Визначення швидкості буріння свердловини

Каротаж механічний – оснований на вимірюванні і реєстрації часу буріння певного інтервалу стовбура свердловини (1,0; 0,5; 0,2 м). К.м. характеризує процес руйнування гірських порід (при незмінній технології буріння).

Механічний каротаж або каротаж за тривалістю проходки полягає в реєстрації часу, що витрачається на розбурювання кожного погонного метра свердловини, – τ_пр, хв/м.

За однакових технічних умов буріння тривалість проходки залежить від опірності гірських порід їх механічному руйнуванню, тобто їх міцності, яка характеризується критичним опором механічному руйнуванню, – σ_кр.

Найбільш міцними є вивержені і метаморфічні породи, особливо деякі кварцити і базальти, потім йдуть карбонатні осадкові породи, конгломерати, пісковики, глинисті сланці. Найменшою міцністю відрізняються глини і піски-пливуни. Відмінність порід по їх механічній міцності і дозволяє використовувати вимірювання каротажа за тривалістю проходки τ_пр для літологічного розчленовування розрізу свердловин безпосередньо в процесі буріння.

(14.3)

де S – площа породоруйнуючого наконечника; число обертів за одиницю часу бурового снаряда; його тиск на забій;

n – коефіцієнт, що враховує тип породоруйнуючого наконечника і ступінь його зносу;

Параметри р і п реєструються на самій буровій установці за показами приладів, що входять в комплект вимірювальної апаратури на буровій, k – коефіцієнт що визначається дослідним шляхом.

Діаграма швидкості проходки графічно показує зміну швидкості буріння (м/год) або тривалість проходки (хв/м) з глибиною свердловини. Для зручності порівняння діаграми швидкості буріння і електричного каротажу креслять у одному масштабі за глибиною. Прилади, які фіксують швидкість буріння звичайно входять до складу каротажних станцій.

На швидкість буріння впливає не тільки твердість породи, а і режим буріння (зусилля на долото, його тип, ступінь спрацьованості, швидкість обертання, характеристики глинистого розчину тощо). При інтерпретації діаграм тривалості проходки виходять з теорії руйнування гірських порід. Відповідно до неї:

, хвл/м (14.4)

де С – коефіцієнт, який визначається ступенем тиску за площею опорної поверхні долота А_д, числом його лопатів, ступенем обертів долота в одиницю часу, а також швидкості очищення вибою, яка залежить від швидкості витікання розчину із насадок долота, тобто залежить від в’язкості розчину. При спрацьовуванні долота спочатку повільно, а потім швидко зростає. Тривалість проходки найбільша у магматичних і метаморфічних порід. Далі ідуть зцементовані осадові – конгломерати, брекчії, пісковики, кристалічні вапняки і доломіти. При збільшенні пористості порід тривалість проходки зменшується. Порожнини у закарстованих породах характерні провалами інструменту.

Діаграми тривалості проходки мають дуже характерний вигляд – вони є ламаними лініями, довжина кожного відрізка яких по вертикалі рівна в масштабі 1 м (рис.14.6). Діаграми механічного каротажу дуже добре корелюютьсяся з діаграмами ПО, хоча обидві вони відбивають зміну абсолютно різних фізичних властивостей гірських порід.

Велика перевага механічного каротажу перед ПО полягає в тому, що його діаграми отримують прямо в процесі буріння свердловин, без додаткових витрат часу і засобів.

Цікаво відзначити, що хоча перший автоматичний прилад для реєстрації τ був запропонований відомим радянським геофізиком-промисловиком В.Н. Дахновим ще в 1937 р., за кордоном до цього методу пришли порівняно недавно, близько 20 років тому.