Определение оптимальных параметров бурения

Продолжая ранее начатую тему подбора режима бурения скважины, обеспечивающего максимальную эффективность работы при сохранении нормативных показателей расходов (износа оборудования и т.д.), остановимся на методиках определения оптимальных показателей режима бурения.

Как уже было упомянуто в предыдущей статье, оптимальное соотношение параметров расхода промывочной жидкости, нагрузки на долото и скорости вращения бурового снаряда определяется индивидуально для каждого объекта, исходя их конкретных геологических характеристик и технических условий.

Традиционным методом подбора оптимальных показателей бурения скважины является пошаговое изменение каждого из них с последующей оценкой результата. В подобном варианте работы последовательное повышение показателя осевой нагрузки с фиксированной величиной шага и одновременная регистрация пропорционального роста механической скорости свидетельствует о том, что нагрузку можно продолжать увеличивать. Увеличение происходит до тех пор, пока механическая скорость не начнет снижаться, что станет свидетельством повышения шламообразования и риска выхода из строя инструмента. При достижении данного результата необходимо снизить показатель осевой нагрузки на один шаг и продолжить работу с этим параметром, так как он будет считаться оптимальным для данных условий.

Помимо традиционной методики определения оптимальных параметров бурения существует и так называемая вероятностная. Она подразумевает единовременное изменение двух или, реже, трех параметров с последующей оценкой результата.

Какая бы методика ни была выбрана, важным правилом является увеличение расхода промывочного раствора при увеличении механической скорости. Однако при работе в твердых породах действует обратное – с повышением показателя твердости снижается объем промывочного раствора.

Ключевая функция промывки – это очищение забоя от остатков выбуренной породы. В случае недостаточной подачи в забое может скапливаться шлам, который мешает процессу разрушения породы, вследствие чего процесс требует все большей мощности, снижая тем самым эффективность работы. Однако и неоправданно высокий расход промывки может негативно сказаться на работе в виде явлений гидравлического подпора, размыва керна и т.д.

В хрупких и упруго-хрупких породах бурение скважин осуществляется на максимальных оборотах бурового снаряда. А в случае бурения пород, способных налипать на буровой инструмент (например, глинистых), частоту вращения рекомендуется снижать, выбирая показатель исходя из типоразмера используемого породоразрушающего инструмента. В монолитных породах применяется частота вращения выше, чем в трещиноватых, причем разница может составлять от 20 до 50 процентов. Аналогично для трещиноватых пород должна применяться и меньшая осевая нагрузка на долото, составляющая от 40 до 50 процентов номинального показателя.