Рациональная отработка долот.

Долота рационально отрабатывают (по В.С. Федорову) в том случае, если бурят при оптимальном сочетании параметров режима бурения и минимальных значениях (Рдmax — Рдmin)/Рд.ср и (nmах — nmin)/пср. Продолжительность работы долот выбирают из расчета получения максимальной рейсовой скорости проходки или максимальной стойкости опор долота. Если хотя бы одно из этих условий не соблюдают, то нельзя считать, что долота отрабатывают рационально.

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

Так как параметры режима бурения п, Рд и О оказывают различное влияние на механическую скорость проходки и износостойкость долота, то оптимальное соотношение между ними отвечает наиболее высокой рейсовой скорости проходки, т.е. наивыгоднейшие значения п, Рд и О можно определить из системы уравнений

∂Vp/∂n=0;  ∂Vp/∂Pä=0;  ∂vp/∂Q=0,   (8.17)

если при этом будут выполнены соответствующие требования ко вторым производным.

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

Если в процессе бурения контролировать только осевую нагрузку, то частота вращения долота может колебаться до +300 мин-1. Такие колебания п объясняются рядом причин, но главнейшая из них — неравномерность подачи долота (бурильной колонны).

Так как в турбинном бурении Q = const и частота вращения долота п = ф(Рд), естественно, что при изменении Рд обязательно будет изменяться и п, причем абсолютное значение 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 чего эффективность работы долота снижается на 15 —25 % и более.

Ориентируясь на рациональную отработку долот, нужно добиваться равномерной подачи бурильной колонны, чтобы колебания п не превышали 80 ìèí–1.

Чтобы достичь равномерной подачи, следует применять регуляторы подачи долота. Но вследствие наличия 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 = ñonst.

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 Тf « Тz, у других Тf » Тz, где Тf и Тz — износостойкость соответственно опор и рабочей поверхности долот. Очевидно, в зависимости от соотношения между Тf и Тz метод определения продолжительности эффективной работы долота на забое должен быть различный.

Если Тf « Тz, то в процессе бурения еще задолго до начала изнашивания рабочей поверхности при высокой механической скорости проходки наблюдается расстройство опор долота: нарушается плавное качение роликов в большом подшипнике, происходит заклинивание роликов, прекращается вращение шарошек, создаются значительные сопротивления вращению долота.

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

В турбинном бурении при нарушении качения роликов в подшипнике долота приемистость турбобура относительно осевой нагрузки уменьшается. Турбобур начинает останавливаться при осевой нагрузке Рд, меньшей, причем иногда значительно меньшей, чем начальная Рд. нач. Если бурят при параметрах, соответствующих области тормозных режимов работы турбобура, то указанное явление может быть выражено более резко.

Если начинают нарушаться плавность качения опорных элементов долота, происходить заклинивание шарошек, то может произойти разрушение долота. Заметив это, бурильщик должен прекратить бурение и поднять долото для его замены.

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

Итак, если Тf « Тz то Тf » Тz

Если рабочая поверхность изнашивается быстрее опор (Тz «Тf или Тz »Тf ), то время эффективной работы долота на забое следует определять из условия изнашивания его рабочей поверхности. Многочисленные исследования показали, что при этом наиболее правильно Гр определять из условия максимума рейсовой скорости проходки ур. При этом можно применять приближенное выражение

(8.18)

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

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

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

Значение к0 зависит от соотношения между tб и tсп + tб и удовлетворяет условию 0 < к0< 1

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