зносу озброєння; 2- на тривалість роботи долота на вибої;

3 - на механічну швидкість буріння

Рисунок 8.10 − Вплив осьового навантаження при бурінні в однорідній породі

При даному осьовому наванта­женні існує одне оптимальне значення частоти обертання, при якому досягається найбільша проходка за рейс вибраним долотом у даній породі. Будь-яке відхилення від цих оптимальних значень Gд і n_д веде до зниження проходки за рейс навіть в тому випадку, якщо ме­ханічна швидкість буріння при цьому зростає.

Покращення очистки вибою від вибурених частинок і зниження їх концентрації в промивальній рідині і привибійній зоні, що досяга­ється збільшенням витрати рідини і, особливо, гідравлічної потуж­ності, яка реалізується в насадках гідромоніторного долота, позити­вно впливає на довговічність опор.

Покращення очистки вибою веде до зниження затрат енергії на повторне подрібнення вибурених уламків і відповідному збільшення енергії, яка витрачається безпосередньо на руйнування породи, сприяє збільшенню механічної швидкості буріння.

Таким чином, покращення очистки вибою, що сприяє росту механічної швидкості буріння і довговічності долота, забезпечує підвищення проходки за рейс.

8.4. Взаємозв'язок параметрів режиму буріння

Зміна будь-якого одного параметра режиму буріння не завжди веде до підвищення ефективності буріння, якщо решта параметрів залишається без змін. Наприклад, збільшення навантаження на долото може не приводити до зростання механічної швидкості буріння, якщо при цьому не покращується очищення вибою. Уламки розбуреної породи, які потоком не можуть бути видалені з поверхні вибою, часто запресовуються між зубцями долота, налипають на нього і утворюється сальник, а при цьому швидкість буріння зменшується.

При збільшенні частоти обертання механічна швидкість буріння може і не зростати, а проходка за рейс знижуватися внаслідок зносу долота, якщо осьове навантаження і витрати промивальної рідини залишаються без змін.

Параметри режиму буріння взаємозв'язані, особливо при бурінні за допомогою вибійних двигунів.

Найбільша ефек­тивність буріння досягається лише при оптимальних співвідношен­нях цих параметрів, які залежать перш за все від властивостей розбурюваної гірської породи, вибійних умов самого процесу руйнування порід та конструкції долота. При даному осьо­вому навантаженні збільшення частоти обертання долота з метою підвищення механічної швидкості буріння доцільне лише до тих пір, поки зростає рейсова швидкість і знижується собівартість 1м проходки.

Оптимальний є той режим буріння, при якому забезпечує­ться ріст рейсової швидкості або зниження собівартості 1м проход­ки порівняно з усіма іншими режимами. Будь-яке форсування режи­му шляхом зміни осьового навантаження або частоти обертання, а також обидвох параметрів, внаслідок чого прискорюється знос доло­та і зменшується проходка за рейс, що веде до зниження рейсової швидкості і збільшення собівартості 1м проходки, слід вважати нераціональними.

Спосіб буріння накладає відповідні обмеження на параметри режиму буріння, та їх взаємозв'я­зок. Тому взаємозв'язок параметрів режиму буріння доцільніше розглянути при виборі способу буріння свердловин.