Влияние расхода бурового раствора

Непрерывная циркуляция бурового раствора при бурении должна обеспечивать:

1) чистоту ствола скважины и забоя,

2) охлаждение долота,

3) способствовать эффективному разрушению породы,

4)  предупреждать осложнения.

Влияние расхода раствора на механическую скорость бурения показано на рис. 5.4.

Вывод: При неизменной осевой нагрузке и частоте вращения долота с увеличением секундного расхода бурового раствора улучшается очистка забоя и возрастает механическая скорость проходки.

Увеличение секундного расхода 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

· свойств бурового раствора.

Вывод: 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.

Влияние свойств бурового раствора

На механическую скорость бурения влияют:

1) плотность,

2) вязкость,

3) фильтрация,

4) содержание песка

5) 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 наиболеезначительно влияние  ρ  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.

Вывод: 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.

ОСОБЕННОСТИ РЕЖИМОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ

Факторы, сокращающие производительное время пребывания долота на забое:

1) увеличение осевой нагрузки

2) частоты вращения,

3) повышение плотности, вязкости и концентрации твёрдых частиц,

4) снижение расхода ниже Q_д,

5) снижение теплоёмкости, теплопроводности и смазывающих свойств буровых растворов,

6) неравномерная (рывками) подача долота, продольные и поперечные колебания низа бурильной колонны,

7) высокая температура на забое

Конечная цель – увеличение продолжительности пребывания долота на забое, получение большей проходки на долото за возможно более короткое время. 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.

Вывод: Так как параметры режима бурения взаимосвязаны, то наибольшая эффективность бурения достигается лишь при оптимальном сочетании этих параметров, зависящем от:

1) физико-механических свойств породы,

2) конструкции долота,

3) глубины залегания разбуриваемой породы

4) других факторов.

Повышение эффективности бурения - достижение оптимального значения при сочетании других параметров, это возможно, если одновременно будут изменены все или некоторые другие параметры (например, увеличен расход промывочной жидкости, уменьшена частота вращения).

Изменение параметров режима возможно лишь в определённых пределах, которые зависят от:

· прочности долота,

· особенностей способа бурения,

· технических параметров буровой установки

· ряда других факторов.

Регулировать расход бурового раствора можно тремя способами:

1) заменой втулок одного диаметра в цилиндрах бурового насоса на втулки другого диаметра,

2) изменением числа одновременно параллельно работающих буровых насосов,

3) изменением числа двойных ходов поршней в насосе.

При первых двух способах расход раствора можно изменять только ступенчато, при третьем возможно также плавное изменение.

Второй способ (изменением числа одновременно параллельно работающих буровых насосов) применяют в случае изменения диаметра долота:

1) при бурении верхнего участка скважины долотами большого диаметра используют два одновременно работающих насоса.

2) 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:

· расхода бурового раствора,

· диаметра гидромониторных насадок в долоте (изменить только при подготовке нового долота к спуску в скважину),

· числа таких насадок (можно только уменьшить 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 используют тогда, когда рабочее давление в насосах меньше предельно допустимого при данном диаметре втулок в них.