Технология бурения гидромеханика (стр. 3 из 7)

C [руб/м] – эксплуатационные затраты на 1м проходки

C=(C_д+С_ч(t_Б + t_СПО + t_В))/H

C_д – сибестоимость долота; C_ч – стоимость 1часа работы бур. обор.

- оптимизация режима бурения

- maxV_p – развед. скв.

- minC – экспл. скв.

24-Зависимость V_мех от осевой нагрузки на долото. Фор-ла Федорова.

V_м=f(P_д) ; n=const; Q=const; V_Мо=f(P_д) и V_ср=f₁(P_д)

I – прямолинейный отрезок кривой

P_д- область поверхностного истерания

P_к<P_у => не происходит обьемного разрушения породы, порода разрушается в рез-те истирания зубцами долота с обр. Пылевидных частичек. PS: работа в этой области не эффективна и не желательна

II – криволинейный участок

- область обьемного усталостного разрушения

P_у<P_к<P_ш => предел усталости – минимум давления зуба на породу, при этом многократное нагружение породы приводит к ее обьемному разрушению. С ↑P_д требуется меньше число ударов для обьемного разрушения породы

III – прямолинейный участок, переходящий в горизонтальный

- область эффективного обьемного разрушения

P_к=>P_м; при каждом ударе зубца происходит обьемное разрушение породы с отломом частички

Вывод: для более мягкой породы область разрушения смещается влево, для более твердых – вправо

Породу целесообразно бурить при нагрузках соотв. III зоне или в крайнем случае во II зоне. [II-III] – наиболее выгодный диапазон нагрузок

Ф-ла Федорова

P_д≥αP_шF_к ; F_к=K_пД_дS/2 ; F_к=S∑∑l_ij ; K_п=∑∑l_ij/(Д_д/2) ; V_м=K_пP_д^B

α – κоэф. учит. заб. усл.(0,33-1,59); F_к – площадь контакта зубцов с породой; S – притупление зубцов долота (для нового долота S=1мм); K_п – коэф. перекрытия зубцами забоя скв.; i – номер шарошки, j – номер венца на шарошке, n – число шарошек, m – число венцов на шарошке; в – зависит от твердости породы (1-3)

25-Зависимость V_м от частоты вращения долота

V_м=f(n) ;

РИСУНОК

К росту V_м ведет:

- увеличение числа ударов в ед. времени

- увеличение энергии удара зубца о забой в рез-то роста секорости соударения

V_м=δn; δ – углубление забоя за 1оборот долота

уменьшение δ происх. При n>n_крит, пром. жид-ть не успевает выносить шлам из забоя => образуются шламовые подушки

РИСУНОК

n=n_крит; δ~const ; δ= δ_o(1-klnn), k – импер. коэф.(зависит от зашламленности забоя и от времени контакта зубца с г/п и от св-в к/п); V_м= δ_o(1-Klnn)n

РИСУНОК

при t_к>t_o ; h=h_max ; при t_к<t_o ; h<h_max

уменьшается время контакта зубца с породой

dV_м/dn= δ_o(-kn/n+1-knln)=0 ; 1-k=klnn

n=e^1/k-1 – maxV_м

глины: n~300-400об/мин; карбонаты: n~200-250; абразивные: n~40-50

в мягких породах ↑n приводит к ↑V_м

V_м=ke^a; 0<a<1; V_м=An^B; B<1(~0.8)

V_м=kP_д^Bn^a

Увеличение n для достижения ↑V_м более эффективен в мягких г/п, чем в твердых

26-Зависимость V_м от расхода пром. жид-ти. Зависимость Бингхэма.

V_м=f(Q); P_д,n=const

РИСУНОК

I - ↑Q приводит к линейному ↑V_м; с ростом Q улучшаются условия разрушения г/п зубцами долота

II – Q_д(достаточное) дальнейший рост Q не приведет к ↑V_м

III – большие скорости течения жид-ти => большие гидр. потери

На очистку забоя от шлама помимо Q влияют:

- расп. промыв. отв. в долоте; схема циркуляции ж-ти на

забое; скорость истечения ж-ти из насадок долота; св-ва ПЖ

РИСУНОК

Q₄>Q₃>Q₂>Q₁

I – совершенная очистка забоя

II – несовершенная

III – неудовлетворительная

27-Влияние св-в промывочной жидкости на V_м. Дифференциальное давление на забой

- ↓p_бр=↑V_м

- ↑вязкость=↓V_м

- способствует несущей спопобности бур. р-ра; ↓V_м

- фильтрационная способность

- чем ↑, тем ↑V_м

с точки зрения разр. г/п, целесообразно ↓вязкость и ↑водоотдачу бур. р-ра

V_м=f(ΔP_диф) ; ΔP_диф= P_заб-P_пл ; P_заб=p_брgh+ΔP_кп ; ΔP_кп= kpQ²

k – коэф. гидродин. сопрот. в кольц. пр-ве

ΔP_диф= p_бр(gh+ kQ²)-P_пл

РИСУНОК

эффект бурения при равновесном давлении может быть достигнут только при бурении проницаемых г/п

↓ ΔP_диф тем ↑, чем ↑проницаемость г/п, время фильтрации бур. р-ра и фильтрационных способностей промыв. ж-ти

28-Влияние параметров режима бурения на стойкость опоры и вооружения шарошечного долота

Стойкость опоры

t_опоры=T/P^y_дn^x ; T, y(1.5), x(0.7) – имперические коэф., завис. от усл. бур., констр. долота, св-в г/п, св-в пром. ж-ти

РИСУНОК

I – зона неэффект. отработки долота

II – зона рациональной отработки долота

III - ???

Стойкость вооружения

t_в=a_в/P^c_дn^c1

a_в – опред. констр. особ. воор. долота

c, c₁ – зависят от св-в г/п, ее абразивности, св-в пром. ж-ти (1≤c,c₁≤1.5)

φ=φ(P_д,n,Q);

V=V_oe^-φt

РИСУНОК

φ= φ_oP^q_дn^q1_д ; φ_o,q,q₁ – империч. Коэф

φ=K_иP^q_дωa^r ; K_и – хар-ка изнашиваемости вооружения долота; a – категория абразивности

q, r – инвариантны к условиям бурения

зубчатые долота (K_и=2.8-8.4; q=1.22; q₁=1.2)

штырьевые долота (K_и=3.64-13; q=3.8; q₁=0)

V_м=V_o-at-bt² (1.8≤a≤2.9; 0.2≤b≤0.6; t≤1.5-2.5)

29. Критерии оптимизации режима бурения. Определение оптимального времени работы долота на забое

(P_д, n, Q)_опт=minC, maxV_р

C=f₁(P_д, n, Q) ; V_p=f₂(P_д, n, Q)

Этапы поиска оптимального режима

- на стадии проектирования

- оперативная оптимизация режима бурения

- корректировка проектного режима с учетом инф.,

полученной в процессе бурения

в процессе проектирования мы используем инф. полученную при бурении скв. в данном регионе, в аналог. усл., данные по гоелог. разрезу скв., рекомендаций завода-изготовителя бур. инстр., рабочих хар-к забойных двигателей.

2 способа выбора t_опт долота на забое:

- графический

tgα=dh/dt=V_м(t)=h(t)/(t_опт+t_сп+t_в)

- аналитический

32. Математические модели процесса мех. бурения

Это ряд зависимостей показателей работы долота от технологических факторов

Требования:

- достаточная степень точности

- легкость ее идентификации, т.е. привязка модели к конкр.

сл. бурения

типы мат. моделей

- интегральная (время не входит)

- дифференциальная (включает время)

- комбинированные

Интегральная модель

H,V=F₁(P_д, n, Q, θ)

t_опоры=F₂(P_д, n, Q, θ)

t_в= F₃(P_д, n, Q, θ)

Важным явл:

- определение диапазона параметров р.бю, в котором производится поиск оптимального р.б.

РИСУНОК

недостатки:

- для опр. имперических коэф. требуется большой

статистический материал по скв., что затрудняет их

применение в начальный период разбуривания

месторождения

- тех. возможности бур. обор. часто не дают нам реальной

возможности установить опт. параметры режима бурения

подходы к поиску оптимального режима бурения

- поиск опт. режима исходя из взаимодействия долота с г/п, и

далее мы стремимся этот режим реализовать, подбирая

соотв. хар-ки бур. обор.

- поиск опт. режима рацональной работы имеющегося бур.

обор., учитывая забойные хар-ки заб.двиг.

- не следует отождествлять опт. режим бурения с

режимом подвода к долоту max мощности

РИСУНОК

Упрощенный подход

maxV_м ; N_д=M_дω ; M_д=M_х+M_удP_д (РИСУНОК)

M_х – момент х.х., затрачивается на преодоление сил трения о стенки скв.

M_д=πM_удP_дn/30≤N_max

При режиме N_max P_дn=const

РИСУНОК

Твердую породу целесообразно разбуривать при ↑P_д и ↓n, а мягрую при ↓P_д, но ↑n

РИСУНОК

33. Бурильная колонна, ее назначение и составные эл-ты

комплекс соед. деталей, который явл. связующим звеном между долотом и наземным бур. обор. (от вертлюга до долота)

функции

- подвод энергии к долоту (мех-ки/гидравлически/кабелем)

- создание нагрузки на долото

- для подвода пром. ж-ти к долоту

- для проведения СПО и замены долота

- для проведения аварийных работ

- для спуска геофиз. приборов

- для спуска испытателя пластов

- для спуска секций обсадной колонны

требования

- выдерживать все нагрузки и напряжения, возникающие в

процессе ее работы

- быть достаточно износостойкой

- обладать min возможной в данных условиях стоимостью

и отвечать принципу равнопрочности

- быть устойчивой от корозии

- обладать min гидравлическими сопротивлениями

34. Виды БТ, специфика их конструкции, рациональная область применения

- с высаженными внутрь соед. концами (ТБВ)

- l=6/8/11.5м; δ=7-11мм; d=60-168мм

- с высаженными наружу соед. концами (ТБН)

- l=6/8/11.5м; δ=7-11мм; d=60-140мм

- с коническими поясками (*К)

- трапецеидальная упорная резьба

- с приваренными соед. концами (ТБПВ)

- легкосплавные БТ (ЛБТ/АБТ)

“+” ↑прочность на растяжение/ диамагнитны/ ↓гидравл.

сопрот

“-“ t<150’C/ нельзя применять в щелочной/кислой среде

Вывод: распологать в центр. секциях