Рациональная отработка долот

В процессе углубки скважины происходит постоянный износ вооружения долота, а для шарошечных долот и опоры, что приводит к снижению механической скорости бурения.

Для того, чтобы не происходило чрезмерного износа долота и его поломки, т.е. аварии, необходимо вовремя произвести подъем и смену породоразрушающего инструмента.

В то же время, если долото не выработало свой ресурс, и произведена его замена, то возрастают затраты времени на спуско-подъемные операции, и, как следствие, себестоимость метра скважины. Для определения рационального времени работы долота на забое разработано достаточно много критериев. К их числу относятся:

• достижение максимума рейсовой скорости бурения;

• равенство механической и рейсовой скорости бурения;

• темп падения мгновенной механической скорости бурения;

• по достижению минимума стоимости метра скважины;

• максимум произведения проходки на долото на механическую скорость бурения;

• достижение максимума произведения текущей механической скорости на время от начала рейса.

В первом случае через равные промежутки времени, например, 15 минут определяется величина рейсовой скорости V_pi от начала процесса бурения, и как только она начинает снижаться, производится подъем инструмента. Расчет ведется по формуле

, (5.1)

где h – проходка на долото от начала рейса;

t_б – общее время бурения;

t_сп – нормативные затраты времени на спуско- подъемные операции;

t_п – нормативные затраты времени на подготовительно- заключительные операции.

Исследуя равенство (5.1) на экстремум, т.е. взяв первую производную и приравняв ее к 0, можно показать, что

, (5.2)

следовательно долото нужно отрабатывать до тех пор, пока не сравняются рейсовая и механическая скорость бурения.

При использовании третьего критерия (по темпу падения механической скорости бурения) оптимальное время бурения t_б определяется по формуле

, (5.3)

где К_изн – коэффициент интенсивности износа вооружения

, (5.4)

где h₁ и h₂ - проходка за определенные равные (например, 15 мин) промежутки времени t.

При использовании в качестве критерия минимума стоимости метра скважины ведутся расчеты по формуле (3.3) и отыскивается минимум этой функции.

Другие критерии рациональной отработки долот используются сравнительно редко.

Следует отметить, что все перечисленные выше критерии относятся к вооружению долота. Для шарошечных долот зачастую раньше изнашиваются опоры, что приводит к заклиниванию шарошек. В этом случае при роторном бурении резко (в 2-3 раза) повышается крутящий момент на роторе, возрастает ток в цепи электродвигателя, а при бурении с помощью гидравлических забойных двигателей – существенно снижается механическая скорость бурения. При появлении этих признаков следует произвести подъем инструмента. Рациональным износом шарошечных долот считается ВЗПЗ по классификатору износа.