Материал: Григорян, Н. А. Бурение наклонных скважин уменьшенных и малых диаметров

боте долотами 1В-132С и 1У-97С, начиная с определенных чисел оборотов темп роста Оф от п начинает снижаться. Это объясняется

Рис. 38. Изменение механической скорости бо-

копого фрезерования в зависимости от числа оборотов долота при разбуривании известняка:

0

тем, что в первом случае на процесс разрушения известняка пре­ валирующее влияние оказывают факторы, увеличивающие эффект

В

В

*о

о

Рис. 39. Изменение механической скорости бокового фрезерования в зависимости от числа оборотов долота при разбуривании мрамора:

а — долото 1В-132С; б — долото 1У-97С

разрушения от роста /г (число поражений, скорость удара и ди­ намическая нагрузка), влияние же снижения времени контакта зуба с породой при этом оказывается незаметной. А во втором и

125

третьем случаях влияние последнего фактора становится заметней, поэтому темп роста Оф от п начинает снижаться.

Возникает вопрос, чем объяснить, что при работе долотом 1В-132С снижение Цф от п начинается при меньших значениях п, чем при работе долотом 1У-97С.

Такое положение может быть объяснено тем, что в случае ра­

роны, это вызвано увеличением числа зубьев шарошек, а с другой стороны — некоторым уменьшением соотношения dm/D (1,50 у до­ лота 1В-132С и 1,56 — у 1У-97С).

При переходе к разрушению мрамора, т. е. в случае увеличе­ ния твердости пород, абсолютные значения механической скорости бокового фрезерования снижаются (см. рис. 39). Вместе с тем, влияние фактора снижения скорости разрушения сказывается уже при сравнительно больших значениях числа оборотов долота. Так, например, в 'процессе разрушения мрамора боковой поверхностью долота 1В-132С (см. рис. 39, а) темп роста механической скорости фрезерования стенки снижается начиная с /;= 280 об/мин, а при

скорость бокового фрезерования стенки ствола, доказывают, что значительное увеличение интенсивности искривления ствола при использовании укороченных и коротких турбобуров объясняется не только ростом отклоняющей силы и снижением радиуса вписыва­ емое™ за счет уменьшения длины турбобура, но и ростом числа оборотов валов этих турбобуров.

Влияние величины подачи долота на механическую скорость бокового фрезерования

Наблюдения и опыт турбинного бурения с применением турбо­ тахометров показывает, что при равномерной подаче долота меха­ ническая скорость бурения выше, чем при неравномерной подаче. Величина и равномерность подачи долота влияет не только на ме­ ханическую скорость бурения забоя торцевой поверхностью долота, но и на механическую скорость бокового фрезерования стенки ствола. Вполне естественно, что чем меньше величина подачи до­ лота, тем меньше боковая контактная поверхность шарошек до­ лота со стенкой скважины. Следовательно, тем больше контактная нагрузка на стенки ствола и выше механическая скорость боко­ вого фрезерования и интенсивность искривления скважины от сво­

126

а следовательно, и на интенсивность искривления скважины явля­ ется малоизученным. При изучении различных вопросов самопро­ извольного искривления ствола вертикальных скважин, борьбы с ними, а также закономерностей процесса искривления наклонных скважин при работе с отклонителем и с использованием прямой трубы, не учитываются величина и равномерность подачи долота на забой.

Для установления зависимости изменения механической скоро­ сти бокового фрезерования Оф от величины подачи долота 1г были поставлены специальные эксперименты.

Во время проведения этих опытов скорость вращения и откло­ няющая сила на долоте сохранялись постоянным и путем измене­ ния величины подачи долота, т. е. толщины слоя, которую необхо-

днмо было разрушить боковыми поверхностями долот, засекалось время на единицу бокового внедрения долота.

Зависимости Оф (/г) при разрушении известняка и мрамора бо­ ковыми поверхностями трехшарошечных долот 1В-132С и 1У-97С приведены на рис. 40. Скорость вращения долота 190 об/мин, от­ клоняющая сила при разрушении известняка указанными долотами составила соответственно 135 и 62 кге, а при разрушении мра­ мора — 124 н 85 кгс.

Из рис. 40 следует, что чем меньше величина подачи долота, или, что одно и то же, толщина разрушаемого слоя, тем выше ме­ ханическая скорость бокового фрезерования. С увеличением вели­ чины подачи долота до определенного предела, зависящего от кон­ структивных особенностей шарошек долота и независящего от твердости горных пород, механическая скорость бокового фрезеро­ вания резко снижается, а затем почти стабилизируется. Характер­ ным является то, что предельное значение подачи долота, превы­ шение которого уже не оказывает влияния на механические скоро­ сти бокового фрезерования, равно длине армированного слоя с тыльной части переферийных зубьев шарошек. Выше было отме-

127

чено, что последние величины для долот 1В-132С и 1У-97С состав­ ляют соответственно 19 и 10 мм. Из графиков на рис. 40 следует, что как при разрушении известняка, так и при разрушении мра­ мора механическая скорость бокового фрезерования снижается с увеличением подачи долота до 19 мм в случае работы долотом 1В-132С и до 10 мм — в случае работы долотом 1У-97С. При даль­ нейшем увеличении h механическая скорость бокового фрезерова­ ния изменяется незначительно и стремится к стабилизации.

Изменение механической скорости бокового фрезерования от величины подачи долота (толщины разрушаемого в -боковом на­ правлении слоя) h эмпирически может быть представлено урав­ нением

Значения коэффициентов а, b и с, зависящие от механических свойств разрушаемых пород, конструктивных особенностей долот и параметров режима разрушения, для условий проведения экспе­ риментов приведены в табл. 15.

В процессе бурения с отклонителем, а также когда искривлен­ ный ствол вертикальной скважины бурят со специальным режимом с ограниченной подачей бурильной колонны для выпрямления ствола, величина подачи долота (даже если бурение осуществля­ ется рывками) не должна превышать длину армированного слоя тыльной части периферийных зубьев шарошек. Это условие явля­ ется обязательным независимо от твердости проходимых пород и механической скорости бурения. Такое требование вызывается тем, что в случае превышения указанной величины механическая ско­

лап долота будут подвергаться преждевременному износу и слому. Вполне понятно, что с уменьшением диаметра трехшарошечного долота величина подачи, с целью более интенсивного фрезерования стенки, должна уменьшаться.

128

Рис. 42. Зависимости механических скоростей бурения и бокового фрезерования от соотно­

снижается, а затем начинает стабилизироваться. Причем, чем меньше число оборотов долота, тем при меньших значениях соот­ ношения Рот/Рос стабилизируется механическая скорость бурения.

С увеличением соотношения Р0т/Рос механическая скорость бо­ кового фрезерования вначале растет, а затем стабилизируется. Чем меньше число оборотов долота, тем при меньших значениях соот­ ношения Рот/Рос прекращается дальнейший рост механической ско­ рости бокового фрезерования. Прекращение роста механической скорости бокового фрезерования с дальнейшим увеличением откло­ няющей силы объясняется ограниченностью боковой фрезерующей способности трехшарошечного долота 1В-132С. Под действием от­ клоняющей силы долото фрезерует стенку скважины в боковом на­ правлении на определенную величину, а затем корпус его ограни­ чивает дальнейший процесс фрезерования, несмотря на его поддер­ жание в прежнем положении и увеличение отклоняющей силы.

В случае разрушения мрамора увеличение соотношения Р0-г/Рос от 0,02 до 0,30 снижает механическую скорость бурения и увели­ чивает механическую скорость бокового фрезерования (рис. 42, б). Здесь, в отличие от экспериментов, проведенных на известняке, не

130