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:
РОС = рО D
где рО – 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 (D2СКВ – d2ТР) ×VВ
где DСКВ – диаметр скважины, м; dТР – наружный диаметр бурильных труб, м; VВ – 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