Выбор параметров режима бурения

Под параметрами режима вращательного бурения с промывкой (продувкой) подразумевают осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент, частоту его вращения и расход очистного агента. Технико-экономические показатели бурения зависят от правильного выбора совокупности технологических параметров. Параметры режима бурения рассчитываются в зависимости от типа бурения (алмазного, твердосплавного, бескернового) и устанавливаются согласно технической характеристике бурового станка и насоса.

Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент определяется по формуле, кН:

Р_ОС = р_О D

где р_О – удельная нагрузка, кН/м; D –диаметр породоразрушающего инструмента, м.

Рекомендуемые значения удельной осевой нагрузки в зависимости от типа породоразрушающего инструмента и категории горных пород по буримости приведены в табл.9.

Таблица 9

Тип породоразрушающего инструмента	Удельная нагрузка, кН/м
Категория пород по буримости
I-IV	V-VII	VIII-X	XI-XII
Твердосплавные коронки: ребристые резцовые самозатачивающиеся	60-100	60-100 70-120	100-200
Алмазные коронки: однослойные импрегнированные			80-160 150-250	250-300
Лопастные долота	50-100
Шарошечные долота	100-200	200-300	300-500	500-900

 

Минимальные осевые нагрузки применяются при бурении менее крепких пород, максимальные – при бурении более крепких. При бурении сильнотрещиноватых пород рекомендуется снижать осевую нагрузку на долото на 30 ¸ 40%.

Частота вращения породоразрушающего инструмента определяется по формуле, об/мин:

60V

n = –––––

pD

где D – наружный диаметр, м; V - окружная скорость, м/с.

Рекомендуемые значения окружной скорости для различных типов породоразрушающего инструмента приведены в табл.10.

Таблица 10

Тип породоразрушающего инструмента	Окружная скорость, м/с
Категория пород по буримости
I-IV	V-VII	VIII-X	XI-XII
Твердосплавные коронки: ребристые резцовые самозатачивающиеся	1,0-1,5	0,8-1,6 0,6-1,5
Алмазные коронки: однослойные импрегнированные		1,5-3,0	1,0-2,0 2,5-5,0	2,0-3,0
Лопастные долота	0,8-1,6
Шарошечные долота	0,8-1,4	1,0-1,4	0,6-1,0	0,5-0,6

 

Частоту вращения снижают в следующих случаях: в сильно трещиноватых, раздробленных породах из-за повышенного износа коронок и разрушения керна; при бурении перемежающихся пород; при увеличении глубины скважины и увеличении затрат мощности на холостое вращение колонны бурильных труб; при бурении наклонных и сильно искривляющихся скважин; для повышения выхода керна.

Расход промывочной жидкости, подаваемой на забой при колонковом бурении, производится с учетом следующих двух условий очистки скважины от шлама.

1. Из условий эффективной очистки забоя скважины от шлама и охлаждения породоразрушающего инструмента по формуле, л/мин:

Q = KD

где D – наружный диаметр коронки, м; K – удельный расход промывочной жидкости, л/мин на 1 м диаметра коронки.

Удельный расход жидкости K в зависимости от свойств пород и способа бурения можно определить по данным табл. 11.

Таблица 11

 

Тип коронки	Удельный расход, л/мин×м
Категория пород по буримости
I-IV	V-VII	VIII-X	XI-XII
Твердосплавные коронки: ребристые резцовые самозатачивающиеся	1000-1500	800-1200 600-800
Алмазные коронки			600-900	400-500

 

При бурении в трещиноватых породах расход промывочной жидкости увеличивается на 50%.

2. Из условий очистки ствола скважины от шлама и выноса разрушенной породы с забоя на поверхность необходимое количество промывочной жидкости определяется по формуле, л/мин:

Q = 47000 (D²_СКВ – d²_ТР) ×V_В

где D_СКВ – диаметр скважины, м; d_ТР – наружный диаметр бурильных труб, м; V_В – скорость восходящего потока промывочной жидкости, м/с.

По этой же формуле рассчитывается расход промывочной жидкости при бескерновом бурении.

Для расчетов скорость восходящего потока может быть принята по данным табл. 12.

Таблица 12

Вид породоразрушающего инструмента	Скорость восходящего потока при промывке, м/с
водой	глинистым раствором
Лопастные долота	0,8-1,0	0,6-0,8
Шарошечные долота	0,6-0,8	0,4-0,6
Твердосплавные коронки	0,3-0,6	0,2-0,5
Алмазные коронки	0,5-0,8	0,2-0,5