13.9 Технологический режим роторного бурения

Параметры технологического режима роторного бурения следует выбирать, принимая во внимание характер пород геологического разреза, технические возможности применяемого оборудования и опыт передовых буровых бригад.

Величина осевой нагрузки устанавливается с учетом типа долота, механических свойств пород, а также других параметров режима бурения.

Практически необходимая нагрузка (в кгс) на долото определяется из расчета удельной нагрузки на 1 см его диаметра, которую рекомендуется принимать при бурении:

очень мягких пород…………………………………….. 5-10

мягких пород……………………………………………. 100-200

пород средней твердости………………………………. 200-400

плотных твердых пород………………………………… 300-600

окремненных и кремнистых очень твердых пород…… 900-1200

Для приработки опор шарошечных долот в течение первых 5-10 мин нужно работать при пониженной осевой нагрузке.

Следует иметь в виду, что механическая скорость бурения повышается с увеличением нагрузки на долото лишь до определенного предела. Чрезмерная нагрузка сопровождается уменьшением скорости бурения в связи с увеличением контактной поверхности долота с породой.

Частота вращения снаряда при роторном бурении принимается от 100 до 300 об/мин и выбирается в соответствии с характером породы и глубиной скважины.

Мягкие породы следует бурить при больших частотах вращения долота и небольшой осевой нагрузке. В крепких породах частота вращения снаряда уменьшается, а нагрузка на долото увеличивается. С увеличением глубины скважины, а так же при бурении абразивных пород частота вращения снаряда уменьшается.

Расход промывочной жидкости при роторном бурении рассчитывается, исходя из скорости восходящего потока, величина которой должна быть не менее 0,8-1,2 м/с. В мягких породах интенсивность шламообразования больше и поэтому значение скорости восходящего потока жидкости должно быть больше, чем при бурении твердых пород. Если в процессе роторного бурения любой из параметров технологического режима можно менять, не изменяя другие, то при турбинном бурении основным параметром, от которого зависят остальные, является количество прокачиваемой промывочной жидкости. Изменение бурильщиком подачи промывочной жидкости обязательно повлечет за собой изменение частоты вращения снаряда и величины осевой нагрузки, которую можно приложить к долоту.

При постоянном расходе промывочной жидкости увеличение осевой нагрузки на долото вызывает автоматическое уменьшение частоты вращения вала турбобура. Постепенным изменением осевой нагрузки на долото можно найти такую частоту вращения, при которой мощность и КПД, развиваемые турбобуром, а также механическая скорость углубления скважины достигают максимальной величины. При бурении в твердых породах нагрузка на долото увеличивается, а в мягких уменьшается. Так как долото изнашивается, подобранную в начале рейса осевую нагрузку необходимо периодически проверять путем ее изменения.

Частота вращения долота при турбинном бурении, регулируемая изменением количества закачиваемой промывочной жидкости и величины осевой нагрузки, обычно равняется 300-700 об/мин.

При пересечении скважиной пород, перемежающихся по твердости, частота вращения долота изменяется независимо от бурильщика даже при постоянных величинах количества закачиваемой промывочной жидкости и осевой нагрузки.

Расход промывочной жидкости, обеспечивающий устойчивую работу турбобура, определяется его технической характеристикой. Количество промывочной жидкости, необходимое для очистки забоя от разбуренной породы, определяется по величине скорости восходящего потока, которая в зависимости от буримости породы принимается 0,8=1,5 м/с.

При бурении электробурами, так же как при роторном бурении, параметры режима можно изменять независимо один от другого. Число оборотов долота зависит от типа электробура и практически не зависит от осевой нагрузки. В зависимости от типа и диаметра долота осевая нагрузка принимается равной 12-30 тс. Количество промывочной жидкости, необходимой для очистки скважины от шлама, определяется по величине скорости восходящего потока 0,6÷0,8 м/с.

Для контроля за величиной осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент в процессе бурения нефтяных скважин применяют гидравлические индикаторы веса ГИВ-6. Контроль за числом оборотов долота, имеющим особенно большое значение при турбинном бурении, осуществляется специальными приборами-турботахометрами.

Применение мощных буровых установок с крупногабаритными и тяжеловесными узлами, использование инструмента больших размеров и массы создает повышенную опасность при бурении эксплуатационных, а также глубоких разведочных скважин на нефть, газ и воду. Кроме того, малейшая оплошность, нарушение технологического режима бурения или правил безопасности при пересечении скважиной горизонтов с большими пластовыми давлениями (достигающими 300 кгс/см²) приводят к выбросам, открытым фонтанированиям, пожарам, ликвидации которых крайне затруднительны. Поэтому персонал, допускаемый к бурению нефтяных и газовых скважин, должен быть предварительно проинструктирован и практически обучен необходимым мерам на случай внезапного выброса или сильного газовыделения из скважин.

Не позднее, чем за сутки до начала бурения шахтное направление должно быть зацементировано в устье скважины.

После спуска в скважину кондуктора на нем устанавливается превентор, с помощью которого при возникновении опасности выброса и фонтанирования устье скважины перекрывается.

В процессе бурения скважина постоянно должна быть заполнена буровым раствором, уравновешивающим пластовое давление.

При подъеме инструмента нужно доливать промывочную жидкость через устье, не допуская понижения ее уровня в скважине.

В случае открытого фонтанирования скважины необходимо прекратить подачу напряжения в световую и осветительную электролинии к этой скважине и к тем участкам сети, которые могут оказаться на затопленных или загазированных местах.

Во время действия открытого фонтана работа людей у скважины допускается в исключительных случаях. К этой работе могут быть допущены только специально проинструктированные, снабженные противогазами и соответствующей спецодеждой рабочие. Непрерывное пребывание рабочих в газовой среде должно длиться не более 15 мин и чередоваться с перерывами для отдыха такой же продолжительности.