8.9 Порядок проектирования режима бурения

Проектирование режима бурения должно быть направлено на минимальные затраты времени и материальных ресурсов и достижение максимальных показателей бурения.

Для этого необходимо изучить геологические условия, в которых будет буриться скважина, т.е. литологический состав пород, тектонические нарушения. Для правильного выбора типа долота необходимо знать физико-механические свойства пород разреза. Обязательно - пластовое давление и возможные осложнения. Изучаются возможности самопроизвольного искривления ствола скважины и профилактические меры.

На основании всех этих данных разрез скважины делят на несколько интервалов однородных геологических условий, для которых и определяют свои параметры бурового раствора.

Плотность бурового раствора должна быть выбрана с учетом, чтобы дифференциальное давление было небольшим. Вязкость должна быть минимально возможной. В зоне поглощений вязкость несколько повышают.

Водоотдача в интервале осыпей должна быть не более 5 см³/30 мин, а в других интервалах выше. СНС должно быть минимально возможным, чтобы обеспечить удержание частиц шлама во взвешенном состоянии.

После установления всех параметров бурового раствора в заданных интервалах, проектируют химобработку раствора, а при необходимости утяжеление.

Кроме качественных показателей раствора очень важно выбрать правильно расход бурового раствора. Поток бурового раствора должен не только выносить на поверхность все частицы шлама, но и смывать со стенок скважины рыхлый слой глинистой корки. Скорость восходящего потока бурового раствора в затрубном пространстве должна быть 0,4-0,6 м/с, а в породах, склонных к осыпям – 1,0-1,5 м/с. Расход бурового раствора зависит также от типа гидравлического забойного двигателя.

Расход бурового раствора определяется по формуле (40):

, (40)

где D_д – диаметр долота;

D_тр – наружный диаметр бурильных труб;

V_п – скорость восходящего потока.

Тип долот выбирают в зависимости от твердости пород и устанавливают величину осевой нагрузки на долото. Частота вращения долот выбирается в зависимости от типа опоры.

Практические занятия № 3.

Проектирование количества бурового раствора и установление режима работы буровых насосов:

• Определение количества бурового раствора, необходимого для очистки забоя скважины от выбуренной породы, по удельному расходу бурового раствора на 1 см² площади забоя;

• Определение количества бурового раствора, необходимого для выноса выбуренной породы на поверхность, по скорости восходящего потока бурового раствора в кольцевом пространстве;

• Установление режима работы буровых насосов: их подача, количество работающих насосов, диаметр поршня, рабочее давление насосов в соответствии с характеристикой применяемых насосов;

• Определение потерь давления при промывке ствола скважины буровым раствором.

8.10 Проектирование количества бурового раствора и установление режима работы буровых насосов

На очистку забоя от выбуренной породы влияют давление столба бурового раствора, препятствующее отрыву частиц породы от забоя.

Расход бурового раствора определяется из расчета очистки забоя от выбуренной породы по удельному расходу на 1 см² площади забоя по формуле (41):

Q = 0,007F_заб , (41)

где F_заб – площадь забоя, см²

Величина, необходимая для выноса частиц выбуренной породы на поверхность определяется по формуле (40):

Q = 0,785(D²-d²)V_кп

где D – диаметр скважины (долота)

d – наружный диаметр бурильной колонны

V_кп – скорость потока бурового раствора в кольцевом пространстве

При турбинном бурении V_кп=1,1-1,2 м/с; при роторном - V_кп=0,9-1,0 м/с

Фактическая подача двухцилиндрового насоса определится по формуле:

, (42)

где α – коэффициент подачи насоса

F - площадь сечения поршня

f – площадь сечения штока

S – длина хода поршня

n - число двойных ходов поршня

Фактическая подача трехцилиндрового насоса определится по формуле (43):

(43)

Диаметр цилиндровой втулки определится по формуле (44):

(44)

где К – коэффициент, зависящий от числа цилиндров

К = 19,1 – для двухцилиндрового насоса

К = 12,73 – для трехцилиндрового насоса двойного действия