Принципи проектування режимів буріння

Швидкісні режими буріння. Порядок проектування при цьому такий:

Рис.5.3. Графіки залежності трівалості Т роботи доліт від осьового навантаження для порід з різною твердістю:

1. Для вибраних типів доліт за формулою (5.1) визначають мінімальне осьове наванта­ження, яке забезпечує об'ємне руйнування по­роди.

2. Знаючи навантаження , знаходять необхідний крутний момент М_д на долоті:

М_Л = М₀ +

де М₀ - момент, який затрачується на холосте обертання долота, кг- м, М₀ = 5...25 кг-м; механічний ККД долота, = 0,95...0,98; М_п - питомий момент,кг-м/т, М_п=-8...15кг-м/т.

3. Для вибраного типу турбобура визнача­ють необхідну продуктивність бурових насосів і перепад тиску в турбобурі Р _т ;

(5.2)

де , і — робочі характеристики турбобура.

4. Знаючи параметри , розраховують гідравлічні втрати в циркуляційній сис­темі Рц.

5. Визначають загальну гідравлічну потужність насосів _ швидкість витікання ГІР з насадок долота і швидкість висхідного потоку рідини в затрубному просторі :

;

де d — діаметр насадки; D — діаметр долота; — зовнішній діаметр бурильних труб.

6. Для роторного буріння і електробуріння необхідну продуктивність насосів визнача­ють, виходячи з мінімально допустимих швидкостей і , які забезпечують ефективну ро­боту долота і задовільну очистку вибою від вибуреної породи. Швидкість доцільно брати в межах 60—80м/с [6].

Раціональні режими буріння. Порядок проектування раціональних режимів такий:

1. Для кожного діаметра долота задаються декількома значеннями продуктивності на­сосів Q, визначають гідравлічні витрати р _г швидкості висхідного потоку і витікання рідини з насадок долота.

2. Знаючи параметри і ., визначають гідравлічну потужність і зіставляють її з за­даною потужністю бурових насосів . Якщо , то продуктивність насосів треба знизити.

3. Знаходять крутний момент з формули (5.2):

М =

4. З формули (5.1) визначають осьове навантаження на долото і порівнюють його з допустимим навантаженням . Якщо , то зменшують продуктивність Q і проводять повторні розрахунки.

Для роторного способу буріння розрахунки раціонального режиму спрощуються завдя­ки відсутності вибійних двигунів. При проектуванні режимів буріння з відбором керну пара­метри зменшуються на 30—40 % порівняно з аналогічними параметрами для буріння суцільним вибоєм.

Для контролю за осьовим навантаженням на долото в процесі буріння вико-ристовуются індикатори ваги типу ГШ-6. Інші параметри буріння реєструються за допомогою пультів контролю типу ПКБ-3. Робота опор шарошкових доліт контролюється за допомогою ротор­них моментомірів. Середній момент на роторі при заклинюванні одної або двох шарошок в 1,2—1,4 рази більший, ніж при нормальному бурінні. Зростання моменту в 1,5—1,6 раза свідчить про заклинювання всіх трьох шарошок. Перед підйомом інструмента визначають момент на холосте кручення, щоб виявити, чи не впливають на крутний момент обвали і осипання порід. При роботі в абразивних породах момент підйому для заміни інструмента визначається за зниженням механічної швидкості буріння.

Бурові розчини

Класифікація бурових розчинів. Бурові промивальні розчини (ПР) використову­ються для руйнування і виносу вибуреної породи з свердловини. Вони повинні відповідати одночасно багатьом вимогам: сприяння руйнуванню порід, очищення ви­бою та транспортування вибуреної породи на поверхню; унеможливлення процесу осадження відламків породи в стовбурі свердловини і в чанах (резервуарах) на по­верхні; утримання міцності стінок свердловини (створенням протитиску та протидії

Таблиця 5.2 деформації порід, що ви-никає внаслідок її контакту з ПР, і т.ін.); попередження нафто- газово-до-проявлень; збережен­ня природних фільтраційних властивостей порід-колекторів; здатність до утворення щільної фільтраційної кірки, яка б не коагулювала під дією цемент-них суспензій та характеризувала-ся необхідною термосолестійкіс-тю; піддатливість витісненню з смердловини тампонажним цемен-тним розчином; сприяння якісно-му цементуванню колон, зокрема внаслідок забезпечення зчеп­лення тампонуючого матеріалу з колоною; відсутність корозійної агресивності сто­совно бурильної колони і бурового обладнання; неток-сичність, пожежобезпечність з врахуванням вимог до охорони праці і навко-лишньої екосфери.

За складом та природою дисперсійного середовища бурові розчини класифікуються так:

на водній основі — прісній і морській воді (вода, нестабілізовані суспензії, гу-матні, лігносульфонатні, хромлінгосульфонатні); полімерні недиспергуючі (з ма-лим вмістом твер­дої фази, безглинисті); інгібуючі (кальцієві, калієві, оброблені со-лями тривалентних ме­талів, силікатні, гідрофобізуючі, хлормагнієві, хлорнатрієві);

на нафтовій основі — безводні (вапняно-бітумні, на основі органоглини); інвертні емульсії (емульсійні вапняно-бітумні, на базі емульгатора-емультала - ВІЕР, інших емуль­гаторів - ГЕР, ТШР.

газоподібні - гази (повітря, викидні гази двигунів внутрішнього згоряння, природний газ); піни.

Склад і властивості бурових розчинів. Бурові ПР, як правило, є гетерогенни-ми систе­мами, тобто системами, що складаються з кількох внутрішніх однорідних частин (фаз) з різними фізичними властивостями. В одній частині гетерогенної си-стеми компоненти пере­бувають в дисперсному стані, в іншій - у вигляді суцільної фази.

Тверді фази в бурових розчинах перебувають в кристалічному і зрідка в аморфному стані (оксиди, гідроксиди, алюмосилікати). Фізико-хімічні властивості та механічні пара­метри компонентів твердої фази з кристалічною будовою характеризуються енергією їх кристалічних решіток.

З природних мінералів найчастіше використовуються глини - полімінеральні полідисперсні алюмосилікатні сполуки, які здатні при контакті з водою переходи-ти в пластичний стан. Завдяки цьому глини використовують для одержання коло-їдних суспензій — основи бурових розчинів. Для приготування бурових розчинів випуска­ють глинопорошки з монтморіллоніту, каолініту, гідрослюди і палигор-скіту. Залежно від складу їх поділяють на бентонітові (ПБ), каолін-гідрослюдисті та палигорскітові (ПП).

Для підвищення якості глинопорошки обробляють різними реагентами (каль-ци­нованою содою, триполіфосфатом натрія, поверхнево-активними речовинами, мета-сом та ін.). Основний показник якості (гатунку) глин - вихід розчину (кіль-кість гли­нистої суспензії з заданої в'язкістю, що одержується зі т глини) (табл. 5.2). Бен­тонітові порошки додають до бурових розчинів для поліпшення очистки стовбура свердловини від шламу, обмеження просочення чи фільтрації води в проникні пла­сти, забезпечення утворення тонкої фільтраційної кірки з низькою проникністю,

нязбереженню стійкості стовбура прирозбурюванніслабоцементованих порід і поперед­ження поглинання.

Для підвищення густини бурових розчинів використовують такі подрібнені порошки важких інертних матеріалів-обважнювачів:

Поиск по сайту: