2.6. Влияние параметров режима бурения на работу долот

На работоспособность долота влияет различное сочетание параметров режима бурения, а на снижение долговечности долота - увеличение осевой нагрузки, частоты вращения, плотности и вязкости бурового раствора, а также большое содержание твердой фазы, вибрация бурового инструмента, продольное и поперечное колебания низа бурильной колонны и многое другое.

Основная цель при бурении - максимальное время работы долота за один рейс. В то же время, если изменение одного из параметров режима бурения ведет к повышению скорости бурения за минимальное время и увеличивается проходка на долото, то такое изменение целесообразно.

С увеличением осевой нагрузки повышается механическая скорость бурения, но более интенсивно изнашивается вооружение и опора шарошек долота. Текущую скорость бурения можно определить по формуле ,

где - начальная механическая скорость;

- время с начала рейса;

- декремент падения скорости вследствие изнашивания.

Тогда проходка на долото может быть определена по формуле

т.е. чем выше и медленнее изнашивание долота, тем больше проходка.

Проходку можно определить и через параметры режима бурения

,

где ,

.

Здесь - средняя механическая скорость;

- продолжительность рейса;

- эмпирические коэффициенты;

- показатели степени.

Иначе .

Известно, что в 3-4 раза больше, чем. Следовательно, увеличение осевой нагрузки более эффективно, чем повышение частоты вращения, если нет ограничений по прочности всей бурильной колонны и крутящему моменту. Поэтому при повышении осевой нагрузки увеличивается проходка на долото. Однако частоту вращения необходимо подбирать в каждом конкретном случае.

Вследствие колебаний нагрузки интенсивно разрушается вооружение и опора шарошек долота, поэтому стремятся всячески глушить вибрацию различными амортизаторами.

При бурении турбобурами на его работоспособность отрицательно влияют колебания бурильной колонны, т.к. они имеют не высокий крутящий момент. При бурении в мягких породах даже незначительное изменение осевой нагрузки в области Р_г = Р_д ведет к существенному изменению момента и увеличению частоты вращения.

При тормозном режиме возможна остановка вала. В этом случае необходимо применять секционные турбобуры.

Такая зависимость механической скорости проходки и осевой нагрузки наблюдается при совершенной очистке забоя скважины. При недостаточной промывке темп роста механической скорости проходки с увеличением осевой нагрузки снижается, т.к. часть энергии, подводимой к долоту, затрачивается на дополнительное измельчение шлама.

При неизменной осевой нагрузке и скорости вращения механическая скорость бурения возрастает с увеличением расхода жидкости. Однако темп роста постепенно падает, т.е. улучшение очистки забоя скважины ведет к росту механической скорости бурения.

Увеличение механической скорости бурения при совершенной промывке при роторном бурении возрастает до 30-50%, а при бурении турбобуром с ГМД до 50% при скорости истечения соответственно 60-75 м/с и 95-105 м/с.