Вводные понятия

Рис. 17.3. Ротор Р560-Ш8

Такой переход видов энергии из одного состояния в другое приводит к возникновению упругих колебаний, и если их частота совпадает с частотой вынужденных колебаний колонны, возникающих вследствие неравномерной подачи долота, то наступает резонанс, передающийся через ведущую трубу ротору. Последний при создании таких условий его эксплуатации испытывает большие динамические нагрузки, приводящие к интенсивным вибрациям ротора, его фундамента, вышки; все это сопровождается нарастанием шума в буровой, а иногда даже авариями.

Как видно, вращение бурильной колонны, необходимое при роторном бурении, приводит к значительному осложнению процесса проходки скважины. Этим и объясняется вытеснение роторного бурения в ряде районов бурением с забойными двигателями.

ЛЕКЦИЯ 18

18.1. МЕХАНИЧЕСКОЕ УГЛУБЛЕНИЕ: ПОКАЗАТЕЛИ И ПАРАМЕТРЫ РЕЖИМОВ БУРЕНИЯ

Углубление при механическом бурении - это ре­зультат разрушения горных пород долотом, вращающимся с определенной скоростью и находящимся под некоторой на­грузкой при постоянном очищении забоя скважины от вы­буренной породы буровым раствором определенного качест­ва, движущимся с некоторой заданной скоростью.

Об эффективности бурения обычно судят по целому ряду количественных показателей. Наиболее часто используются показатели скорости проходки скважины и стоимости 1 м проходки. Для оценки эффективности отдельных видов работы, связанных с проходкой скважины, введены понятия механической, рейсовой, технической, коммерческой и полной (цикловой) скоростях бурения. Ниже дается взаимная связь между этими количественными показателями бурения.

Примем следующие обозначения:

v_ср - средняя механическая скорость бурения, м/ч;

v_р - рейсовая скорость бурения, м/ч;

v_т - техническая скорость бурения, м/ч или м/станко-мес;

v_к - коммерческая скорость бурения, м/станко-мес;

v_п - полная (цикловая) скорость бурения, м/станко-мес;

Т_б - продолжительность бурения скважины, включая расширение и проработку t_п, ч;

Т_сп - продолжительность спускоподъемных работ, свя­занных со сменой долот, включая время на наращивание ин­струмента, ч;

Т_осн - продолжительность всех производительных работ, кроме предусмотренных Т_б и Т_сп, ч;

Т_н - продолжительность непроизводительного времени (остановки, ликвидация аварий и т.д.), ч;

Т_в - продолжительность строительства вышки и монтаж­ных работ, ч;

L – глубина скважины, м.

Тогда

где с - переводный коэффициент времени (с часов на меся­цы).

Из приведенных формул очевидно, что v_p, v_т и v_k зависят от v_cp и, кроме того, из перечисленных скоростей каждая последующая зависит от предыдущей.

С ростом v_cp соответственно увеличиваются v_p и v_k, что со­гласуется с выводами, вытекающими из формул (18.1) - (18.4).

Многочисленными исследованиями установлено, что зна­чения v_cp, v_p, v_t и v_k уменьшаются с увеличением глубины L скважины, а стоимость 1 м проходки возрастает.

Это справедливо для всех существующих способов механического вращательного бурения.

Стоимость 1 м проходки при всех способах бурения явля­ется возрастающей функцией глубины скважины.

С ростом v_k, как правило, резко уменьшается удельный расход электроэнергии в бурении, снижается расход матери­алов, используемых при бурении.

Представляет несомненный интерес выявление факторов, влияющих на скорость буре­ния; установление влияния каждого из факторов в отдельнос­ти и в совокупности; установление природы падения скоро­сти бурения в связи с углублением скважины; изыскание пу­тей для уменьшения темпа снижения скорости бурения в свя­зи с ростом глубины скважины.

На темп углубления скважины решающее влияние оказы­вают три группы факторов:

1) группа природных факторов, характеризующих горную породу как объект воздействия (механические свойства пород, условия их залегания, природа вещества, заполняюще­го поровые пространства и др.);

2) технико-технологические факторы (способ разрушения породы, конструктивные особенности и долговечность раз­рушающих инструментов, метод удаления с забоя скважины выбуренной породы, совершенство и мощность бурового оборудования и т.д.);

3) организационно-экономические факторы (деловая квалификация работников буровой бригады; значительное влияние на скорость бурения оказывает орга­низация работ в смене, сработанность и мотивация буровой бригады).