Что такое рейсовая скорость бурения
Показатели темпов бурения скважин
Качественные показатели, отражающие темпы бурения (строительства) скважин:
скорость бурения в м/станко-месяц (V коммерческая);
коэффициент интенсивного использования буровых станков (КИ)
Коэффициент экстенсивного использования буровых установок (КЭ)
коэффициент занятости буровых бригад (КЗ).
Скорости бурения:
1). Коммерческая скорость (в метрах на станко/месяц) определяется отношением количества пробуренных метров к календарному времени бурения, включающее непроизводительное время (организационные простои, ликвидации аварий)
Коммерческая скорость бурения применяется в определении:
Величина механической скорости от крепости и условий залегания проходимых пород, совершенство оборудования и рабочего инструмента, применяемых режимов бурения.
где: tсп— время на спускоподъемные операции;
tпвр— время подготовительно-вспомогательных работ на один рейс инструмента (час)
Рейсовая скорость характеризует технический уровень и темп работы буровой бригады, а также эффективность основных работ по проходке скважины.
Техническая скорость бурения определяется отношением проходки в метрах ко времени технически необходимых работ по бурению, т.е. производительному времени бурения, выраженных в станко-месяцах
5). Цикловая скорость строительства скважины определяется средней проходкой за время вышкомонтажных работ бурения, крепления и испытания скважины, характеризует совместное действие бригад.
Коэффициент экстенсивного использования буровых установок КЭ характеризует полноту использования мощности оборудования (станка) во времени и определяется по формуле:
Коэффициент занятости буровых бригад определяется по формуле:
Коэффициент интенсивного использования буровых установок КИ
КИ = Vком/Vком. max.
Основным документом, определяющим производственную программу УБР (бурения) является план-график строительства скважин, он составляется по целям и способам бурения (разведка и эксплуатация) на год, квартал и месяц, окончание работ на одной скважине является началом работ на другой. Последовательность его составления следующая:
сроки вышкомонтажных работ;
сроки начала и конца бурения скважин в планируемый период;
определение даты начала бурения скважин, строительство которых не будет закончено.
Основные техникоэкономические показатели бурения нефтяных и газовых скважин
Для сравнения и оценки эффективности применения различных буровых установок, уровня технологии, режимов бурения, соответствия конструкции скважин условиям бурения, работы отдельных бригад, управлений, планирования, нормирования, проектирования бурения используются различные технические и экономические показатели.
Технические показатели темпов бурения и строительства скважин в целом оцениваются по цикловой, коммерческой, технической, рейсовой и механической скоростям связанных с продолжительностью цикла строительства скважин и продолжительностью отдельных операций.
Продолжительность цикла строительства Тцс складывается из затрат времени Тпс на подготовительные работы к строительству вышки, привышечных сооружений, затрат времени Тмс на монтаж оборудования, затрат времени Тпб на подготовительные работы к бурению, затрат Тбк на бурение и креплениескважины, затрат Тис на испытание ее и затрат Тдм на демонтаж оборудования (в часах):
Тцс = Тпс + Тмс + Тпб + Тбк + Тис + Тдм ( 1 )
Отношение длины Lс ствола скважины ( в м) к продолжительности цикла строительства, выраженной в календарных месяцах (продолжительность календарного месяца равна 720 ч), называется цикловой скоростью бурения (м/ст.-мес):
Vц = 720 *Lс / Тцс ( 2 )
Цикловая скорость характеризует общий уровень техники, технологии и организации производственного процесса в буровом предприятии, взаимодейстивия последнего с субподрядными организациями (геофи-зическая служба, тампонажная контора, строительные подразделения, транспортное предприятия и др.), использование буровых установок, являющихся основными фондами. Она позволяет определить, сколько буровых установок необходимо иметь управлению для выполнения планового объема бурения.
Затраты времени на все виды работ, совершаемых в период от начала первого рейса долота до завершения крепления скважины эксплуатационной колонной и ее опрессовки, составляют баланс календарного времени бурения. Баланс календарного времени бурения Тбк составляют четыре группы затрат:
— Время на ремонтные работы Тр в период бурения и крепления.
Тбк = Тпр + Тр + Тос + Тип ( 3 )
Отношение длины скважины к календарному времени бурения, выраженному в календарных месяцах, называют коммерческой скоростью ( в м/ст.-мес):
Vком = 720 *Lс / Тбк (4 )
Коммерческая скорость характеризует общий темп бурения и крепления скважины и зависит от природных условий, технической вооруженности буровойбригады, состояния технологии бурения, уровня организации труда, квавлификации и дисциплины членов буровой бригады, а также в немалой степени – от уровня органи-зации производственного процесса в буровом предприятии и взаимодействия его с такими субподрядными организациями, как транспортное предприятие, тампонажная контора и геофизическая служба.
Отношение длины скважины к производительному времени называется технической скоростью бурения ( в м/ст.-мес):
Vтех = 720 *Lс / Тпр ( 5 )
Техническая скорость (в м/ ст.-мес) зависит от природных условий, технических и технологических возможностей буровых установок, способов и режимов бурения, квалификации буровой бригады.
Общий уровень организации буровых и строительно-монтажных работ особенно четко проясняется при сравнении цикловой, коммерческой и технической скоростей бурения. Чем лучше организация строительно-монтажных работ, тем ближе Vц и Vком ; чем совершеннее технология бурения, меньше аварий и осложнений по вине бригады, ИТР, тем Vком ближе к Vтех.
Различают три понятия коммерческой скорости бурения – плановая, нормативная и фактическая. Плановую скорость утверждают буровому предприятию в зависимости от фактически достигнутой в базисном году и с учетом сокращения непроизводительных затрат времени за счет использования более совершенных техники и технологии, улучшения организации производственного процесса, дисциплины и квалификации персонала. При расчете нормативной коммерческой скорости скорости учитывают сумму производительных затрат времени по действующим нормам и затрат времени напроведение ремонта оборудования в период бурения и крепления.Фактическую коммерческую скорость рассчитывают с учетом действительной длины скважины и действительного баланса времени бурения.
Также различают два понятия технической скорости – нормативная и фактическая. Нормативную техническую скорость бурения определяют с учетом производительных затрат времени по действующим нормам.
Очевидно, плановая коммерческая скорость всегда меньше нормативной, а последняя – меньше нормативной технической скорости.
Фактическую техническую скорость рассчитывают с учетом действительной длины скважины и действительного баланса времени бурения.
Фактическая коммерческая скорость всегда меньше технической скорости.
Vр = Hд / ( Тм + Тсп ) ( 6 )
Рейсовая скорость определяет темп углубления скважины, она показывает, что темп проходки ствола зависит не только от отработки долота, но и от объема и скорости выполнения СПО. Если долго работать изношенным долотом или поднимать долото преждевременно, то Vр снижается. Долото, поднятое при достижении максимума рейсовой скорости, обеспечивает наиболее быструю проходку ствола.
Средняя рейсовая скорость по скважине выражается через:
Vр = Lс / ( Тм + Тсп ) ( 7 )
где Hд — проходка, м; Тм — продолжительность механического разрушения горных пород на забое или время проходки интервалов, ч.
Таким образом, Vм — средняя скорость углубления забоя. Она может быть определена по отдельному долоту, отдельному интервалу, всей скважине:
Выделяют текущую ( мгновенную ) механическую скорость:
При известных свойствах горных пород (средняя) механическая скорость характеризует эффективность разрушения их, правильность подбора и отработки долот, способа бурения и режимных параметров, величину подведенной на забой мощности и ее использование. Если в одинаковых породах и интервалах одной скважины скорость ниже, чем в другой, надо улучшать режим. Изменение текущей механической скорости связано с изнашиванием долота, чередованием пород по твердости, изменением режимных параметров в процессе отработки долота, свидетельствует о целесообразности подъема долота.
Основными экономическими показателями являются себестоимость строительства скважины, себестоимость 1 м проходки и прибыль.
Себестоимость строительства скважины есть сумма денежных затрат бурового предприятия на строительство и испытание скважины, а также на подготовку к сдаче заказчику. Она включает стоимость материалов, израсходованных при строительстве скважины; стоимость топлива и энергии, полученных со стороны; заработную плату персонала с различного рода надбавками; амортизационные отчисления, связанные с износом бурового оборудования; стоимость износа бурильных колонн и забойных двигателей и ряд других затрат.
Все затраты на строительство делят делят на две на две группы: а) прямые (сюда входят затраты на материалы, энергию, зарплата, амортизационные отчисления и т.п.) и б) накладные (содержание управленческого аппарата, затраты на подготовку кадров, охрану труда и др.) Прямые затраты составляют основную часть стоимости строительства.
Себестоимость 1 м проходки есть частное от деления себестоимости строительства на длину ствола скважины.
Прибыль от строительства скважины – это разность между сметной стоимостью строительства (с учетом компенсационных доплат заказчика сверх сметной стоимости в связи повышением цен на некоторые материалы и энергию) и его фактической себестоимостью.
Важнейшие резервы снижения себестоимости строительства – сокращение непроизводительных затрат времени и повышение скоростей бурения.
Что такое рейсовая скорость бурения
Рейсовая скорость проходки vp (в м/ч) представляет собой отношение числа метров проходки [c.106]
В этом показателе отражается эффективность наиболее важных процессов бурения скважин — темпы разрушения горных пород на различных глубинах, работа долот, интенсивность спуска и подъема инструмента и т. д. Рейсовая скорость теснейшим образом связана с проходкой на долото. [c.107]
Несмотря на широкое внедрение алмазных долот, единой общепринятой методики определения их экономической эффективности нет. В практике буровых предприятий в качестве одного из критериев эффективности долот считают рейсовую скорость. С методической точки зрения она не может быть объективной основой определения экономической эффективности алмазных долот. С увеличением проходки за 1 рейс работы алмазного долота уменьшается продолжительность спуско-подъем-ных операций и вспомогательных работ, связанных со сменой долота, что не отражается в рейсовой скорости. [c.65]
Рейсовая скорость проходки ур представляет собой отношение количества метров проходки по скважине или группе скважин Н [c.202]
Рейсовая скорость проходки ( Vp) — отношение проходки по скважине или группе скважин в метрах к суммарным затратам времени на механическое бурение fM и спуско-подъемные операции t n [c.45]
Рейсовая скорость проходки 45. [c.329]
К показателям темпов бурения и строительства скважин относятся механическая и рейсовая скорости проходки (в м/ч), техническая, коммерческая и цикловая скорости бурения (в м/ст.-мес). Они характеризуют уровень организации производства, труда и использования основных производственных фондов буровых предприятий. [c.27]
Если же изменение типоразмера долота, забойного двигателя, параметров режима бурения и т.д. приводит к противоположному изменению указанных параметров, т. е. к улучшению одного из них и ухудшению другого, то эти показатели уже не достаточны для выявления эффективного варианта. В таких случаях следует пользоваться рейсовой скоростью бурения. [c.28]
Рейсовая скорость буре- 3,02 2,73 3,34 2,59 3,68 3,21 [c.73]
Рейсовая скорость бурения, м/ч [c.102]
Механическая скорость проходки при уменьшении диаметра наклонных скважин в основном увеличивается, за исключением случаев бурения 214-мм долотом по сравнению с 243-мм долотом на глубине 1201 —1400 м и 190-мм долотом по сравнению с долотами других размеров при бурении скважин глубиной 1401— 1600 м. Почти аналогичная картина наблюдается и в отношении изменения рейсовой скорости проходки. [c.134]
Рейсовая скорость бурения, 700—1000 9,2 9,3 10,7 10,1 [c.135]
Рейсовая скорость проходки [c.224]
В анализируемом УБР все показатели работы долот в отчетном году улучшились. Проходка на долото повысилась на 8,1% по сравнению с базисным периодом и на 21,9% — с предшествующим годом. Механическая и рейсовая скорости проходки возросли соответственно на 5,8 и 6,9% по сравнению с базисным и на 21,7 и 29,1% — с предшествующим годами. Рост показателей работы долот способствовал повышению технической скорости бурения на 7,9 и 19,0% в том же сравнении. Приведенные данные свидетельствуют о том, что повышение коммерческой скорости бурения по УБР обусловлено ростом всех показателей работы долот и, как следствие, технической скорости. Необходимо установить факторы, способствующие улучшению этих показателей. [c.224]
Рейсовая скорость проходки, м/ч 5,8 4,8 6,2 + 6,9 + 29,1 [c.225]
Рейсовая скорость характеризует эффективность работы долота. [c.24]
IV. Показатели эффективности режима бурения проходка на долото рейсовая скорость время бурения i м и др. [c.31]
Рейсовая скорость проходки vp отражает проходку в метрах за один час механического бурения, спуско-подъемных операций и подготовительно-вспомогательных работ, выполняемых при каждом спуске и подъеме инструмента (смена долота, проверка забойного двигателя и т. д.) [c.94]
Долота, предназначенные для высокооборотного турбинного способа бурения, отрабатывались только в интервале от 0 до 1500 м. Результаты отработки показывают на их высокую эффективность. Средняя проходка на долото и механическая скорость проходки в исследуемых интервалах почти в 2 раза выше, чем у серийных долот, что обеспечивает соответственное увеличение рейсовой скорости. [c.119]
Рейсовая скорость проходки у (м/ч) представляет собой отношение числа метров проходки Н по скважине (или группе скважин) к суммарным затратам времени на механическое бурение tM и спуско-подъемные операции t i п (в часах) [c.37]
Рейсовая скорость характеризует темп углубления скважин в единицу времени, зависит от тех же факторов, что и механическая скорость, а также от глубины бурения, определяющей затраты времени на спуско-подъемные операции. [c.106]
РЕЙСОВАЯ СКОРОСТЬ — см Грузовой летательный аппарат [c.217]
Рейсовая скорость проходки характеризует темп углубления скважины в метрах за 1 ч механического бурения и спуско-подъ-емных операций. Она определяется по фор муле [c.28]
На рейсовую скорость бурения, помимо факторов, влияющих на механическую скорость проходки, оказывают влияние также глубина скважины, оснастка талевой системы, материал, диаметр, длина бурильных свечей, вид1 бурения и т.д. [c.28]
Вместе с тем при бурении наклонных скважин уменьшенных диаметров показатели работы трехшарошечных долот — проходка на долото и в нижних интервалах рейсовая скорость бурения — снижаются. Это приводит к росту объема работ с отклонителем, продолжительности спуско-подъемных операций, подготовительно-заключительных и вспомогательных работ. В ряде случаев из-за роста гидродинамического давления могут возникать осложнения. Все это в определенных условиях может привести к снижению коммерческой скорости бурения и росту затрат, зависящих от времени бурения. [c.134]
Примечание Л — проходка на дсдотс в м л — число дояот (рейсов инструмента) t — время бурения J меч v — рейсовая скорость проходки в м/ч. [c.111]
Результаты отработки долот 1К214ТКЗ проанализированы как при турбинном, так и при роторном способах (см. табл. 29). Использование их в верхних интервалах (до 1500 м) оказалось особенно эффективным при применении турбинного способа бурения. Рост проходки на долото, механической и рейсовой скорости составил, соответственно, 42, 13 и 27% В случае использования роторного способа зубковое долото до глубины около 1500 м оказалось неэффективным, зато в нижних интервалах результаты отработки зубковых долот становятся значительно лучше обычных, т. е. с ростом глубины преимущество зубковых долот возрастает. [c.117]
В интервале 2000—2500 м проходка на долото (в сравнен с серийным) возросла в 2,7 раза при равной механической скЬ-рости, что обеспечило увеличение рейсовой скорости почти 2 раза [c.118]
В интервале 2500—3000 м проходка на долото возросла в 4,7 раза, при увеличении механической скорости проходки почти в 2 раза, что обеспечило рост рейсовой скорости в 3,3 раза и сокращение времени бурения скважины на 43 сут. Данный анализ показывает, что с увеличением глубин бурения следует ожидать еще большей эффективности долот данной конструкции. Следовательно, наиболее эффективной сферой применения долот 1АН269, 9СТГ является разбуривание глубокозалегающих горизонтов. Рост с глубиной гидравлических давлений позволяет предположить, что, видимо, применение данного гидромониторного долота обеспечит наибольший эффект при роторном способе бурения. [c.119]
Механической скоростью Называется скорость проходки только за время механического бурения. Она вычисляется путем деления показателя проходки (в метрах) на число часов, затраченных в механическом бурении без каких-либо других операций. Выражается она в метрах на час. Понятие рейсовая скорость возникло из рейса (спуска, работы и подъема) долота. Каждое долрто спускается в забой один раз, причем работа производится им до тех пор, пока не затупятся его лопасти или зубья шарошек, после чего оно поднимается на поверхность и заменяется новым долотом. Кроме того, по мере углубления забоя скважины производится наращивание бурильных труб. Время, затрачиваемое на механическое бурение, наращивание, спуско-подъемные операции и смену Долота, входит в общие затраты времени, связанные с рейсом долота, почему и возникло понятие рейсовой скорости. Рейсовая скорость вычисляется путем деления показателя проходки на все число часов, затраченных на проходку (бурение, спуско-подъемные операции). Она выражается в метрах на станко-час. [c.160]
Добыча нефти и газа
Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!
Режимные параметры и показатели бурения
Эффективность бурения зависит от комплекса факторов: осевой нагрузки на долото, частоты вращения долота, расхода бурового раствора и параметров качества бурового раствора, типа долота, геологических условий, механических свойств горных пород.
Выделяют параметры режима бурения, которые можно изменять с пульта бурильщика в процессе работы долота на забое, и факторы, установленные на стадии проектирования строительства скважины, отдельные из которых нельзя оперативно изменять. Первые называются управляемыми. Определённое сочетание их, при котором осуществляется механическое бурение скважины, называется режимом бурения.
Режим бурения, обеспечивающий получение наилучших показателей при данных условиях бурения, называется оптимальным. Иногда в процессе бурения приходится решать и специальные задачи – проводка скважины через поглощаюшие пласты, обеспечение минимального искривления скважины, максимального выхода керна, качественного вскрытия продуктивных пластов. Режимы бурения, при которых решаются такие задачи, называются специальными. Каждый параметр режима бурения влияет на эффективность разрушения горных пород, причём влияние одного параметра зависти от уровня другого, то есть наблюдается взаимовлияние факторов.
Выделяют следующие основные показатели эффективности бурения нефтяных и газовых скважин: проходка на долото, механическая и рейсовая скорости бурения.
Проходка на долото Hд (м) очень важный показатель, определяющий расход долот на бурение скважины и потребность в них по площади и УБР в целом, число СПО, изнашивание подъемного оборудования, трудоемкость бурения, возможность некоторых осложнений. Проходка на долото в большей мере зависит от абразивности пород, стойкости долот, правильности их подбора, режимов бурения и критериев отработки долот.
Механическая скорость (Vм):
Выделяют текущую (мгновенную) механическую скорость:
При известных свойствах горных пород механическая скорость характеризует эффективность разрушения их, правильность подбора и отработки долот, способа бурения и режимных параметров, величину подведенной на забой мощности и ее использование. Если в одинаковых породах и интервалах одной скважины скорость ниже, чем в другой, надо улучшать режим. Изменение текущей механической скорости связано с изнашиванием долота, чередованием пород по твердости, изменением режимных параметров в процессе отработки долота, свидетельствует о целесообразности подъема долота.
Тсп – продолжительность спуска и подъема долота, наращивания инструмента, ч.
Рейсовая скорость определяет темп углубления скважины, она показывает, что темп проходки ствола зависит не только от отработки долота, но и от объема и скорости выполнения СПО. Если долго работать изношенным долотом или поднимать долото преждевременно, то Vр снижается. Долото, поднятое при достижении максимума рейсовой скорости, обеспечивает наиболее быструю проходку ствола.
Средняя рейсовая скорость по скважине выражается:
5.1. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ БУРЕНИЯ
5.1.1. ВЛИЯНИЕ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ
Разрушение горной породы на забое механическим способом невозможна без создания осевой нагрузки на долото. На рис. 5.1. показана зависимость механической скорости бурения Vм от осевой нагрузки G на трёхшарошечное долото при проходке мягких (кривая 1), средней твёрдости (кривая 2), твёрдых (кривая 3) и крепких (кривая 4) пород при неизменной низкой (до 60 об/мин) частоте вращения и достаточной промывке за короткий промежуток времени, когда изнашиванием долота можно пренебречь.
Как видно из рисунка, механическая скорость непрерывно возрастает с увеличением осевой нагрузки, но темп её роста для мягких пород более быстрый, так как больше глубина погружения зубьев при одинаковой нагрузке. На стенде, и в промысловых условиях наблюдается изменение темпа роста Vм от G при переходе от разрушения пород истиранием при небольшой осевой нагрузке к разрушению пород в усталостной и объёмной областях при больших 
нагрузках.
Если скорость вращения долота неизменна и обеспечивается достаточная чистота забоя, величина углубления за один оборот dу возрастает с увеличением удельной осевой нагрузки Руд так, как это показано на рис. 5.2. (кривая ОАВС). При весьма малой нагрузке напряжение на площадке контакта зуба шарошки с породой меньше предела усталости последней; поэтому при вдавливании происходит лишь упругая деформация породы (участок ОА). Разрушение же породы в этой зоне, которую обычно называют областью поверхностного разрушения, может происходить путём истирания и, возможно, микроскалывания шероховатостей поверхности при проскальзывании зубка.
Если нагрузка более высокая (участок АВ), то давление на площадки контакта зубка с забоем превышает предел усталости, но меньше предела прочности породы. Поэтому при первом ударе зубка по данной площадке происходит деформация породы, возможно, образуются начальные микротрещины, но разрушения ещё не происходит. При повторных ударах зубков по той же площадке начальные микротрещины развиваются вглубь до тех пор, пока при очередном ударе не произойдёт выкол.
Чем больше действующая на зубок сила, тем меньше ударов требуется для разрушения. Эту зону называют областью объёмно – усталостного разрушения.
При более высоких нагрузках разрушение породы происходит при каждом ударе зубка. Поэтому участок правее точки В называют областью эффективного объёмного разрушения породы.
В области ОА углубление за один оборот dу мало и возрастает очень медленно, пропорционально удельной нагрузке на долото Руд. Под удельной нагрузкой понимают отношение нагрузки на долото G к его диаметру. В области усталостного разрушения углубление растет быстрее увеличения удельной нагрузки и зависимость между ними имеет степенной характер. В области эффективного объёмного разрушения породы углубление за один оборот быстро возрастает – примерно пропорционально удельной нагрузке (или несколько быстрее), если обеспечена достаточная очистка забоя.
Характер зависимости между углублением за один оборот долота dу и удельной нагрузкой Руд существенно изменяется, как только очистка забоя становится недостаточной и на нём скапливаются ранее сколотые частицы, которые не успели переместиться в наддолотную зону. Такие частицы дополнительно измельчаются при новых ударах зубков шарошек по забою. Поэтому с ухудшением очистки забоя прирост углубления за один оборот долота с увеличением удельной нагрузки будет уменьшаться.
Так, согласно кривой ОАВДЕ, полученной при бурении с секундным расходом промывочной жидкости Q1, углубление за 1 оборот быстро возрастает, до тех пор, пока удельная нагрузка не превышает Р111уд. При нагрузках выше Р111уд прирост углубления сначала замедляется, а затем (правее точки F) углубление за один оборот уменьшается из-за ухудшения очистки забоя. В случае же увеличения секундного расхода до Q2 влияние ухудшения очистки забоя становится заметным при более высокой удельной нагрузке (правее точки G на кривой АВGH).
5.1.2. ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДОЛОТА
С изменением частоты вращения долота меняется число поражений забоя зубками шарошечного долота.
При малой частоте вращения долота промежуток времени, в течение которого остаётся раскрытой трещина в породе, образующаяся при вдавливании зубка, достаточен для того, чтобы в эту трещину проник фильтрат бурового раствора (или сам раствор). Давления на частицу сверху и снизу практически сравниваются и трещина не может сомкнуться после отрыва зубка от породы. В этом случае отрыв сколотой частицы от забоя и её удаление облегчаются. При увеличении же частоты вращения уменьшается промежуток времени, в течение которого трещина раскрыта, и фильтрат может заполнять её. Если же этот промежуток станет весьма малым, фильтрат в трещину не успеет проникнуть, трещина после отрыва зубка шарошки от породы сомкнётся, а прижимающая сила и фильтрационная корка будут удерживать частицу, препятствовать её удалению с забоя. Поэтому на забое сохраниться слой сколотых, но не удалённых частиц, которые будут повторно размалываться зубцами долота.
Поскольку из-за неполноты очистки забоя величина углубления за один оборот долота dу с увеличением частоты вращения (угловой скорости w) уменьшается, то механическая скорость Vом будет возрастать пропорционально частоте вращения долота в степени меньшей единицы (рис. 5.3.).
5.1.3. ВЛИЯНИЕ РАСХОДА БУРОВОГО РАСТВОРА
Непрерывная циркуляция бурового раствора при бурении должна обеспечивать чистоту ствола скважины и забоя, охлаждение долота, способствовать эффективному разрушению породы, предупреждать осложнения. Влияние расхода раствора на механическую скорость бурения показано на рис. 5.4. Как видно из рисунка, при неизменной осевой нагрузке и частоте вращения долота с увеличением секундного расхода бурового раствора улучшается очистка забоя и возрастает механическая скорость проходки. Однако увеличение секундного раствора эффективно лишь пока он не достигнет некоторой величины Qд, при Qмах механическая скорость проходки стабилизируется. Величина Qд зависит от конструкции долота, схемы очистки забоя, удельной осевой нагрузки, частоты вращения, твёрдости породы и свойств бурового раствора.
При дальнейшем возрастании расхода начнёт преобладать повышение потерь напора на преодоление гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве, общее давление на забой начнёт расти и механическая скорость будет снижаться.
5.1.4. ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ БУРОВОГО РАСТВОРА
На механическую скорость бурения влияют плотность, вязкость, фильтрация, содержание песка и ряд других параметров бурового раствора. Наиболее существенно оказывает влияние плотность бурового раствора. Это влияние объясняется в основном повышением гидростатического давления на забой и ростом перепада давления между скважиной и разбуриваемым пластом, в результате чего ухудшаются условия образования трещин, выкалываемые частицы прижимаются к массиву. Поэтому наиболее значительно влияние r в области объёмного разрушения породы, а при бурении в области поверхностного разрушения и истирания оно незначительно.
С понижением плотности в большей мере проявляется эффект неравномерного всестороннего сжатия, облегчающего разрушение пород.
Чем выше проницаемость пород и больше водоотдача (фильтрация), меньше вязкость фильтрата, ниже частота вращения, больше продолжительность контакта, тем слабее влияние плотности раствора, поскольку давление на забое и на глубине выкола успевает выровняться.
5.2. ОСОБЕННОСТИ РЕЖИМОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ.
Увеличение осевой нагрузки и частоты вращения, повышение плотности, вязкости и концентрации твёрдых частиц, снижение расхода ниже Qд, а также теплоёмкости, теплопроводности и смазывающих свойств буровых растворов, неравномерная (рывками) подача долота, продольные и поперечные колебания низа бурильной колонны, высокая температура на забое – всё это сокращает производительное время пребывания долота на забое. Однако конечная цель – не увеличение продолжительности пребывания долота на забое, а получение большей проходки на долото за возможно более короткое время. Поэтому если изменение какого-то параметра обуславливает сокращение продолжительности работы долота на забое, но одновременно увеличивается механическая скорость и повышается проходка на долото, то оно целесообразно.
Так как параметры режима бурения взаимосвязаны, то наибольшая эффективность бурения достигается лишь при оптимальном сочетании этих параметров, зависящем от физико-механических свойств породы, конструкции долота, глубины залегания разбуриваемой породы и других факторов. Увеличение одного из параметров режима, например, осевой нагрузки, способствует повышению эффективности бурения лишь до тех пор, пока он не достигнет оптимального значения при данном сочетании других параметров. Увеличение рассматриваемого параметра выше этого оптимального значения может способствовать дальнейшему повышению эффективности бурения только в том случае, если одновременно будут изменены все или некоторые другие параметры (например, увеличен расход промывочной жидкости, уменьшена частота вращения).
Измененному сочетанию других параметров режима соответствует новое оптимальное значение рассматриваемого. Изменение параметров режима возможно лишь в определённых пределах, которые зависят от прочности долота, особенностей способа бурения, технических параметров буровой установки и ряда других факторов.
Регулировать расход бурового раствора можно тремя способами: заменой втулок одного диаметра в цилиндрах бурового насоса на втулки другого диаметра, изменением числа одновременно параллельно работающих буровых насосов, изменением числа двойных ходов поршней в насосе. При первых двух способах расход раствора можно изменять только ступенчато, при третьем возможно также плавное изменение. Второй из названных выше способов применяют, как правило, в случае изменения диаметра долота: при бурении верхнего участка скважины долотами большого диаметра используют два одновременно работающих насоса. При переходе к бурению следующего участка долотами меньшего диаметра один из насосов часто отключают. Менять втулки можно только в неработающем насосе. Поэтому в большинстве случаев расход жидкости в период работы долота на забое остаётся практически неизменным. Если продолжительность рейса велика (несколько десятков часов), расход к концу рейса может несколько уменьшиться вследствие возрастания утечек в насосе, обусловленного износом поршней.
Гидравлическую мощность на забое можно регулировать изменением либо расхода бурового раствора, либо диаметра гидромониторных насадок в долоте, либо числа таких насадок. Очевидно, диаметр насадок можно изменить только при подготовке нового долота к спуску в скважину. Число же работающих насадок можно уменьшить так же в период работы долота на забое, если в поток жидкости в бурильных трубах сбросить шар соответствующего диаметра, он перекроет входное отверстие в одной из насадок и выключит её из работы. При этом скорости струй и перепад давлений в оставшихся работающих насадках возрастут, и соответственно увеличится гидравлическая мощность на забое. Такой способ регулирования гидравлической мощности на забое можно использовать тогда, когда рабочее давление в насосах меньше предельно допустимого при данном диаметре втулок в них.