5. Разделение интервала отработки долот на участки пород одинаковой буримости.

5.1. Графический метод разделения интервала отработки долот на участки одинаковой буримости.

Для этого на график с координатами “глубина скважины Н – время бурения t” наносят результаты отработки долот в каждом рейсе. Излом линейной зависимости h_д=h_д(t_б) соответствует границе между двумя слоями с различной буримостью (смотри рис.1).

Из графика видно, что зависимость h_д=h_д(t_б) имеет излом в т. H=2950м, следовательно интервал 2650-3200 м представлен породами с разной буримостью и в дальнейшем его будем рассматривать как 2 пачки.

5.2 Методика Родионова.

Согласно исходным данным составляем ряд значений средних за рейс механической скорости V_м­ в порядке их последовательности при бурении скважины №1 и №2.

Каждый ряд из 9 значений механической скорости строим по формуле:

В скв. №1:

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Vм	1,64	1,47	1,51	1,58	0,57	0,44	0,58	0,42	0,59

В скв. №2:

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Vм	1,82	1,66	1,77	1,64	0,69	0,81	0,78	0,74	0,63

Определяем значения функции у в скв. №1 по формуле (4.6, [1]). Для первого рейса (i=1) долота в анализируемом ряду:

где n - число анализируемых рейсов.

V_мi - средняя механическая скорость проходки в i-м рейсе.

Для первой скважины получим следующие значения:

Y	1,6236	2,8412	4,7231	7,8553	5,3050	3,0115	1,9139	0,5619
Yнорм	0,2067	0,3617	0,6013	1,0000	0,6753	0,3834	0,2436	0,0715

После проведения аналогичных вычислений в скв. №2 получим:

Y	1,6871	2,9808	5,4001	7,8430	4,7895	3,3571	2,1996	1,1887
Yнорм	0,2151	0,3801	0,6885	1,0000	0,6107	0,4280	0,2805	0,1516

Максимальное значение функции у для рядов скоростей по скв. №1 и №2 имеют место при к=4 и соответственно равны у₄=7,85, и у₄=7,84 Они подтверждают результаты произведенного выше графического разделения разреза на два участка пород одинаковой буримости.

Рис. 2. Зависимость по методике Родионова.

6. Выбор оптимального режима бурения

Рассмотрим задачу для нижнего (второго) интервала пород одинаковой буримости 2950-3200м, пробуренного в скважине №1 и №2 пятью долотами одинакового размера с нагрузкой Р_д=190 кН.

Найдем средние арифметические значения проходки на долото h_д, стойкости долота t_б и механической скорости V_м по формулам:

(4.13, [1])

где, h_д– осредненная проходка на долото; t_б– осредненная стойкость отработанных долот. Итак:

Скв.№1 нижняя пачка, долото Ш 269,9 С3-ГВ:

Скв.№2 нижняя пачка, долото Ш 269,9 С-ГВ:

Чтобы найти адаптационные коэффициенты, необходимо предварительно определить частоту вращения долот Ш 269,9 С3-ГВ и Ш 269,9 С-ГВ во время отработки в скв.1 и 2 на валу турбобура А9Ш при нагрузке на долото P_д =190 кН, расходе раствора 0,044 м³/c и плотности раствора =1224,2 кг/м³.

Характеристики турбобура:

Наружный диаметр d_н=0,240 м,

Подача промывочной жидкости Q_T=0,045м³/c,

Частота вращения вала n_T=420об/мин,

Крутящий момент на валу при максимальной мощности М_T=3500Hм,

Перепад давления ,

Средний диаметр проходного канала турбобура d_T,CP=0,16м,

Средний радиус трущихся поверхностей ч_ср=0,081м,

Масса=4605 кг,

Длина=16,960 м.

Тормозной момент турбобура:

Момент на долоте:

а=0,15.

Частота холостого вращения вала:

Осевое усилие на валу турбобура:

Таким образом, долота в скв.№1 и №2 были обработаны при частоте вращения n=539,31 об/мин.

Теперь можно определить адаптационные коэффициенты для долота Ш 269,9 С3-ГВ:

Для долота Ш 269,9 С-ГВ:

Построим график внешней характеристики турбобура:

1-я точка. Нагрузка на долото P_д = 0

2-я точка.Разгруженной осевой опоры, когда P_д =P_Г:

3-я точка. Торможение турбобура, когда n=0. Чтобы частота стала равна нулю, необходимо на долото создать нагрузку:

Для более точного построения характеристики турбобура n=n(P_д) в диапазоне нагрузок от 0 до P_д=447,5 кН можно рассчитать соответствующие различным нагрузкам значения частот вращения вала:

Pд, кН	n, об/мин
0	677,4369725
50	650,6885935
100	623,9402145
150	597,1918355
200	518,372392
300	308,9652807
350	204,261725
400	99,55816931
447,5	0

На характеристике участок устойчивой работы турбобура ограничивается сверху точкой с координатами, соответствующими разгонной частоте вращения n_p=677,43 об/мин и нагрузке P_д=0, и снизу точкой с координатой по частоте и нагрузке Рд=318,4кН.

Участок совместимых условий работы системы “турбобур-долото” на характеристике турбобура располагается в интервале между точками А (P_Д=0 кН, n=677,43 об/мин) и В (P_Д=225 кН, n=466,02 об/мин).

Рис. 3. Характеристика турбобура.

Определим скорости в зависимости от нагрузки ,

Для долота Ш 269,9 С3-ГВ:

V_м(0)=0,

, _(5.15)

Для долота Ш 269,9 С-ГВ:

V_м(0)=0,

Таким образом, согласно приведенным выше результатам в дальнейшем для отработки долот Ш 269,9 С3-ГВ и Ш 269,9 С-ГВ в сочетании с турбобуром А9Ш в качестве наиболее эффективной считаем нагрузку 225 кН при частоте 466,02 об/мин.

Приблизительно примем: C_в=82,17 руб. - стоимость 1 часа работы буровой установки в объединении «Мангашлакнефть» . Стоимости долот: C_д Ш 269,9 С3-ГВ =328 руб.,

C_д Ш 269,9 С-ГВ =220 руб.

Время подготовительно-заключительных и вспомогательных работ в одном рейсе t_в:

-время на подготовительно-заключительные работы,

- время на наращивание инструмента,

-время на отвертывания долота,

-время на навертывание долота,

-время на проверку турбобура,

Время на спуско-подъемные операции t_сп для скважины глубиной 3200 м. t_сп= 7,77 ч.

Скв№1 долотo 269,9 С3-ГВ:

Скв№2 долото Ш 269,9 С-ГВ:

Таким образом, стоимость метра проходки долотом Ш 269,9 С3-ГВ значительно больше, чем долотом Ш 269,9 С-ГВ, последнее рекомендуем использовать для бурения в интервале 2950-3200 м.

Найдем прогнозируемые показатели отработки долота Ш 269,9 С3-ГВ при рекомендуемых эффективных параметрах бурения:

Ш 269,9 С-ГВ:

Интервал одинаковой буримости, м		Тип забойного двигателя	Конкури- рующие типы долот	Оптимальный режим		Прогнозируемые показатели работы долот				Рациональный тип долота
				Рд, Кн	Q, м3/c	hд, м	tб, ч	Vм, м/ч	С, руб/м
2950	3200	А9Ш	Ш 269,9 С3-ГВ	225	0,044	54,82	89,70	0,611	165,65	Ш 269,9 С-ГВ
			Ш 269,9 С-ГВ	225	0,044	54,82	62,94	0,871	120,38

Аналогичным образом производится выбор лучшего долота для верхнего интервала бурения (2650 – 2950 м.).

Время на спуско-подъемные операции t_сп=5,86 ч.

Скважина № 1, Ш 269,9 С3-ГВ:

Скважина № 2, долото Ш 269,9 С-ГВ:

Интервал одинаковой буримости, м		Тип забойного двигателя	Конкури- рующие типы долот	Оптимальный режим		Прогнозируемые показатели работы долот				Рациональный тип долота
				Рд, Кн	Q, м3/c	hд, м	tб, ч	Vм, м/ч	С, руб/м
2650	2950	А9Ш	Ш 269,9 С3-ГВ	225	0,044	76,45	43,86	1,743	59,11	Ш 269,9 С-ГВ
			Ш 269,9 С-ГВ	225	0,044	76,45	39,57	1,933	53,081