которые обозначим соответственно РДУр и V Между этими критическими значениями существуют соотношения
P AVM > P AvM > Р дЛ И Р ДУр > Р ^ .
Значение показателей степени при РАколеблется в преде лах 1,1 —1,5; чаще у = 1,1, а у, = 0,40+0,45.
Если диапазон изменения л и РАсравнительно невелик, то можно пользоваться формулой
VM2 "2*A2 ’
В зарубежной нефтегазовой промышленности нет единых твердо установленных и обоснованных параметров режима бурения, которые рекомендовались бы для разбуривания по род с различными механическими свойствами. Для каждого района имеются параметры режима бурения, которые счита ются наилучшими.
Большинство фирм, как тех, которые ведут бурение на промыслах, так и тех, которые выпускают долота, рекомен дуют бурить при высоких нагрузках из расчета 1 -3 m на Г диаметра долота, при больших количествах бурового раство ра, обеспечивающих скорость восходящего потока в кольце вом пространства 0,7—1 ,2 м/с, при относительно низкой час тоте вращения ротора (долота) — в пределах 150200 об/мин, но не выше 300 об/мин.
С увеличением размера долота осевую нагрузку увеличи вают примерно пропорционально диаметру долота. При бу рении в крепких породах применяют более высокие нагруз ки на долото, чем в мягких породах.
8.4. РАЦИОНАЛЬНАЯ ОТРАБОТКА ДОЛОТ
Долота рационально отрабатывают (по В.С. Фе дорову) в том случае, если бурят при оптимальном сочетании параметров режима бурения; подача равномерная, т.е. бурят
при минимальных значениях |
р |
—р |
и ПтАХ~ |
; про- |
- Атах— |
||||
должительность работы долот |
|
^в.ср |
лср |
получе |
выбирают |
из расчета |
|||
ния максимальной рейсовой скорости проходки или макси мальной стойкости опор долота. Если хотя бы одно из этих условий не соблюдают, то нельзя считать, что долота отраба тывают рационально.
Опытами установлено, что если увеличивается какойнибудь параметр режима бурения, а другие остаются посто янными или изменяются, не обеспечивая оптимального соче тания между параметрами, то при этом чаще всего темп уг лубления скважины снижается. А если и происходит некото рое увеличение показателей бурения, то сравнительно не большое. При таких условиях отработка долот не может быть рациональной.
Так как параметры режима бурения л, РАи О оказывают различное влияние на механическую скорость проходки и износостойкость долота, следовательно, оптимальное соот ношение между ними отвечает наиболее высокой рейсовой скорости проходки, т.е. наивыгоднейшие значения л, РА и О определяются из системы уравнений
dv/Эл = 0 ; Эур/ЭРА= 0 ; dvp/d О = 0 , |
(8.37) |
если при этом будут выполнены соответствующие требования ко вторым производным.
В турбинном бурении часто рациональное соотношение между РА, л и О не соответствует оптимальному режиму ра боты турбобура. Нередко наиболее высокие показатели эф фективности отработки долот получают при работе турбобу ра в области тормозных режимов.
Если в процессе бурения контролировать только осевую нагрузку, то частота вращения долота колеблется до ±300 об/мин. Такие колебания л объясняются рядом причин, но главнейшая из них — неравномерность подачи долота (бурильной колонны).
Так как в турбинном бурении О = const, частота враще ния долота л = ф (Р д), естественно, что при всяком изменении РАобязательно будет изменяться и л, причем абсолютная ве личина колебания будет зависеть от коэффициента К (сброса на 0 ,0 1 МЫ нагрузки).
Опыты показали, что во всех случаях, когда долото пода ется неравномерно, происходят колебания л, в результате чего эффективность работы долота снижается на 15—25 % и более.
Ориентируясь на рациональную отработку долот, нужно Добиваться равномерной подачи бурильной колонны, чтобы колебания л не превосходили 50 —80 об/мин.
опор; это будет рациональное время эффективной работы долота на забое Гр. После того как долото проработало на забое время Тр = Т, если необходимо поднять, если даже при этом наблюдается еще сравнительно высокая механичес кая скорость проходки.
Итак, если Tf « |
Тг, то Тр = |
Tf. |
Если рабочая |
поверхность |
изнашивается быстрее опор |
(Tz < Tf или Tz « Tf), то время эффективной работы долота на забое следует определять из условия износа его рабочей по верхности. Многочисленные исследования показали, что при этом наиболее правильно Тр определять из условия максиму ма рейсовой скорости проходки vp.
Для рейсовой скорости проходки можно применять при
ближенное выражение |
|
|
^Рд |
(8.38) |
|
+ +^СП |
||
|
Исследуя функцию на максимум, получаем при dvp/dt6 =
= 0
Так как <2Лрд /d t6 = vM, то
vp. |
(8.39) |
Следовательно, с технической точки зрения долото на за бое следует использовать до тех пор, пока механическая скорость проходки, уменьшаясь, не станет равной рейсовой скорости проходки. Это и будет рациональное время эффек тивной работы долота на забое Гр.
В этом случае при определении времени подъема долота можно руководствоваться механической скоростью проход ки. Долото нужно поднимать после того, как механическая скорость проходки, уменьшаясь с течением времени, достиг нет значения
VM** k0vH'Cp, |
|
|
где VM.CP “ |
средняя механическая скорость проходки, |
м/ч; |
*0 ^ коэффициент, определяемый опытным путем. |
tn и |
|
Значение |
зависит от соотношения между t6 и tco + |
|
Удовлетворяет условию 0 < к^ < 1 . |
|
|
Рис. 8.0. Принципиальная схема работы автомата установки свечей АУС-3: 1 - металлический подсвечник; 2 - упор; 3 — направляющая труба; 4 ~ отклоняющая труба; 5 — крюк-сбрасыватель; 6 — стяжка; 7 — канат
После полного износа долота (или по иным причинам) ко лонну бурильных труб приподнимают на несколько метров и промывают скважину до тех пор, пока плотности бурового раствора, закачиваемого в скважину и выходящего из нее, не сравняются. В это время подготавливают для спуска в сква жину новое долото и проверяют состояние оборудования и спускоподъемного инструмента. Затем поднимают инстру мент из скважины.
Для ускорения работ по установке свечей на подсвечник после их отвинчивания применяют автоматическую установку свечей АУС-3. В этом случае обычный подсвечник заменяют металлическим 1 (рис. 8.9) с распределителем свечей в виде перегородок, выполненных из швеллеров и делящих подсвеч ник на 10 ячеек. В ячейке между швеллерами уложены дере вянные брусья, на которые устанавливают свечи.
Каждую ячейку, кроме крайних, закрывают створкой. При нагрузке очередной ячейки трубами створка ее открыта и фиксируется в этом положении направляющей трубой 3, ко торую одним концом устанавливают на палец откидного упо ра 2. Подсвечник имеет центральный коридор, по которому свеча движется к откидному упору 2. Для направления свечи в соответствующую ячейку устанавливают отклоняющую трубу 4, один конец которой надевают на стойку центрального ко ридора, а второй помещают в паз откидного упора 2 .
После отвинчивания свечи на ее нижний конец надевают крюк-сбрасыватель 5. При опускании свеча, опирающаяся на крюк-сбрасыватель, отклоняется в сторону по дуге, радиус которой равен расстоянию от точки подвески до крюка, и проходит по коридору подсвечника. При ударе крюка кур ком об упор 2 свеча освобождается и, оттолкнувшись о него, направляется трубой 4 вдоль трубы 3 в открытую секцию подсвечника.
Работы по спуску и подъему колонны бурильных труб об легчаются и ускоряются при использовании пневматических ключей и клиньев, а также комплекса механизмов АСП.
Для раскрепления, развинчивания и свинчивания буриль ных и обсадных труб применяют автоматический буровой ключ АКБ, устанавливаемый между лебедкой и ротором со стороны его приводного вала. Механизацию и частично ав томатизацию спуска и подъема бурильной колонны со значи тельным совмещением операций без привлечения к работе наверху второго помощника бурильщика проводят с помо щью комплекса механизмов АСП (рис. 8.10).
В случае использования элеваторов для наращивания ко-
