Долота рационально отрабатывают в том случае, если бурят при опти­мальном сочетании параметров режима бурения и равномерной подаче, т.е.

бурЯТ При МИНИМаЛЬНЫХ ЗНачеНИЯХ  (Рдтах   ~   PAmin)/PAcp И  (Птах   —   UminJ/llcp;

продолжительность работы долот выбирают из расчета получения макси­мальной рейсовой скорости проходки или максимальной стойкости опор долота. Если хоть одно из этих условий не соблюдают, то нельзя считать, что долота отрабатывают рационально.

Опытами установлено, что если увеличивается какой-нибудь параметр режима бурения, а другие остаются постоянными или изменяются, не обеспечивая оптимального сочетания между параметрами, то темп углубле­ния скважины чаще всего снижается. А если и происходит некоторое уве­личение показателей бурения, то сравнительно небольшое. При таких ус­ловиях отработка долот не может быть рациональной.

Параметры режима бурения п, Рд и Q по-разному влияют на механи­ческую скорость проходки и износостойкость долота, следовательно, опти­мальное соотношение между ними отвечает наиболее высокой рейсовой скорости проходки, т.е. наивыгоднейшие значения п, Рд и Q определяются из системы уравнений

∂vp/∂n = 0;  ∂vp/∂Pä = 0;  ∂vp/∂Q = 0,                                                            (6.20)

если при этом будут выполнены соответствующие требования ко вторым производным.

В турбинном бурении часто рациональное соотношение между Рд, п и Q не соответствует оптимальному режиму работы турбобура. Нередко наи­более высокие показатели эффективности отработки долот получают при работе турбобура в области тормозных режимов.

Было установлено, что если в процессе бурения контролировать только осевую нагрузку, то частота вращения долота колеблется до 300 об/мин. Такие колебания п объясняются рядом причин, но главнейшая из них — неравномерность подачи долота (бурильной колонны).

Так как в турбинном бурении Q = const, частота вращения долота п = = ф(Рд), естественно, что при всяком изменении Рд
обязательно будет изме­няться и п, причем абсолютная величина колебания будет зависеть от ко­эффициента К (сброса на 0,01 мН нагрузки).

Опыты показали, что во всех случаях, когда долото подается неравно­мерно, происходят колебания п, в результате эффективность работы долота снижается на 15 —25 % и более.

Ориентируясь на рациональную отработку долот, нужно добиваться равномерной подачи бурильной колонны, чтобы колебания п
не превосхо­дили 50 — 80 об/мин.

Чтобы достичь равномерной подачи, следует применять регуляторы подачи долота. Но из-за неровностей на забое скважин и некоторого скольжения шарошек сопротивления, встречаемые долотом, постоянно из­меняются, а при этом изменяется и п. Турбинное бурение всегда ведется с некоторым колебанием  п, если даже при бурении Рд = const и Q = const.

Рациональная отработка долот невозможна, если нет критериев для определения времени, когда необходимо сменить долото.

Многолетний производственный опыт показывает, что у шарошечных долот наиболее изнашиваются два узла:  опоры и рабочая поверхность.

Применяемые долота делят на две группы: у одних 7} « Tz, у других 7} > > Tz, где Tf и Tz — износостойкость соответственно опор и рабочей поверх­ности долот. Очевидно, в зависимости от соотношения между 7} и Tz ме­тод определения продолжительности эффективной работы долота на забое должен быть различный.

Если 7} « Tz, то в процессе бурения еще задолго до наступления изно­са рабочей поверхности при высокой механической скорости проходки на­чинается расстройство опор долота: нарушается плавное качение роликов в большом подшипнике, наблюдается заклинивание роликов, прекращается качение шарошек, создаются значительные сопротивления вращению до­лота.

В роторном бурении периодами (в момент заклинивания шарошки) резко увеличивается мощность, требуемая на бурение.

В турбинном бурении при нарушении качения роликов в подшипнике долота приемистость турбобура к осевой нагрузке уменьшается. Турбобур начинает останавливаться при осевой нагрузке Рд, меньшей (иногда значи­тельно) первоначальной Рд нач. Если бурят при параметрах режима бурения, соответствующих области тормозных режимов работы турбобура, то ука­занное явление проявляется в более резкой форме.

Если начинают нарушаться плавность качения опорных элементов до­лота, заклиниваться шарошки, то может произойти авария с долотом. Заме­тив это, бурильщик должен прекратить бурение и поднять долото для его смены.

Если для разбуривания нефтяного или газового месторождения дли­тельное время применяют долота одного типа, то на основании статистиче­ских материалов для них можно установить время Т, в течение которого наступает расстройство опор; это будет рациональное время эффективной работы долота на забое Тр. После того как долото проработало на забое в течение времени Тр = Т, его необходимо поднять, если даже при этом со­храняется еще сравнительно высокая механическая скорость проходки.

Итак, если 7> « Tz, то Гр = 7>.

Если рабочая поверхность изнашивается быстрее опор (Tz < Tf или Tz я я Tf), то время эффективной работы долота на забое следует определять из условия износа ее рабочей поверхности. Многочисленные исследования показали, что при этом наиболее правильно Гр определять из условия мак­симума рейсовой скорости проходки vp.

Для определения vp можно применять приближенное выражение

^(6.21)

Исследуя функцию на максимум, получаем при dvp/dt6 = О

dt6         Tp+tn+t^’

Так êàê dhPä/dtá = vì, òî
vì = vð.                                                                                                         (6.22)

Следовательно, с технической точки зрения долото на забое следует держать до тех пор, пока механическая скорость проходки, уменьшаясь, не станет равной рейсовой скорости проходки. Это и будет рациональное время эффективной работы долота на забое Гр.

В этом случае при определении времени подъема долота можно руко­водствоваться механической скоростью проходки. Долото нужно поднимать после того, как механическая скорость проходки, уменьшаясь с течением времени, достигнет значения

vì = k0vìñð,

где vM cp — средняя механическая скорость проходки, м/ч; к0 — коэффици­ент, определяемый опытным путем.

Значение к0 зависит от соотношения между t6 и tcn + tn и удовлетворя­ет óñëîâèþ 0 < k0 < I.

После сработки долота (или по иным причинам) колонну бурильных труб приподнимают на несколько метров и промывают до тех пор, пока плотности бурового раствора, закачиваемого в скважину и из нее выходя­щего, не сравняются. В это время подготовляют для спуска в скважину но­вое долото и проверяют состояние оборудования и спускоподъемного ин­струмента. Затем поднимают инструмент из скважины.

Обратите внимание: