Что такое режим бурения скважины

Обновлено: 07.07.2024

Понятие о режиме бурения.

Режим бурения – это совокупность регулируемых параметров, влияющих на качество бурения. К числу этих параметров относятся: осевая нагрузка на долото P_д; частота вращения долота n; расход Q и параметры (плотность ρ, вязкость μ и статическое напряжение сдвига τ_о ) прокачиваемого бурового раствора. Режим бурения называется оптимальным, если сочетание названных параметров обеспечивает высокие качественные и количественные показатели бурения.

В настоящее время наиболее широко используются три способа бурения: роторное, бурение гидравлическими забойными двигателями и бурение электробурами. Выбор способа бурения определяется геолого-техническими условиями и традициями. В США, например, основные объемы бурения на нефть и газ осуществляются роторным способом или с помощью винтовых забойных двигателей. В России основные объемы бурения осуществляются турбобурами, на роторное бурение приходится около 10%.

В качестве критериев оценки при сравнении различных способов бурения используют рейсовую и коммерческую скорости проходки, а также эффективные затраты на один метр проходки.

Наилучшие результаты работы долота достигаются при своевременном удалении с забоя выбуренной породы, когда долото работает в условиях чистого забоя. Чистота забоя во многом зависит от качества раствора.

Очистка скважины от мелкого шлама хорошо обеспечивается глинистыми растворами с малой вязкостью. Крупные куски шлама лучше удаляются высоковязкими растворами. Увеличение плотности увеличивает транспортирующую способность глинистых растворов, но показатели бурения при этом уменьшаются. По этой причине в любом удобном случае следует использовать в качестве промывочной жидкости воду или воздух с обязательной компенсацией их малой «подъемной способности» высокой скоростью движения в затрубном пространстве.

При средних значениях механической скорости бурения примерный расход промывочной жидкости может быть определен из следующей экспериментальной зависимости

Q = 0,07 S, л/с, (23.1)

где S – площадь забоя скважины, см 2 .

В большинстве случаев минимальная скорость восходящего потока бурового раствора в кольцевом пространстве принимается в пределах от 0,4 до 0, 6 м/с. Назначать производительность насосов (расход промывочной жидкости) выше некоторого оптимального значения не следует, так как это лишь увеличит энергозатраты, но не увеличит механическую скорость проходки.

Значительный рост скорости проходки достигается при скорости струй, вытекающих из насадок гидромониторного долота, превышающей 60 м/с. Большое влияние на условия очистки забоя оказывает высота зубьев шарошек. Чем больше просвет между шарошками и забоем, тем совершеннее его очистка и выше проходка за один оборот долота. При бурении алмазными долотами, в которых алмазы выступают за матрицу на незначительную высоту, условия для очистки забоя менее удобные.

При выборе диаметра УБТ необходимо соблюдать рациональное соотношение диаметров долота, УБТ и бурильных труб, обеспечивающее минимум гидравлических сопротивлений при промывке скважины. Например, диаметру долота 295 мм соответствуют рациональные диаметры УБТ 203 мм и бурильных труб 168 мм.

С увеличением осевой нагрузки на долото до некоторого значения механическая скорость проходки увеличивается. При бурении осевая нагрузка на долото создается частью веса УБТ. Важно использовать УБТ такой длины, чтобы при передаче достаточного усилия на долото нейтральное сечение находилось в интервале их установки.

При малых удельных нагрузках разрушение пород носит поверхностный характер. При удельных нагрузках, соизмеримых и превосходящих значение твердости породы, процесс разрушения носит объемный характер. С учетом твердости пород по штампу p_ш минимальная осевая нагрузка на шарошечное долото, обеспечивающая объемное разрушение, примерно может быть определена по формуле

где S_к – площадь контакта зубьев долота с забоем.

Для каждого типа долота и режима бурения существует верхний уровень осевых нагрузок, превышать которые не следует. Этот уровень нагрузок лимитируется прочностью вооружения долота и подшипников. Для шарошечных долот диаметром более 190 мм удельная нагрузка может изменяться от 0,2 кН/мм для мягких пород до 1,5 кН/мм для крепких пород.

Рекомендуемая удельная нагрузка на лопастное долото 0,1–0,4 кН на миллиметр диаметра скважины. Для алмазных долот сплошного бурения оптимальной считается такая нагрузка, при которой алмазы внедряются в породу на величину их обнажения. Удельная нагрузка на алмазное долото может изменяться от минимальной 0,12 кН/мм до максимальной 0,68 кН/мм диаметра скважины.

При увеличении частоты вращения долота до некоторого критического значения механическая скорость проходки растет. Превышение критической частоты вращения вызывает снижение скорости проходки. Каждому классу пород соответствуют свои оптимальные значения частоты вращения долота. Чрезмерная частота вращения снижает долговечность долота из-за интенсивного износа его элементов и тем самым сокращает проходку за рейс. Увеличенная частота вращения оправдывает себя в случае надежной стабилизации бурильной колонны с помощью стабилизаторов и поглощения вибраций наддолотными амортизаторами.

С ростом глубины скважины повышается давление всестороннего сжатия и в большей степени проявляются пластические свойства пород. В таком случае горным породам требуется сообщить большие деформации до их разрушения и, соответственно, большая длительность контакта зубьев долота с забоем. Это обстоятельство обусловливает необходимость снижения частоты вращения с ростом глубины скважины. Другая причина необходимости снижения частоты вращения долота заключается в том, что с увеличением глубины быстро увеличиваются потери на трение бурильной колонны о стенки скважины.

При роторном бурении параметры режима не зависят друг от друга, поэтому их можно устанавливать произвольно в любых комбинациях. При бурении гидравлическими забойными двигателями число оборотов долота зависит от расхода прокачиваемой жидкости и величины осевой нагрузки на долото. При турбинном бурении практически можно управлять только осевой нагрузкой на долото, которая определяется так же, как и при роторном бурении.

Режимы бурения

• осевой нагрузкой на долото;
• частотой вращения долота;
• расходом промывочной жидкости и ее качеством;
• временем пребывания долота на забое.

Специальным называют режим, установленный для забуривания 2 го ствола и последующего бурения:
- в осложненных условиях,
- при обвалах,
- высоком пластовом давлении (АПД),
- поглощении жидкости,
- изменении направления оси скважины,
- отборе керна и др

Передавать осевую нагрузку на долото за счет массы нижней секции колонны бурильных труб нерационально, так как в этом случае секция будет подвергаться напряжениям на сжатие, изгиб и кручение.
Это приводит к поломкам бурильной колонны и искривлению ствола скважины.
Поэтому в нижней части бурильной колонны устанавливают утяжеленный низ.
В процессе бурения осевая нагрузка на долото не должна превышать 0,75 массы утяжеленного низа.

Заданная нагрузка на долото контролируется гидравлическим индикатором массы.
Осевая нагрузка в процессе забуривания 2 го ствола должна быть равномерной при скорости проходки 3-4 м/ч.
Частота вращения долота должна быть в пределах 40- 60 об/мин.
На таком режиме второй ствол следует забуривать не менее чем на 5-6 м.
Если в этом интервале долото работало нормально, бурение можно вести на оптимальном режиме.
После спуска очередного долота при нагрузке 15-30 кН прорабатывают интервал 10-15 м от забоя.
В течение нескольких минут поддерживают пониженную нагрузку для того, чтобы опоры долота приработались, а затем увеличивают ее до требуемого значения, согласно указаниям геолого-технического наряда, и поддерживают постоянной.
Окончательно осевую нагрузку бурильщик должен выбирать сам, добиваясь наибольшей механической скорости проходки.
Успешное бурение второго ствола до проектной глубины и последующие работы во многом зависят от качества и количества промывочной жидкости, подаваемой на забой, т. е. от скорости восходящего потока в затрубном пространстве

Показатели темпов бурения скважин

коэффициент занятости буровых бригад (К_З).

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)

Где: Т_кал. - календарное время бурения

Н - количество пробуренных метров (проходка)

Коммерческая скорость бурения применяется в определении:

а) сметной стоимости бурения;
б) производительности труда;
в) объема работ;
г) числа буровых бригад;
д) потребности МТС;

2). Механическая скорость бурения - количество метров бурения за 1 час работы долота на забое;

t_мех - время механического бурения (час)

Величина механической скорости от крепости и условий залегания проходимых пород, совершенство оборудования и рабочего инструмента, применяемых режимов бурения.

3). Рейсовая скорость бурения - количество метров проходки ствола скважины, осуществляемой за один час рейса инструмента, т.е. времени работы долота на забое, спуске и подъеме инструмента

V_р=__Н_______/ t_мех+t_сп+t_пвр

где: t_сп- время на спускоподъемные операции;

t_пвр- 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.

4). Техническая скорость бурения - выражает темп процесса бурения скважины, охватывающего весь комплекс технологически необходимых работ.

Техническая скорость бурения определяется отношением проходки в метрах ко времени технически необходимых работ по бурению, т.е. производительному времени бурения, выраженных в станко-месяцах

где: t_п- производительное время бурения; t_n=t_мех+t_сп+t_к+t_пвр+t_ор ,
где: t_к- время крепления скважины,
t_пвр- время подготовительно-вспомогательных работ на один рейс инструмента (час)
t_ор- время ликвидации осложнений и ремонтных работ.

5). Цикловая скорость строительства скважины определяется средней проходкой за время вышкомонтажных работ бурения, крепления и испытания скважины, характеризует совместное действие бригад.

где: t_Ц - время строительства скважины; t_Ц=t_сп+t_пвр+t_мд+t_кб+t_и ,
где: t_сп- время спускоподъемные операции;
t_пвр- время подготовительно-вспомогательных работ на один рейс инструмента (час);
t_мд- время монтажных и демонтажных работ;
t_кб- время крепления и бурения скважины;
t_и- время испытания скважины на прирост нефти и газа.

Коэффициент экстенсивного использования буровых установок К_Э характеризует полноту использования мощности оборудования (станка) во времени и определяется по формуле:

Где: Т_б - время бурения станко-месяц;
Т_и - время испытания, станко-месяц;
Т_п - подготовительное время, станко-месяц;
Т_Ц - время цикла строительства скважины.

Коэффициент занятости буровых бригад определяется по формуле:

Где: Т_n - подготовительное время, станко-месяц.

Коэффициент интенсивного использования буровых установок К_И

К_И = V_ком/V_{ком. max.}

Где: V_{ком. max.} - максимальная коммерческая скорость бурения (м./ст-мес.), (техническая или нормативная)

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:

переходящие скважины - по ним определяют окончание бурения;

сроки вышкомонтажных работ;

сроки начала и конца бурения скважин в планируемый период;

определение даты начала бурения скважин, строительство которых не будет закончено.

Режимы бурения скважин – что это?

Режим бурения – сочетание нескольких важных параметров, которые влияют на качество проведения бурильных работ. К ним относится:

• Осевая нагрузка. Это удельное давление, которое оказывается на инструмент при разработке скважины.
• Частота вращения долота. Этим параметром является окружная скорость инструмента, использующегося для прохождения породы.
• Качество и количество применяемого бурового раствора.
• Время, в течение которого бурильный инструмент находится в забое.

Основные режимы

В зависимости от сочетания параметров выделяют три режима: рациональный, специальный, оптимальный. У каждого из них свои отличительные особенности. Рациональный режим предусматривает учёт технических возможностей используемых в процессе работы бурильных установок. При оптимальном обеспечиваются лучшие технико-экономические показатели бурения скважины. Специальный режим предусматривает выполнение спецзадач при выполнении бурильных работ. Например, к таким задачам относится забуривание дополнительного ствола.

Как выбрать режим бурения?

Чтобы выбрать правильный режим бурения скважины, требуется:

• провести геологические исследования местности, в которой будут вестись работы;
• выяснить физико-механические свойства породы, через которую будет проходить бур;
• выяснить, не может ли произойти в создаваемой скважине искривление ствола.

После проведения необходимых геологических исследований выбирается рабочий раствор и бурильная установка. При подборе рабочей жидкости требуется учитывать её главные показатели: вязкость, плотность. Её количества должно быть достаточно, чтобы обеспечить очистку забоя и выброс на поверхность шлама. Установки для бурения скважин выбираются с таким учётом, чтобы их функциональные возможности были во время проведения работ задействованы по максимуму. Это важный параметр. Бурильное оборудование должно быть эффективным. Только в этом случае получится обеспечить быстрое и качественное выполнение работ по созданию скважин.

Контроль и изменение параметров бурения

Для повышения эффективности бурения может потребоваться изменить некоторые параметры выбранного режима. Но при принятии такого решения важно учитывать несколько моментов:

• прочность используемого для бурения инструмента;
• особенности выбранного метода бурения скважины;
• технические характеристики бурильной установки.

Изменять параметры выбранного режима можно только после проведения тщательного анализа и расчётов. Требуется понять, будет ли бурение при режимах с новыми параметрами более эффективным, экономичным. Изменения каких параметров инженеры делают чаще всего:

• регулировка расхода бурового раствора;
• изменение гидравлической мощности оборудования.

Правильный выбор режима и его параметров позволит выполнить работы по бурению оперативно. Получится за короткое время провести разрушение породы на требуемой для создания скважины глубине.

Добыча нефти и газа

Вы здесь: Все о строительстве скважин Режимные параметры и показатели бурения

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):

где Hд - проходка на долото, 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 Lс, по УБР и т.д.:

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.

Vр = Hд / (Тм + Тсп)

где Hд - проходка на долото, м; Тм – продолжительность работы долота на забое, ч;

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:

Vр = Lс / (Тм + Тсп)

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.

РЕЖИМ БУРЕНИЯ

Под режимом буренияпонимается определенное сочетание параметров, влияющих на показатели бурения. К числу таких параметров относятся:

1) осевая нагрузка на долото;

2) часто­та вращения долота;

3) массовый расход прокачиваемой про­мывочной жидкости;

4) качество промывочной жидкости (плот­ность, вязкость, водоотдача, статическое напряжение сдвига).

Сочетание этих параметров, позволяющее получать наибо­лее высокие качественные и количественные показатели буре­ния при данной технической вооруженности буровой, называ­ется рациональным (или оптимальным) режимом бурения.

На практике часто в процессе бурения приходится отби­рать керн, бурить скважину в неблагоприятных геологических условиях (зонах, склонных к поглощениям, осложнениям, свя­занным с нарушением целостности ствола скважины и т. п.), забуривать в сторону от ранее пробуренного ствола и т. д. Режимы бурения, применяемые в таких случаях, называются специальными режимами.

Эффективность работы долота оценивается двумя пара­метрами:

2) проходкой на долото h,м.

При выборе режима бурения следует учитывать, что с изменением одного из параметров не всегда увеличиваются механическая скорость проходки и проходка на долото. Для каждой породы существует оптимальное сочетание нагрузки на долото, частоты вращения долота и расхода промывочной жидкости.

При турбинном способе буренияизменение одного пара­метра режима бурения вызывает автоматическое изменение других. В случае увеличения расхода промывочной жидкости при неизменной нагрузке на долото частота вращения n вала турбобура (долота) растет прямо пропорционально. Если же нагрузка на долото будет увеличена, а расход промывочной жидкости останется постоянным, то частота вращения вала турбобура (долота) уменьшится.

В практике бурения скважин расход промывочной жидко­сти устанавливают с учетом обеспечения наивыгоднейших условий работы турбобура и наибольшего выноса выбурен­ной породы. С углублением скважины в связи с уменьшени­ем ее диаметра расход промывочной жидкости уменьшают от интервала к интервалу [9].

При бурении в интервале, для которого установлен посто­янный расход жидкости, из трех параметров режима бурения можно изменять только нагрузку на долото, регулируя тем самым частоту его вращения. Последняя при постоянным расходе промывочной жидкости достигает своего максимума при снятии нагрузки на долото.

При создании нагрузки на долото частота вращения вала турбобура (долота) уменьшается, а вращающий момент уве­личивается. Эффективная работа турбобура будет обеспечена при таких нагрузках на долото, когда мощность на валу турбобура N достигнет максимального значения. В этот пери­од частота вращения вала турбобура составляет примерно половину частоты вращения долота при отсутствии на него нагрузки, а вращающий момент около половины момента, развиваемого при торможении вала турбобура. При максимальной мощности на валу турбобура турбина имеет и максимальное значение КПД.

Нагрузка на долото зависит от твердости проходимости пород. При разбуривании твердых пород в целях повышения эффективности работы долота повышают нагрузку, а при бурении в мягких породах — снижают. В то же время часто­та вращения долота в первом случае уменьшается, а во вто­ром — увеличивается, что и требуется для достижения хоро­ших показателей его работы.

При работе турбобуров в соответствии с описанными ус­ловиями обеспечиваются наилучшие показатели работы доло­та, так как повышение и снижение частоты вращения долота приводит к неустойчивому режиму работы турбобура.

При роторном буренииотсутствует ярко выраженная вза­имосвязь параметров режима бурения и, следовательно, вли­яние их друг на друга, как при турбинном способе. Поэтому можно устанавливать любые комбинации параметров режима бурения, контролировать их [9, 30].

Расход промывочной жидкости устанавливается с учетом качественной очистки забоя скважины. Нагрузка на долото и частота его вращения устанавливаются для каждого геологи­ческого горизонта с учетом твердости проходимых пород.

Подача бурильной колонны — вертикальное перемещение на поверхности, которое осуществляется опусканием веду­щей трубы в ротор на некоторую величину в результате ослабления тормоза лебедки.

Давление долота на забой создается частично весом бу­рильной колонны, однако чрезмерное ее увеличение может вызвать поломку бурильной колонны и искривление скважи­ны. Во избежание этого нижняя часть бурильной колонны выполняется утяжеленной.

При работе с утяжеленным низом его вес используется только на 75 %.

Для контроля за равномерным давлением на долото пользу­ются прибором, называемым индикатором веса. Давление про­мывочной жидкости измеряется датчиком, который монтирует­ся на трубопроводе между насосами или на стояке нагнетатель­ной линии буровых насосов. Частота вращения ротора измеря­ется тахометрами различных конструкций. Кроме того, приме­няют приборы для определения механической скорости буре­ния, а также другие приборы, регистрирующие и показываю­щие параметры бурения на забое (частота вращения вала тур­бобура, пространственное положение забоя скважины и т. д.).

В последнее время все шире внедряется передача пара­метров режима бурения на расстояние. Это позволяет на диспетчерских пунктах (участках) оборудовать специальные пульты, на которых монтируют показывающие и регистриру­ющие приборы параметров режима бурения каждой буро­вой. Диспетчер (инженер участка) получает возможность круг­лосуточно следить за работой буровых и при необходимости незамедлительно вносить нужные коррективы в процесс про­водки скважины.

Читайте также:

  
• Трубы затрубили разобрать по составу
  
• Фонтанная арматура корвет для газовых скважин
  
• Закрыли трубы коробом и увидели конденсат
  
• Крепеж и принадлежности для унитазов
  
• Выкопать колодец в софрино