§ 2. Технологические особенности режима различных способов бурения

При выборе режима бурения следует помнить, что при изменении одного из параметров не всегда удается увеличить механическую скорость проходки и проходку на долото. Для каждой породы существует оптимальное сочетание нагрузки на долото, частоты вращения долота и расхода промывочной жидкости.

При турбинном бурении параметры режима бурения взаимосвязаны. С увеличением расхода промывочной жидкости при неизменной нагрузке на забой частота вращения вала турбобура (долота) п увеличивается прямо пропорционально. Так, например, при увеличении Q в 2 раза частота вращения п также увеличивается в 2 раза. Если же нагрузка на забой будет увеличена, а расход промывочной жидкости остается постоянным, частота вращения вала турбобура (долота) уменьшится.

В практике бурения скважин расход промывочной жидкости устанавливают с учетом обеспечения наивыгоднейших условий работы турбобура и выноса выбуренной породы. С углублением скважины в .связи с уменьшением ее диаметра расход промывочной жидкости снижают от интервала к интервалу. , Длина интервала, на котором расход промывочной жидкости остается примерно постоянным, бывает разной: от нескольких сотен метров до 2000 м и более.

При бурении в интервале, для которого установлен постоянный расход промывочной жидкости, из трех параметров режима бурения можно изменять только нагрузку на забой, регулируя тем самым частоту вращения долота.

Частота вращения долота, как это видно из характеристики турбины турбобура' (рис. 53), снятой при постоянном расходе промывочной жидкости, достигает своего максимума (около 1100 об/мин) при снятии нагрузки на забой (М-0).

При создании нагрузки на забой частота вращения вала турбобура (долота) уменьшается, а вращающий момент М увеличивается. Эффективная работа турбобура будет обеспечена при таких нагрузках на забой, когда мощность на валу турбобура N достигает максимального значения. В этот период частота вращения вала турбобура равняется примерно половине частоте его вращения при отсутствии нагрузки на забой (около 550 об/мин), а вращающий момент составляет около половины момента, развиваемого при торможении вала турбобура (n = 0).

Как видно из рис. 53, при максимальной мощности на валу турбобура турбина имеет и максимальное значение коэффициента полезного действия.

Нагрузка на забой выбирается в зависимости от твердости проходимых пород. При разбуривании твердых пород бурильщик в целях повышения эффективности работы долота увеличивает нагрузку, а при бурении в мягких породах — уменьшает. В то же. время независимо от бурильщика частота вращения долота в первом случае уменьшается, а во втором — увеличивается, что и требуется для достижения хороших показателей работы долота. Наибольший эффект будет получен, когда за счет применения соответствующих нагрузок на забой частота вращения турбины будет поддерживаться в рабочей зоне (заштрихованная часть диаграммы на рис. 53).

При работе турбобуров в соответствии с описанными условиями обеспечиваются наилучшие показатели работы долота,

так как уменьшение и увеличение частоты его вращения приводит к неустойчивому режиму работы турбобура.

При роторном бурении отсутствует ярко выраженная взаимосвязь параметров режима бурения и, следовательно, влияние их друг на друга, как при турбинном бурении. Поэтому оптимальный режим роторного бурения получают при сочетании наивыгоднейших значений каждого параметра в отдельности.

Расход промывочной жидкости устанавливается, главным образом, исходя из условий качественной очистки забоя скважины. Нагрузка на забой и частота вращения долота устанавливаются для каждого геологического горизонта с учетом твердости проходимых пород.

Пр и электробурении, так же как и при турбинном бурении, значительна частота вращения долота. Однако в отличие от турбинного бурения при электробурении нет взаимосвязи между параметрами режима, а частота вращения долота вполне определена. Это облегчает контроль параметров режима бурения и их поддержание на оптимальном уровне.