2.13. Расчет максимальной величины давления на выкиде бурового насоса.

Для расчета максимального давления на выкиде насосов (Р_max) при буренки с забойными двигателями следует применить метод, приведенный в работе [2], а затем откорректировать Р_max по промысловой информации, в связи с недостаточной работоспособностью некоторого устьевого оборудования и малой наработкой на отказ узлов гидравлической части отечественных буровых насосов. Кроме того при роторном бурении Р_max в значительной степени определяется возможностью использования гидравлической мощности для улучшения очистки забоя скважины струями жидкости, выходящей из насадок долот. Так как для количественной оценки такого эффекта расчетов пока нет, то Р_max оценивают еще по промысловым наблюдениям.

2.14. Проектирование расхода промывочной жидкости.

В первую очередь определяется расход Q =Q_min, обеспечивающий хорошую очистку забоя и скважины от выбуренной породы (по методике работы [17]). Затем определяется технологически - необходимая величина Q =Q_т [2, 18] , после чего производятся расчеты Q для проверки специфических yусловий проводки скважин в конкретном районе. Проверяются расчетные Q из условий недопущения: сальникообразования в отдельных интервалах бурения [17], вторичного перемалывания шлама набегающей шарошкой [4] и др. Ограничивают величину Q при отборе керна, вносят коррективы при осложнениях в скважине, например [19, стр.99] и т.д.

2.15. Расчет гидравлической мощности буровых насосов, их типа и количества.

При известных Р_max и Q гидравлическую мощность насосов (N_г) определяют как N_г = Р_maxQ. Выбирают лучшую марку бурового насоса (на основе промысловой или литературной информации) и определяют по N_г (или по Р_max и Q_max) количество насосов для успешной проводки скважины, диаметры цилиндровых втулок и поршней насосов. По характеристике насосов окончательно корректируют рабочие Р_max и Q для каждого характерного интервала условно одинаковой буримости пород (этот этап осуществляется и при современных насосах с регулируемой подачей промывочной жидкости). При проектировании Q следует учитывать возможность снижения [20, 23] фактических Q =Q_ф при увеличении фактического давления на выкиде насосов, а также снижения Q при нетехнологичном расположении всаса насоса или снижения Q в зависимости от свойств промывочной жидкости.

2.16. Расчет диаметра насадок долот.

Обосновать диаметр насадок долота (d_н) можно, как и любой параметр, методом статистической обработки промысловых данных о применяемых d_н, или методом, когда задается скорость истечения жидкости (V_н) из насадок [17, 22]. Первому методу присущ недостаток общий для статистических методов: обрабатывается информация за проведший период. Кроме того, для накопления достоверной информации необходим длительный период времени, поскольку число вариаций с изменением различного оборудования в бурении почти бесконечно. Для эффективной реализации идеи выбора d_н при втором методе в настоящее время нет возможности подвести к забою достаточную гидравлическую мощность для разрушения пород струей жидкости [12, 23]. Наиболее технологичен метод определения d_н предложенный в работах [2, 21], где перепаду давления в долоте, отводится роль одного из эффективных регуляторов гидравлической осевой нагрузки навал ГЗД и на долото.

2.17. Выбор забойного двигателя. Модель забойного двигателя выбирают несколькими способами. Один из способов [4, 24] предусматривает выбор турбобура по постоянным для данного типа двигателя коэффициентам (С_м - по моменту, С_р - по перепаду). Так как С_м и С_р берутся для известной модели, то этот метод пригоден по сути для обоснования числа ступеней известной заранее модели турбины (с помощью номограмм [24]). Можно выбирать [5] турбобур по НТС - диаграмме ("насос - турбобур - скважина"), где фактически зашифрован метод выбора турбобура по его потребляемой мощности (N_т^). Очевидно, что N_т^ далеко не полностью характеризует эффективность затрат энергии на разрушение пород в конкретных условиях, а следовательно и эффективность выбранного турбобура. Из вышесказанного ясно, что эти способы не сформировались как методы проектирования ГЗД.

2.17.1. В этой связи рекомендуется [2] выбирать турбобур (и практически любой забойный двигатель) согласно следующей методике.

2.17.2. Рассчитывают n = n_ [2, 25] , уточняют n_-применительно к предполагаемому типу ГЗД (проектируют коэффициенты, учитывающие влияние воздействия породы на характер изменения n двигателя, динамическую нагрузку на корпус ГЗД). Используя данные о величинах статической части G (G_c) и об удельном моменте на долоте (М_у), рассчитывают вращательный момент на долоте и находят необходимую величину оптимального вращательного момента на валу турбобура (М_в)

, (2.3)

где: М_о, М_п - момент на трение долота о жидкость и стенки скважины, а также в осевой опоре ГЗД.

При заданном Q, с привлечением справочных данных о характеристике турбобуров (ГЗД) и формул для пересчета этих характеристик, находят наилучшие модели ГЗД с эффективными n_р и М_в [26, 27, 28]. Затем определяют КПД (_т) турбобура и коэффициент передачи мощности (Км) на забой [2] и окончательно выбирают модель ГЗД с учетом лучших _т и К_м. Достоинство этого (и по существу единственного самостоятельного и обоснованного) метода заключается в его простоте и универсальности, а также в четкой взаимосвязи цели и средства достижения цели (углубление забоя в данных породах с использованием экономичного агрегата - ГЗД).