Охарактеризовать роль вибраций на работу различных элементов бурильного инструмента и на ТЭП.

Принято выделять статическую(Gст) и динамическую(Gд) нагрузку на забой(долото). Процесс вибрации в б.и. появляется при его динамическом поведении. Так при динамических нагрузках механические возмущения в любом элементе б.и., в массиве горной породы и в потоке б.п.ж. вызывают упругие волны, распространяющиеся в возмущенной среде. Каждая волна несет потенциальную энергию деформации и кинетическую энергию движения, при этом энергия затрачивается на упругие и пластические деформации элементов б.и.(часть её идет на разрушение г.п., а часть рассеивается в виде тепла). Энергия колебания по мере увеличения расстояния её пробега уменьшается, приближаясь к нулю(вибрация затухает). Источники вибрации при роторном бурении(ротор и буровые насосы), при турбинном(буровые насосы, снабжающие энергией турбобуры). Причины появления колебаний в скв. оборудовании: 1-периодичность подачи жидкости буровым насосом. 2-взаимодействие колонны со стенками скважин. 3-характер работы забойного двигателя и долота на забое скважины. Колебания: 1-осевые(продольные), 2-крутильные, 3-изгибные (поперечные). При равенстве вынужденной и собственной частоты колебаний может возникнуть явление резонанса, что приведет к повышению напряжений в б.и. и поломкам. При излишней вибрации происходит процесс биения в системе долото-порода(с использованием шарошечных долот), что приводит к повышенному износу элементов долота и снижению скорости бурения, также с использованием долот истерающе-режущего типа при действии крутильных колебаний возникает проскальзывание элементов долота относительно породы в результате неравномерного распределения энергии, необходимой для кручения. Осевые и крутильныезубцовые вибрации до определенного момента способствуют увеличению интенсивности разрушения горных пород, однако одновременно с этим ускоряют износ практически всех элементов б.и. Для оптимизации работы с вибрацией, её можно контролировать: 1-подбирать оптимальную нагрузку на долото, скорость прокачки насосов, вращение б.и.(при роторном бурении), 2-ввод в нжнюю часть б.и. калибраторов, центраторов, удлинителей (вала гзд). 3-размещают в колонне б.и. разделители, отражатели, амортизаторы(демпферы)

88.Понятие о режиме углубления скважин и его параметрах. Методика проектирования ре-жима при турбинном бурении.

В процессе углубления скважины можно изменять определенные параметры, которые принято называть параметрами режима бурения: осевая нагрузка на долото G, условно разделяемая на динамическую и статическую составляющие; расход промывочной жидкости и параметры, характеризующие ее свойства; частота вращения долота (или бурильной колонны – для роторного бурения). Без прекращения процесса углубления скважины можно изменять и давление на выкиде бурового насоса или в бурильной колонне, и вращательный момент для работы долота или на валу забойного двигателя (ГЗД). Но Рн, Мв и Мд не принято относить к параметрам режима бурения, хотя Рн является одним из главных и управляемых параметров, который определяет работу ГЗД и оказывает соответствующее влияние на темп углубления скважины.

Определенное сочетание управляемых с устья скважины параметров режима бурения называют режимом бурения. В настоящее время принято выделять три вида режимов. Режим бурения, при котором можно получить необходимое качество пробуренной с высокой рейсовой скоростью скважины при данной технической вооруженности буровой, называется оптимальным или рациональным. При возможности замены некоторого оборудования буровой, особенно энергетического, повышают темп углубления скважины, и тогда рациональный режим бурения называют скоростным. Режим бурения всегда должен быть рациональным, т.е. экономически выгодным. Если необходимо получить какие-либо отдельные качественные показатели при проводке скважины, например отобрать требуемое количество керна, углубить скважину в зонах осложнений или при аварийной ситуации, при интенсивном изменении зенитного и азимутального углов оси скважины (в том числе при исправлении направления оси скважины), а также при некоторых исследовательских работах в скважине, режим бурения называют специальным. Иногда применяют символические названия: режим роторного или турбинного бурения, режим бурения с электробуром и др.

Методы проектирования режимов бурения. В настоящее время есть три основных метода проектирования режимов бурения: 1.статистический, который проектируется по промысловым данным с применением методов и алгоритмов статистики при ручной обработке или чаще с использованием вычислительной техники, 2.аналитический и 3.метод пересчета. Сущность статистического метода состоит в том, что показатели бурения группируют с учетом сопоставимости геологических, технических и технологических условий бурения скважины, а затем обрабатывают соответственно интервалам пород геологического разреза скважины с условно одинаковой буримостью., но он имеет и недостатки:

трудоемкость метода, особенно при сборе первичной информации; зависимость результатов применения метода от объемов бурения, поэтому достоверность метода повышается, когда значительная часть месторождения уже разбурена.

В производственных условиях обычно применяют грубо упрощенный статистический метод проектирования режима бурения и анализа, связанного с выявлением эффективных показателей бурения, когда определяют, по сути, средние величины искомого параметра.

2.Аналитический метод проектирования режима бурения скважин применяется в двух вариантах. При первом варианте необходимы данные о физических свойствах горных пород, слагающих геологические разрезы скважин, и об основных характеристиках долот, которые желательно получать на этапе бурения разведочных скважин. Для успешного применения второго варианта проектирования

режима бурения должны быть известны сведения о параметры средней механической скорости проходки от осевой нагрузки на долото и частоты вращения долота – Vм = f(G; n), а также зависимости долговечности долота (в первую очередь его опоры – Топ) от G и n: Топ = f(G; n). Определение коэффициентов осуществляется с применением методов статистики, поэтому этот вариант проектирования режима бурения фактически является промежуточным между статистическим методом и первым вариантом аналитического метода, хотя для турбинного бурения этот метод неэффективен в связи с неравенством G ≠ GЗ, которое при выводе базовых уравнений не учитывалось. Необходимо особо отметить: большая часть алгоритмов первого варианта метода(т.естатичческого) проектирования режима бурения основана на достаточно глубоком научном понимании процессов, происходящих в скважине и на забое, и дает четкое представление о балансе затрат энергии в скважине, что позволяет квалифицированно и

эффективно анализировать как ранее, так и на перспективу запроектированные режимы бурения, а также целенаправленно совершенствовать технику и технологию бурения глубоких скважин.

7.2.3. Метод пересчета при проектировании режимов бурения можно применять в том случае, если на месторождениях осуществляется переход к бурению скважин долотами другого (или нового) типоразмера при уверенности в том, что ранее применяемый режим был наиболее эффективным на данном месторождении или в конкретном интервале бурения, а также в том случае, когда Vp в большей степени зависит от величины Vм, чем от Нд.

9 Методика проектирования расхода ПЖ при разных способах бурения. Как окончательно принимают величину проектного расхода?

Расход ПЖ (Q) следует проектировать так, чтобы технология углубления скважины принятым способом осуществлялась в заданном режиме. В общем случае проектная величина Q должна находиться в пределах: Qmin ≤ Q≤ Qmax. Мин. значение Q проектируется с выполнением условия нормальной очистки забоя и скважины от выбуренной породы или осыпающейся в скважине породы. Верхний предел Q может быть обусловлен разными причинами. При норм. условиях проводки скважины в первую очередь следует проектировать технологически необходимый расход (Qтн), поддержание которого обеспечивает все необходимые затраты мощности при бурении с ГЗД.

, где

5, 72 – учитывает постоян. Реттингера и скорость подъема частицы в потоке жидкости.

dч – условный диаметр частиц выбуренной породы,

п, 2 – плотность разбуриваемых пород и ПЖ в кольцевом пространстве скважины,

Fкп – площадь кольцевого пространства за бурильной колонной.

Величину Qmin следует проектировать соответственно интервалам пород по буримости и изменению Fкп по глубине скважины, причем Qmin, рекомендуется увеличить на 20-30%.

Расчет расхода Qтн:

, где

Pmax – макс. давление на выкиде бурового насоса;

В – коэф. гидросопротивлений.

Расход Q следует менять по интервалам условно одинаковой буримости,

а это значит, что таким образом надо менять и цилиндровые втулки насосов, и даже иногда ГЗД, что менее выгодно, чем, несколько снизив Q, оставлять неизменным диаметр цилиндровых втулок бурового насоса на нескольких интервалах по буримости, не меняя ГЗД на более длительном интервале бурения. В этой связи предложен «рациональный» расход.

Qр = (0, 85-0, 90)• Qтн.

Очевидно, что при нормальных условиях бурения, когда Qmin значительно меньше Qтн, предпочтительно: Qр < Q< Qтн.