Файл: Учебное пособие по курсу Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. (Первая часть). Ученое пособие. М. изд. Рггру, 2007.doc

Таблица 6.2

Допустимые осевые нагрузки при эксплуатации различных типов долот

(по ГОСТ 20692-75)

Диаметр долота, мм	ГВ, ЦВ	ГН	ГНУ	ГАУ
139,7 140,0 161,0 165,1 190,5 215,9 244,5 269,9 295,3 311,1 349,2 393,7 444,5 490,0	- 150 170 180 200 250 320 350 400 420 450 470 500 550	180 200 250 250 300 380 450 480 500 550 600 700 800 850	- - - - 270 310 320 350 400 400 - - - -	160 170 210 210 250 280 280 280 300 300 - - - -

Таблица 6.3

Режимы эксплуатации долот

Серия долота	Частота вращения, мин-1	Удельная нагрузка на долото, кН	Способ бурения
ГАУ ГНУ ГН ГВ, ЦВ	35-70 40-250 60-450 60-450	600-800 600-1000 700-1200 600-1000	Роторный Роторный, забойными двигателями (винтовыми турбобурами и электробурами с редукторными вставками) Роторный, всеми типами забойных двигателей То же

Таблица 6.4

Горные породы	Руд, кН/мм
Весьма мягкие Мягкие и среднемягкие, а также мягкие породы с прослойками пород средней твердости и твердых Породы средней твердости с прослойками твердых Твердые породы Крепкие и очень крепкие породы	 0,2 0,2-0,5 0,5-1,0 1,0-1,5  1,5

Бурение алмазными долотами наиболее рационально в нижних интервалах глубоких скважин (от 3000 м и более), сложенных известняками, аргиллитами, алевролитами, слабосцементированными песчаниками и другими малоабразивными породами.

---

В породах, где проходка на зубчатые шарошечные долота составляет 5-9 м, а выход их из строя происходит вследствие износа элементов опоры (при незначительном износе вооружения), можно ожидать высокую эффективность работы алмазными долотами. Проходка на одно алмазное долото в этих условиях может быть выше в 50 и более раз, чем на шарошечное долото.

В породах, сложенных окремнелыми известняками, сливными и плотными песчаниками, а также другими крепкими высокоабразивными отложениями, бурение алмазными долотами не рекомендуется.

В абразивных породах, где зубчатые шарошечные долота изнашиваются преимущественно по вооружению, алмазное бурение нерационально из-за большого расхода алмазов на 1 м проходки.

При алмазном бурении должны применяться долота минимально допустимого диаметра, так как величина проходки на алмазное долото мало зависит от его диаметра, в то время как стоимость долота резко возрастает с увеличением его размера.

Не рекомендуется совместное использование алмазного долота с расширителем, армированным твердосплавными штырями, во избежание повреждения алмазов сколотыми и выпадающими штырями. В этих случаях следует пересмотреть конструкцию скважины с тем, чтобы не производить дополнительного расширения ее диаметра, или использовать специальные алмазные расширители.

Для предотвращения одностороннего износа алмазных долот бурение ими желательно проводить в скважинах с минимальным искривлением ствола.

Бурение алмазными долотами по всему разрезу скважин не может быть эффективным. Эффективность алмазного бурения зависит от глубины интервала бурения и соответствия результатов работы алмазных и сравниваемых с ними долот на данной глубине.

В зависимости от устойчивости результатов бурения алмазными и сравниваемыми с ними долотами рекомендуются следующие два способа определения границ рационального использования алмазных долот, которыми нужно руководствоваться при решении вопроса о целесообразности применения алмазных долот.

1. В период испытаний, когда проходка на алмазное долото колеблется в широких пределах, определяется минимально эффективная проходка на него по интервалам глубины в данных конкретных условиях по формуле

---

, (6.8)
где H – проходка, м; d₁ и d₂ - цена соответственно шарошечных и алмазных долот (алмазные с учетом возврата алмазов), руб.; q – расход талевого каната на долбление, руб.; a - средняя продолжительность одного спуско-подъема, ч; b₁ и b₂ – средняя продолжительность подготовительно- вспомогательных работ при бурении обычными и алмазными долотами в расчете

на 1 рейс, ч; n₁ и n₂ - количество рейсов соответственно обычными и алмазными долотами;

₁ и ₂ - механическая скорость проходки соответственно шарошечными и алмазными долотами, м/ч; З_в - стоимость 1 ч бурения по затратам, зависимым от времени, руб.; ∆t_рем – разность продолжительности ремонтных работ, ч; ∆Р - разность расхода электроэнергии на спускоподъем-ные операции, кВт∙ч; m - цена одного кВт∙ч электроэнергии, руб..

2. При устойчивых результатах бурения алмазными долотами определяется глубина, начиная с которой алмазное бурение эффективно. Для этого подсчитывается себестоимость 1 м проходки алмазными и сравниваемыми с ними долотами. Себестоимость рассчитывается по отдельным интервалам глубины с учетом стратиграфических горизонтов только по затратам, зависящим от применяемого типа долот по формулам

; (6.9)
, (6.10)
где P₁ и P₂ – расход электроэнергии на спуск и подъем инструмента при применении обычных и алмазных долот, кВт∙ч; t₁ и t₂ - продолжительность ремонтных работ при применении обычных и алмазных долот, ч; N - количество алмазных долот.

Для алмазных долот сплошного бурения Р_уд должна быть минимальной (табл. 6.5), а затем увеличена по полученному значению _м.max.

---

Таблица 6.5

D, мм	Руд, кН/мм		D, мм	Руд, кН/мм
	минимальная	максимальная		минимальная	максимальная
158,1 163,5 188,9	0,122 0,122 0,132	0,38 0,49 0,58	214,3 242,1-267,5 293,9	0,140 0,144 0,136	0,65 0,66 0,68

Нагрузку Р_д на алмазное долото необходимо увеличивать с учетом усилия, отжимающим долото от забоя Р_от (кН), возникающим при бурении с повышенным перепадом давления на долоте

Р_от = рS_з, (6.11)

где – коэффициент, определяемый конструкцией рабочей головки долота, = 0,167 ÷ 0,210 (точное значение для долот с повышенным перепадом давления указывается в паспорте долота); р – перепад давления, МПа; S_з – площадь забоя, м².

Нагрузку на колонковую бурильную головку ориентировочно можно определить по формуле

Р_д = _зk_рр_шF_к, (6.12)

где k_р – коэффициент, учитывающий характер разрушения породы на забое и прочность рабочих инструментов, k_р = 0,5 0,8 при бурении алмазными бурильными головками, k_р = 0,6  0,9 – твердосплавными и k_р = 0,9 1,0 – шарошечными бурильными головками; р_ш и F_к – см. формулу (6.1).

Для практических расчетов площадь контакта (в мм²) алмазных бурильных головок с забоем можно определить по формуле

S_к = 0,03d_сК_т, (6.13)

где 0,03 – коэффициент, характеризующий степень внедрения алмазов при хрупком разрушении породы; К_т – число алмазов на торцевой поверхности алмазной бурильной головки;

---

d_с – средний диаметр алмазов, мм; S_к определяется расчетным путем, исходя из известных размеров резцов с учетом затупления в процессе бурения.

При бурении алмазными бурильными головками рекомендуются следующие значения Р_уд (табл. 6.6).

Таблица 6.6

Диаметр бурильной головки	Рекомендуемая осевая нагрузка, кН/см
	минимальная	максимальная
141,3/52 157,1/67 188,9/80 214,3/80	0,11 0,10 0,11 0,12	0,35 0,38 0,42 0,42

Оптимальная величина Р_д выбирается в процессе рейса путем постепенного ее повышения от минимального значения также, как и при бурении алмазным долотом.

Рекомендуемые значения Р_д на бурильные головки лопастные и ИСМ приведены ниже.

Диаметр, мм ……………………………187,3 212,7

Р_д, кН………………………………80÷150/60÷100 100÷160/80÷120

Примечание. В числителе - для лопастных бурильных головок, в знаменателе – для бурильных головок ИСМ.

Осевые нагрузки на бурильные головки в зависимости от вооружения и характеристик породы приводятся в табл. 6.7.

При бурении осевая нагрузка на долото создается частью веса УБТ. Важно использовать УБТ такой длины (l_у, м), чтобы при передаче на долото достаточной Р_д нейтральное сечение находилось в интервале их установки.

Таблица 6.7

Рекомендуемые нагрузки на бурильные головки, кН

Диаметр бурильной головки, мм	Вооружение	Породы
		очень твердые	твердые мало-абразивные	плотные абразивные	трещино-ватые
95,5 116,5 138; 142,5 148; 158 186 203	Шарошечное Твердосплавное Алмазное Шарошечное Твердосплавное Алмазное Шарошечное Твердосплавное Алмазное Шарошечное Твердосплавное Алмазное Шарошечное Твердосплавное Алмазное Шарошечное Твердосплавное Алмазное	40-45 - 20-30 55-60 - 45-55 75-80 - 60-65 95-100 - 75-85 130-140 - 100-120 150-160 - 120-140	35-40 25-30 18-20 45-50 35-40 30-35 65-70 50-60 45-55 85-95 60-70 55-60 110-120 80-100 80-90 140-150 120-140 100-120	30-35 15-27 15-28 45-50 30-40 25-35 60-65 45-55 40-50 75-85 55-65 44-52 95-110 80-95 80-85 130-140 110-120 90-105	25-30 18-20 11-12 40-45 25-30 18-24 50-60 35-40 27-35 65-75 40-45 35-40 80-95 60-65 55-60 100-120 70-80 60-70

---