м столба бурового раствора в скважине и пластовым (поровым) давлением. Давление столба бурового раствора (гидростатическое давление) прямо пропорционально его плотности. Если дифференциальное давление больше 3,5 МПа, то механическая скорость проходки остается примерно постоянной.
С увеличением плотности бурового раствора увеличивается давление на забой скважины, сопротивляемость пород разрушению возрастает, вследствие чего показатели бурения уменьшаются. В случаях когда геологические условия позволяют, следует использовать в качестве промывочной жидкости воду, газ или воздух с обязательной компенсацией их недостаточной подъемной способности высокой скоростью движения в затрубном пространстве.
Американский ученый Бингхем, анализируя многочисленные промысловые и стендовые эксперименты с использованием для бурения различных промывочных агентов, сделал следующие выводы:
в процессе бурения на эффективных режимах максимальные значения проходки за один оборот долота (h/n) можно получить при использовании в качестве бурового раствора воды;
в большинстве случаев бурить на эффективных режимах можно при
- Количество бурового раствора, подаваемого на единицу площади забоя скважины. На основании обобщения экспериментальных исследований установлено (исследования проводились при бурении роторным способом и электробуром), что технологически необходимое количество промывочного раствора, л/с,
Q Р = 0,07П3 ,
где 0,07 — переводной коэффициент; П 3 — площадь забоя скважины, см2 .
Превышение производительности буровых насосов над вычисленной по данному соотношению величиной не приводит к существенному изменению механической скорости проходки.
- Скорость истечения потока жидкости из отверстий долота и расположения этих отверстий по отношению к шарошкам и забою скважин. С увеличением скорости истечения бурового раствора из Долотных насадок улучшается очистка забоя скважины, а следовательно, возрастает механическая скорость бурения. Наблюдения показывают, что значительный рост механической скорости проходки достигается в том случае, когда скорость струй, вытекающих из насадок гидромониторного долота, превышает 60… 75 м/с. Большое влияние на условия очистки забоя оказывает высота зуба шарошек. Чем больше просвет между шарошками и забоем тем совершеннее его очистка и выше значения h/n. Наименьшие значения h/n наблюдаются в тех случаях, когда применяются алмазные долота, в которых зубья (алмазы) выступают за матрицу незначительную высоту, и штыревые с твердосплавными вставка мм, почти уплотненными в теле шарошки.
Влияние частоты вращения долота. Установлено, что при увеличении частоты вращения долота механическая скорость проходки растет, достигая максимальной величины, а потом снижается. Каждому классу пород (пластичных, пластично-хрупких и хрупких) соответствуют свои критические частоты вращения долота, превышение которых вызывает снижение механической скорости проходки. Следует иметь в виду, что повышение частоты вращения шарошечных долот снижает долговечность их работы из-за интенсивного износа опор и сокращает проходку за рейс долота.
Долота и виды долот, применяемых в бурении (2)
... выдвигается механическая скорость проходки, чаще всего ее среднее значение как частное от деления проходки на время чистого бурения. [2] Глава 2. Виды буровых долот Буровые долота делятся по: ... все многообразие горных пород. Эти долота наиболее производительны при бурении геологоразведочных (сплошным забоем) и взрывных скважин в крепких породах. Впервые долото буровое с коническими шарошками было ...
Влияние осевой нагрузки. По многочисленным отечественным и зарубежным исследованиям влияние осевой нагрузки на механическую скорость может быть охарактеризовано графиком, отражающим качественную сторону процесса (рис. 1).
На кривой v M = f(P n ) выделяются три области. Область I характеризуется тем, что скорость v M увеличивается пропорционально увеличению Р л . В этой области удельная нагрузка значительно меньше прочности разрушаемой породы, поэтому процесс разрушения носит поверхностный характер. Область I называется областью поверхностного разрушения.
Во II области fM также увеличивается с ростом Р д , но в данном случае механическая скорость растет быстрее, чем увеличивается создаваемая на долото нагрузка. В этой области породы разрушаются при удельной нагрузке, меньшей твердости разрушаемой породы, но уже близкой к ней. Эта область условно называется областью усталостного разрушения. На границе II и III областей удельная нагрузка будет соответствовать твердости разрушаемой породы.
областью нормального или объемного разрушения.
Рис.2. Влияние осевой нагрузки на механическую скорость и проходку на долото при турбинном бурении
Разделение режимов разрушения породы является условным, так как при работе долота в разной степени наблюдаются все три вида разрушения.
Рис. 1. Кривая зависимости механической скорости проходки от осевой нагрузки
Для турбинного бурения зависимости v M , п, h от осевой нагрузки на долото Р д показывает, что при всех существующих методах вращательного бурения любое изменение осевой нагрузки на долото приводит к изменению показателей его работы (рис.2).
Анализ эффективности методов отбора кернового материала при бурении ...
... бурения с отбором керна необходимо уделять особое внимание профессиональной подготовке бурильщиков и их материальной заинтересованности в отборе керна высокого качества. Изучение бурения с отбором керна показало, что с увеличением осевой нагрузки ... долотам для сплошного разрушения забоя. 1.2 Методы и технические средства, использования при отборе керна Колонковое бурение скважин является основным ...
При поддержании на долоте осевой нагрузки, соответствующей v M = max, реализуется критерий максимума механической скорости; при нагрузке, отвечающей h = max, будет вестись бурение с максимальной проходкой на долото.
Оптимальный режим с максимумом рейсовой скорости будет достигнут при средней величине осевой нагрузки между Р а , соответствующим v Mmax , и Р а , соответствующим hmах .
Наклонно-направленной скважиной
— роторный, представляющий собой прерывистый процесс искривления ствола скважины последовательными зарезками (уходами в сторону);
- забойными двигателями, обеспечивающий непрерывный процесс искривления ствола скважины.
В Российской Федерации подавляющее большинство наклонно-направленных скважин бурят с применением забойных двигателей, тогда как за рубежом преобладает бурение таких скважин роторным способом, а забойные двигатели в основном используют только на участке набора кривизны в заданном направлении. Отечественные и зарубежные специалисты считают наиболее перспективными для набора кривизны в заданном направлении винтовые забойные двигатели. Эти двигатели имеют гораздо большую мощность, чем турбобуры, более низкую частоту вращения вала, что благоприятно сказывается при наборе кривизны.
Рис. 3. Примеры наклонного бурения скважин:
1— проходка с морского основания; 2 — разбуривание морского нефтяного месторождения с берега; 3 — отклонение ствола скважины от сбросовой зоны (зон разрыва) по направлению и нефтеносному участку; 4 — проходка наклонной скважины, когда забой будет расположен под участком, недоступном для монтаж буровой установки; 5 — бурение на нефтяные пласты моноклинального типа; 6 — бурение вспомогательной наклонной скважины для ликвидации пожара или открытого фонтана; 7 — уход в сторону при аварии; 8 — проходка наклонных скважин в районе замывания соляного купола; Н — нефть; В — вода; Г — газ; С — соль
Особенности технологии бурения наклонно-направленных скважин. При бурении наклонно-направленной скважины верхнюю часть скважины бурят обычным методом. При этом режим бурения, как правило, ничем не отличается от режима бурения для вертикальных скважин.
Вертикальный и искривленный участки скважины бурят долотами одного и того же типоразмера, если окончание бурения вертикального участка ствола не было сопряжено со спуском колонны или кондуктора. Если при бурении мягких пород вертикальной части скважины допускается применение долот лопастного типа, то при бурении интервалов, характеризующихся набором кривизны, независимо от проходимых пород, рекомендуется применять трехшарошечные долота. Это обусловлено тем, что трехшарошечные долота при одних и тех же осевых нагрузках требуют меньших вращающих моментов, работают более плавно, и угол закручивания колонны бурильных труб от реактивного момента на турбине меняется в значительно меньших пределах, чем при бурении долотами лопастного типа. Продолжительность первого рейса в твердых и крепких породах ограничивается стойкостью долота, а в мягких породах — необходимостью контрольного замера кривизны и азимута ствола скважины.
Промывка скважин при бурении
... породы будут выноситься на поверхность. Прямая промывка имеет преимущественное применение в практике разведочного бурения. промывка скважина бурение Рисунок 1 - Прямая промывка скважин буровой насос; 2 - нагнетательный ... обеспечивает закрепление стенок скважины путем скрепления частиц неустойчивой породы. Недостатки прямой промывки: возможен размыв стенок скважины при бурении в мягких породах ...
Обычно стремятся при первом, максимум при втором рейсе, набрать 5° с тем, чтобы в дальнейшем пользоваться забойным ориентированием бурильной колонны. Если замеры показывают, что интенсивность искривления недостаточна, то при следующем рейсе забойный двигатель спускают с отклонителем, обеспечивающим более интенсивное искривление, и наоборот, если интенсивность искривления была чрезмерной, с забойным двигателем спускают отклонитель, обеспечивающий меньший набор искривления. В случае незначительного отклонения азимута искривления от проектного его можно корректировать в процессе последующих долблений. Если же в силу каких-либо причин полученный азимут резко отличается от проектного, то следует поставить цементный мост и забурить ствол в нужном азимуте.
Особое внимание при наклонно-направленном бурении должно быть обращено на качество бурового раствора.
При больших искривлениях индикатор массы (веса) часто не отражает фактической нагрузки на забой скважины, что объясняется передачей части массы бурильной колонны на стенки скважины. В этих случаях необходимо периодически приподнимать и иногда проворачивать бурильную колонну.
Для ускорения процесса бурения наклонно-направленных скважин и соблюдения заданного профиля по всему стволу должны быть выполнены следующие основные требования:
- первый замер кривизны и азимута ствола скважины не должен иметь погрешностей;
— первый ориентированный спуск бурильной колонны в скважину должен происходить с соблюдением всех соответствующих правил;
— работа должна производиться только с исправными аппаратами для забойного ориентирования отклонителя;
— кривизну и азимут ствола скважины следует систематически проверять инклинометром не реже чем через 50…75 м проходки- все резьбовые соединения при спуске и наращивании инстру. мента должны крепиться машинными ключами.
Работы по креплению ствола скважин при наклонно-направленном бурении, испытание скважин на герметичность, на приток нефти, а также каротажные работы ничем не отличаются от аналогичных работ при бурении вертикальных скважин.
горизонтальной
