8 Основные элементы технологии бурения
Ранее сказано, что в зависимости от способа механического воздействия на разрушаемую породу различают бурение ударное, вращательное, ударно-вращательное и вибрационное. Превалирует вращательное бурение, которое осуществляется твердыми сплавами и алмазами. Твердыми сплавами бурят осадочные, а также некоторые метаморфические и магматические породы, относящиеся к I – VII категориям по буримости. Для армирования коронок колонкового бурения применяются резцы из вольфрамокобальтовых металлокерамических твердых сплавов. Карбид вольфрама придает сплаву твердость, а увеличение процентного содержания кобальта повышает его вязкость. Технологическим режимом бурения (твердыми сплавами) называется сочетание параметров, характеризующих процесс работы породоразрушающего инструмента:
осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент;
частота вращения коронки;
качество и количество подаваемой в скважину промывочной
жидкости.
Величина осевой нагрузки обуславливает глубину внедрения
резцов коронки в породу и интенсивность ее разрушения. Принимается из расчета удельной нагрузки на один основной резец коронки:
С = С0 · m, (8.1)
где С0 – удельная нагрузка на один резец коронки;
m – количество основных резцов коронки.
Частота вращения снаряда определятся по величине средней окружной частоты вращения коронки, принятой соответственно характеру буримой породы:
,
об/мин (8.2)
где V – средняя окружная частота вращения коронки, принятой соответственно характеру буримой породы, м/с;
D – наружный диаметр коронки, м; Π = 3,14.
Количество промывочной жидкости, которое нужно подавать в скважину для ее очистки, определяется по формуле:
Q = Vn · F, л/с (8.3)
где Vn – скорость восходящего потока промывочной жидкости в кольцевом зазоре F между стенками скважины и колонной бурильных труб, дм/с (обычно Vn = 2,5÷6 дм/с).
Практически необходимое количество закачиваемой в скважину промывочной жидкости чаще определяют из расчета на 1 мм диаметра коронки:
Q = q · D, л/мин (8.4)
где q – удельный расход промывочной жидкости на 1 мм диаметра коронки, л/мин; D – диаметр коронки, мм.
9 Промывка скважин
9.1 Общие сведения
При бурении скважин промывочная жидкость должна циркулировать по замкнутому гидравлическому контуру, осуществляя очистку забоя от частиц выбуренной породы, охлаждение инструмента, обеспечение устойчивости стенок скважины, смазывание трущихся о стенки скважины частей бурового снаряда и т.д. Для промывки скважины применяют:
техническую воду;
глинистые растворы;
неглинистые промывочные жидкости специального назначения;
естественные промывочные жидкости на основе выбуренных пород.
Техническая вода применяется при бурении в устойчивых
неразмывающихся породах.
Глинистые растворы, закрепляющие стенки скважины одновременно с ее углубкой, применяют при бурении слабосвязанных пород осадочного комплекса, а также нарушенных трещинами и перемятых кристаллических пород.
Неглинистые промывочные жидкости имеют специальное назначение. К ним относятся искусственно приготовленные меловые, солевые растворы, растворы на нефтяной основе, эмульсионные промывочные жидкости.
Промывочные жидкости на основе выбуренных пород делятся на глинистые и неглинистые. Естественные растворы могут при перебурке мощных глинистых толщ образовывать глинистые растворы. Естественные безглинистые растворы могут быть карбонатными на основе известняков и доломитов, а также сульфатными на базе гипса и
ангидрита.