Правильное использование шарошечных сверл

(—) Влияние литологии различных пластов на отказ бурового долота

Влияние литологии пластов на отказ бурового долота отражается в навыках бурения: влияет на скорость бурения и проходимость бурового долота; вызывает сложные ситуации, такие как утечка из скважины, выброс, обрушение скважины и застревание бурового долота во время бурения; вызывает изменение свойств бурового раствора; влияет на качество ствола скважины, например, на наклон скважины и неравномерность диаметра скважины, что, в свою очередь, влияет на качество цементирования. Анализируя литологию пластов и ее влияние на навыки бурения, можно судить о рациональности выбора и использования бурового долота.

Влияние слоев глины, аргиллита и сланца: легко впитывать свободную воду в буровом растворе и набухать, что уменьшает диаметр скважины, вызывая сопротивление бурению и даже застревание бурового долота. По мере увеличения времени замачивания блоки будут отваливаться, вызывая расширение диаметра скважины и вызывая обрушение скважины. Для бурения следует как можно чаще использовать чистую воду или буровой раствор с низкой плотностью и низкой вязкостью. Углеродистый сланец имеет слабую связь и легко разрушается. Слои аргиллита мягкие, имеют высокую скорость бурения и также легко набиваются.

Песчаник: его свойства сильно различаются в зависимости от размера, состава и цемента частиц. Чем мельче частицы, чем больше кварцевых частиц и чем больше кремнистых и железистых цементов, тем он тверже и тем больше износ буровой коронки, например, кварцевый песчаник; чем больше глинистого цемента, тем больше слюдяных и полевых шпатовых компонентов, тем мягче и легче бурить; чем грубее частицы, тем меньше цемента, тем лучше проницаемость и тем больше вероятность потери проницаемости бурового раствора и образования более толстой глинистой корки на стенке скважины, что приводит к сложным ситуациям, таким как адгезия и бурение, а также ненормальное использование бурового долота.

Конгломерат: бурение в слоях конгломерата подвержено подпрыгиванию бура, застреванию бурения и обрушению стенок скважины; когда вытеснение насоса мало или вязкость бурового раствора низкая, частицы гравия нелегко возвращаются, и повреждение корпуса конуса бурового долота и зубьев больше.

Известняк: обычно твердый, с низкой скоростью бурения и меньшим метражом. Некоторые имеют трещины и отверстия. При бурении в трещинах и отверстиях это приведет к застреванию бурового долота, опорожнению, потере бурового раствора и т. д., а иногда и выбросам после утечки из скважины.

Известняковые образования оказывают большое влияние на метраж бурового долота, механическую скорость бурения и отказ бурового долота. Кроме того, когда образование мягкое и твердое, например, аргиллит и более твердый песчаник, легко может произойти отклонение скважины; отклонение скважины легко может произойти, когда наклон пласта большой. Буровое долото подвержено повреждению при бурении наклонной скважины. Когда горная порода содержит растворимые соли, такие как гипсовый слой, слой каменной соли и т. д., это повредит функцию бурового раствора и повлияет на нормальное использование бурового долота.

(II) Навыки бурения

Обычно относится к трем техническим параметрам, которые можно контролировать в процессе бурения: давление бурения, скорость вращения и вытеснение бурового раствора. На практике навыки бурения должны формулироваться в соответствии с условиями пласта, типом бурового долота, буровым оборудованием и уровнем квалификации оператора. В зависимости от различных потребностей и условий навыки бурения делятся на:

1) Оптимизированные навыки бурения: параметры навыков бурения, которые могут достичь наилучших экономических целей при определенных условиях.

2) Улучшенные навыки бурения: для достижения более высокой скорости бурения выбираются параметры бурения, превышающие обычные параметры бурения.

3) Специальные навыки бурения: для специальных целей выбираются специальные методы или ограниченные параметры бурения.

Различные параметры бурения требуют использования буровых долот разных стандартов и типов. Методы разрушения буровых долот во время бурения также уникальны и должны рассматриваться по-разному.

1. Влияние давления бурения на бурение

Давление бурения является необходимым условием для разрушения породы на дне скважины. Величина давления бурения определяет метод и характеристики разрушения породы и напрямую влияет на скорость бурения и метод повреждения бурового долота. Во время бурения буровое долото подвергается осевому давлению и обратной силе. Режущие зубья изнашиваются, затупляются или повреждаются в процессе прессования и сдвига породы, что неизбежно влияет на скорость бурения. По мере увеличения давления бурения скорость бурения будет продолжать расти, а подшипники и режущие зубья буровой коронки также будут изнашиваться быстрее, влияя на скорость бурения. Существует три различных периода изменения соотношения между давлением бурения и скоростью бурения.

Период поверхностного дробления: Когда давление бурения меньше твердости давления породы, режущие зубья не могут врезаться в породу и могут только дробить породу за счет трения о поверхность породы, что вызывает больший износ режущего тройника

th. Хотя скорость бурения также увеличивается пропорционально с увеличением давления бурения, скорость бурения очень низкая;

Период усталостного дробления: Когда давление бурения близко к твердости давления горной породы, режущие зубья не врезаются в породу, но на поверхности породы возникает множество трещин. После повторного действия режущих зубьев также происходит объемное дробление;

Период объемного дробления: Когда давление бурения добавляется к значению, превышающему твердость давления горной породы, режущие зубья врезаются в породу, вызывая объемное дробление, и эффект бурения может быть очевиден, что является обычным бурением. Поэтому давление бурения, приложенное к шарошечному буровому долоту, должно быть достаточным для того, чтобы режущие зубья вдавились в породу и вызвали объемное дробление породы.

При удвоении давления бурения испытательное шарошечное буровое долото бурило породы разных сортов. Результаты показали, что разные породы имеют разные скорости бурения при увеличении давления бурения. Среди них, скорость увеличения скорости бурения в породах средней твердости (сорт породы 6-7) выше, в то время как увеличение в более мягких (сорт породы 4-5) и более твердых (сорт породы 8-9) породах относительно невелико. При бурении связных мягких пород, вероятно, произойдет закупорка водой и бурение, и давление бурения должно быть выбрано меньшим. При бурении пород с высокой абразивностью недостаточное давление бурения может привести к раннему износу бурового долота, и давление бурения должно быть соответствующим образом увеличено. При бурении трещиноватых пород, вероятно, произойдет подпрыгивание бура, и давление бурения должно быть соответствующим образом уменьшено, чтобы предотвратить разрушение и поломку режущих зубьев. Давление бурения является важным параметром для бурения, то есть оно способствует полному проявлению способности режущих зубьев врезаться в породу и минимизировать износ режущих зубьев.

2. Влияние скорости вращения на бурение

Скорость вращения указывает на скорость вращения буровой коронки определенного диаметра и является показателем, используемым для измерения обратной скорости во время бурения. Во время бурения условия разрушения горных пород разной твердости различны, и давление бурения оказывает на них разное воздействие. Поэтому влияние скорости буровой коронки на процесс разрушения горных пород и механическая скорость бурения должны учитывать факторы свойств горных пород и времени разрушения горных пород.

(1) Скорость при бурении мягких пород

При бурении мягких, пластичных и малоабразивных горных пород (например, глинистых пород) толщина выбуренной породы, срезаемой резцом, равна глубине врезания резца в породу, а износ резца во время бурения очень мал. Поэтому при бурении мягких пород, когда необходимо поддерживать давление бурения, скорость увеличивается прямо пропорционально механической скорости бурения.

(2) Скорость при бурении среднетвердых и твердых пород

Среднетвердые и твердые породы имеют более высокую твердость и более высокую абразивность. Резец непрерывно затупляется во время бурения, а площадь контакта между резцом и породой непрерывно увеличивается, что делает деформацию и развитие трещин породы более длительными во время разрушения, увеличивает сложность, замедляет скорость бурения и требует большего давления бурения. По мере увеличения твердости породы время разрушения породы буровым долотом увеличивается. Увеличение скорости бурения сделает процесс разрушения породы неполным. Режущие зубья отделятся от породы, прежде чем они смогут полностью разрушить породу, что приведет к уменьшению глубины разрушения породы. Поэтому из-за ограничений времени разрушения породы, чтобы предотвратить быстрый износ режущих зубьев, скорость не следует увеличивать слишком сильно при бурении среднетвердых и твердых пород.

(3) Скорость бурения в различных породах

Для различных пород скорость бурения имеет определенную кривую изменения и предельную скорость по мере увеличения скорости. При бурении глинистых пород скорость бурения увеличивается прямо пропорционально скорости; при бурении твердых, высокоабразивных пород скорость бурения увеличивается относительно медленно по мере увеличения скорости. Поскольку время разрушения породы увеличивается, предельная скорость меньше, чем у других типов пород. Когда скорость превышает предельную скорость, скорость бурения уменьшается.

При удвоении скорости испытательное шарошечное буровое долото бурило различные сорта пород. Результаты показали, что скорость бурения увеличилась на 93% для мрамора с сортом породы 4 и только на 28% для порфирового гранита с сортом породы 9. Скорость бурения увеличивалась по нисходящей кривой от сорта 4 до сорта 9. Таким образом, увеличение скорости полезно для более мягких абразивных образований, но не имеет большого значения для твердых и высокоабразивных образований.

На практике

операции, увеличение скорости ограничивается прочностью и длиной бурильной колонны, производительностью бурового долота и мощностью бурового оборудования. В настоящее время, с развитием технологии бурения малых отверстий, улучшением условий работы бурильной колонны в скважине и исследованиями по использованию ведущих смазочных материалов для снижения обратного трения, высокая скорость будет использоваться в полной мере.