Показатели бурения. Проект строительства скважины с горизонтальным окончанием. Режим турбинного бурения
Режим бурения
К атегория:
Буровое оборудование
Режим бурения
Общие данные по режиму бурения
Режим бурения определяется буримостыо горных пород (механической скоростью бурения) и проходкой на долото.
Режим бурения выражается пятью основными величинами:
1) давлением долота на забой;
2) числом оборотов долота;
3) количеством промывочной жидкости, прокачиваемой в 1 сек.;
4) давлением на насосе (при турбинном бурении);
5) качеством промывочной жидкости.
Сначала вам нужно разработать приложение, для которого вам понадобится сверло. Затем вам нужно решить, требуется ли вам также функция остановки вращения для резки. Как правило, три режима работы всегда были более дорогим вариантом; однако в настоящее время разница цен часто незначительна для большинства моделей.
Режим турбинного бурения
Тем не менее, вам понадобится использовать адаптер патрона для обеспечения возможности установки сверла. Путем сверления квадратных отверстий в кирпичную кладку, без использования молотка и долота, электрические коробки можно установить очень быстро, и вы можете быть гарантированы идеальной отделкой каждый раз.
Давление долота на забой создается за счет части веса бурильной колонны, однако чрезмерное увеличение нагрузки может привести к поломке инструмента и к искривлению скважины. Во избежание искривления скважины и аварий внизу бурильной колонны устанавливают утяжеленный низ.
При работе с утяжеленным низом его вес используется только на 75%.
Электрические генераторы, работающие на больших дизельных двигателях, генерируют электроэнергию, которая перемещает оборудование тяжелой установки, такое как вращающийся стол, грязевые насосы и лебедки. Электрические буровые установки более дорогие, чем механические буровые установки, но при этом имеют приятные преимущества.
Безопаснее: бесступенчатое регулирование скорости позволяет точно контролировать циркуляционное, подъемное и вращающееся оборудование. Компьютеризированная кабинка бурильщика с сенсорными экранами для отображения и контроля параметров бурения. Более надежная: поскольку генераторные установки устанавливаются параллельно, можно отключить один блок для ремонта или технического обслуживания, не прерывая обычные операции бурения. Более гибкие: генераторные установки могут быть добавлены или удалены по мере необходимости. Регенеративное торможение для безопасного и эффективного управления выталкиванием. Удобная и безопасная система автопривода для управление и контроль параметров, таких как вес на бит, скорость проникновения и регулирование крутящего момента.
- Эффективное энергопотребление благодаря высокому коэффициенту мощности.
- Точное регулирование скорости в более широком диапазоне скоростей.
- Высокий уровень мощности даже при низкой скорости.
- Полный крутящий момент на нулевой скорости.
Заданная величина нагрузки на долото контролируется гидравлическим индикатором веса.
Индикатор веса ГИВ-2
Индикатор веса ГИВ-2 состоит из трансформатора давления, укрепляемого на мертвом конце талевого каната, указывающего прибора и верньера, записывающего прибора, медных трубок, соединяющих трансформатор давления с указывающим и записывающим приборами, бачка для запасной жидкости, ручного насоса и запорного вентиля. Вся система заполняется жидкостью: в летнее время водой или 1%-ным раствором хромпика в воде для предохранения от коррозии, а зимой незамерзающей жидкостью - смесью воды со спиртом или с глицерином.
Большинство буровых установок на грузовиках - это механические буровые установки, в которых дизельный двигатель или двигатели, которые установлены на несущем двигателе как для лебедки, так и для поворотного стола. Кроме того, каждый насос бурового насоса имеет собственный дизельный двигатель, управляющий насосом через ремни или цепи.
Хотя механические буровые установки менее дороги, чем электрические буровые установки, они менее надежны из-за того, что отказ одного основного двигателя может привести к остановке бурения. Главные приводы механической буровой установки также менее точные для контроля.
Показывающий прибор представляет собой манометр с трубчатой пружиной, шкала указывающего прибора разделена на 100 частей.
Для более точного определения нагрузки на долото служит верньер 8. Шкала верньера занимает всю окружность и разделена на 40 делений без указания цифр. При изменении нагрузки, действующей в талевом канате, до наибольшего значения, соответствующего 100 делениям прибора, стрелка верньера делает пять оборотов. Таким образом, одно деление верньера соответствует половине деления прибора.
При появлении в процессе бурения вибраций, с целью их подавления необходимо уменьшить осевую нагрузку или изменить частоту вращения ротора
На электромеханической буровой установке, по крайней мере, лебедки приводятся через прямую передачу вращательной мощности от главных дизельных двигателей. С другой стороны, ротационный стол работает на электричестве, производимом одним или несколькими отдельными генераторными установками. Электрическая мощность для системы молнии и меньшего оборудования, такого как шейкер и дегазатор, также производится таким образом.
Пример. Определить цену одного деления (в кг) по указывающему прибору индикатора веса с верньером (ГИВ-2), если вес бурильного инструмента на крюке 56 делений.
При каждом индикаторе веса имеется свидетельство о тарировке на рабочий талевый канат диаметром 1”, I1/8” или 13/4”, которое необходимо иметь при подсчетах цены одного деления.
Что касается твердотельной системы управления, то можно установить либо электрические, либо механические буровые насосы в зависимости от предпочтений клиентов. С дизельными двигателями и лебедками, установленными на грузовике, лебедки грузовика или буровой установки с прицепом всегда приводятся механически.
Из-за ограничений по размеру стандартной подконструкции мобильной установки установка электрического вращающегося стола будет затруднена, поворотный стол также механически приводится в движение первичными двигателями на грузовике. Тем не менее, буровые насосы могут приводиться в действие электрическим путем с помощью отдельного генераторного агрегата, а также при необходимости верхний привод.
Подсчет. В показании указывающего прибора индикатора веса ГИВ-2 по свидетельству тарировки на канате диаметром i1/8” усилие (в кг) на один конец при 50 делениях 5415 кг, а при 60 делениях 6650 кг.
Разность в показаниях усилий между 50 и 60 делениями определится 6650 – 5415 = 1235 кг.
Роторный индикатор веса РИГ-1
Гидравлический роторный индикатор веса предназначен для контроля работы забойного механизма подачи долота по изменению веса инструмента в процессе бурения двух- и трехствольных скважин двумя комплектами бурильных труб.
Самый важный привод на буровой установке, ротационном столе или верхнем приводе приводится в действие электронным способом и, следовательно, можно точно контролировать благодаря бесступенчатой регулировке скорости. Менее дорогая, чем полная электрическая буровая установка. . Теперь у нас есть больше возможностей, чем мы знаем, что делать.
Воздушный удар против ударной дрели. Достаточно просто, сверло вращает патрон в передней части сверла. Большинство патронов теперь бесключевы, что означает, что вам не нужен этот забавный вид, который согнут до 90 градусов, чтобы изменить бит. Просто возьмите патрон и закрутите один из них, чтобы ослабить, а другой затянуть. Патрон достаточно прочный, чтобы удерживать практически любую форму, которая вписывается в него, включая круговые сверла. Многие сверла имеют несколько настроек скорости и крутящего момента.
При пользовании забойным механизмом подачи бурильный инструмент подвешивают при помощи клиньев, установленных в роторе. Вес инструмента через ротор передается на гидравлический поршневой датчик, установленный под ротором в вырубке подроторного бруса; в связи с этим в датчике создается давление, которое измеряется пружинным манометром.
Точное их использование может быть сохранено для последующего обсуждения, поскольку мы действительно хотим понять основные различия на данный момент. Ударные драйверы работают аналогично упражнению, в котором они вращают бит, который вы подключили. При использовании сверла для приведения винта вы заметите, что будет точка, в которой упражнение больше не может идти. Он использует всю свою мощность и крутящий момент, но он просто не может сдвинуть винт или болт. Вот тут и попадет водитель удара. Представьте, что вы работаете над болтом, который трудно сдвинуть с места, поэтому вы держите храповик за дополнительным рычагом.
В момент сработки забойного механизма на полную длину хода штока вследствие зависания его на колонне бурильных труб и отрыва долота от забоя вес инструмента увеличивается, что фиксируется стрелкой манометра.
Датчик роторного индикатора веса представляет собой блок из 11 поршней, помещающихся в расточках вытянутого прямоугольного корпуса.
Чтобы выбить его, вы возьмете молоток и нажмите на рукоятку храпового механизма, чтобы доставить дополнительный, но короткий срок, момент. Это то, что делает ударный драйвер, хотя он может делать это несколько тысяч раз в минуту. Драйвер удара намного сильнее, чем сверло с точки зрения того, как он может доставить этот дополнительный крутящий момент, чтобы вырвать ослабленные застрявшие болты и винты или загнать их вглубь.
Чтобы удалить его, вы подтягиваете патрон, и он освобождает бит. Одно из преимуществ этой системы заключается в том, что она обеспечивает более компактную конструкцию, поэтому вам легче попасть в более легкие пространства. Недостатком является то, что для бит или драйвера требуется специальная функция блокировки, и ваши круглые сверла и даже базовые биты не подходят.
Поршни снабжены резиновыми самоуплотняющимися кольцами, препятствующими вытеканию жидкости из полости цилиндров. Цилиндры сообщаются между собой и заполняются жидкостью через общий штуцер.
Наибольший измеряемый вес инструмента 130 т.
Давление в гидросистеме при максимальном весе инструмента 120 кГ/см2.
Габариты датчика: высота 78 мм, ширина 94 мм, длина 1060 мм.
Расход промывочной жидкости
Типичный скручивающий патрон сверла на переднем плане с быстрым выпуском ударного драйвера за ним. До недавнего времени, если вы хотели просверлить отверстие, вам пришлось использовать дрель. В отрасли есть толчок, позволяющий использовать драйвер воздействия для всего, что может сделать дрель. Типичный шестигранный хвостовик, необходимый для работы в ударном драйвере. Патрон сверла или ударная дрель также будет удерживать этот бит.
Режим бурения, особенно долотами с твердосплавным вооружением и герметизированными опорами, должен выбираться таким, чтобы не допускалось вибраций бурильной колонны
Многие ударные драйверы на рынке - одна скорость. Однако, поскольку комплектующие комплектуются дополнительными функциями бурения, некоторые компании предлагают ударные драйверы с несколькими настройками скорости и крутящего момента. Ударные сверла начинаются с традиционного бурения и имеют такой же патрон, как и сверло. Фактически, большинство из них позволяет переключаться между режимами сверления и дребезга. Как и сверло, ударная дрель также может иметь несколько скоростей. Вместо того, чтобы это действие удара работало в том же направлении, что патрон вращается, как ударный удар, ударная дрель работает, вращая бит и «ударяя» бит вперед так же, как молот доставлял свою силу.
Габариты приборного шкафа: высота 430 мм, ширина 660 мм, глубина 170 мм.
Вес датчика 28 кг, а приборного шкафа 17 кг.
Числа оборотов долота
Как показала практика роторного бурения, оптимальные числа оборотов трехшарошечных долот, при которых были получены наилучшие результаты по механическим скоростям и проходке на долото, находятся в пределах 200-220 об/мин при бурении в верхних интервалах скважины.
Представьте, что вы используете дрель и ударяете его по спине молотком во время его использования. Ударные сверла имеют тенденцию делать все возможное при работе в бетоне, кирпичной кладке, камне и других подобных материалах. На самом деле нецелесообразно использовать ударные действия для вождения в дерево или гипсокартон. Фактически, ударное воздействие часто может повредить эти более мягкие материалы.
Индикатор веса. Осевая нагрузка на долото в каждый момент определяется при помощи индикатора веса. Этим прибором определяется также нагрузка, действующая на крюк талевой системы. Наибольшее распространение получили гидравлические индикаторы веса
Это трудный вопрос для ответа, поскольку существует так много разных потребностей. Новые биты позволяют вам делать все с этим, что вы можете сделать с помощью традиционного дрели, поэтому вы просто не выполняете ударные действия, необходимые для материалов конкретного типа. У меня была возможность использовать эти инструменты для нескольких недавних проектов. Например, мы помогли построить пандус для инвалидных колясок с местной церковью. Для сверления пилотных отверстий и приводных винтов нам понадобилось сверло.
Расход промывочной жидкости
Количество прокачиваемой жидкости зависит от мощности насосной группы бурового оборудования и применяемого бурового инструмента. Современные мощные насосы при спаренной работе позволяют закачивать жидкость в количестве 60 л/сек и более. Однако имеются опасения, что чрезмерное увеличение скорости прокачиваемой жидкости в скважинах, сложенных слабыми породами, приведет к размыву ствола.
Поэтому для таких проектов, как строительство колоды или установка деревянного забора, сверло - прекрасный выбор. Применения, в которых вам нужно просверлить меньшее отверстие в бетоне, - это то, где вам нужна ударная дрель. Большие отверстия обычно выполняются инструментом, называемым роторным молотом. Механика часто использует ударные драйверы для затягивания и ослабления болтов на двигателе. Многие газовые двигатели, такие как косилки и триммеры, потребуют использования ударного приспособления для затягивания и ослабления болтов соответствующим образом.
Расходомер глипистого раствора РГР-1
Этот прибор предназначен для измерения и записи расхода глинистого раствора на выкиде буровых насосов при бурении скважин.
Расходомер состоит из датчика и вторичного прибора.
Принцип действия прибора
В трубопроводе, по которому протекает измеряемый поток глинистого раствора, ребром к потоку установлен диск, укрепленный эксцентрично на оси.
В любое время, когда вы используете болты на металле или водите винт в металл, вам понадобится ударный драйвер. По большей части, драйвер воздействия - это мой инструмент. Нам нравится помогать другим понять инструменты, которые мы любим, и как их лучше всего использовать!
Для всех приложений правый настольный грузовик
Плотники, которые производят безошибочную мебель или строительные элементы из высококачественной древесины, требуют первоклассных инструментов, которые они эффективно поддерживают в своей разнообразной работе. Для обработки и обработки поверхности древесины и древесных материалов профессиональным пользователям необходимо соответствующее оборудование для транспортировки стола. При строительстве мебели или строительных элементов используются высококачественные высокопроизводительные устройства, с которыми можно идеально обрабатывать даже большие площади.
При движении жидкости скоростной напор потока действует на диск и стремится повернуть его.
Противодействующий момент повороту диска создается спиральной пружиной, связанной с осью, на которую насажен диск. Одновременно при повороте оси измерительного узла ползунок, жестко связанный с осью, перемещаясь по реохорду, изменяет его сопротивление.
Рис. 1. Расходомер глинистого раствора РГР-1.
Расходомер включен в схему автоматического электронного уравновешенного моста ЭМД-207, при помощи которого производятся измерение и запись расхода глинистого раствора.
Режим турбинного бурения
Режим турбинного бурения определяется величиной осевой на* грузки, расходом промывочной жидкости н числом оборотов долота.
В турбинном бурении повышение мощности и вращающего момента на валу турбобура связано с увеличением расхода промывочной жидкости. При увеличении количества прокачиваемой жидкости наряду с увеличением мощностных характеристик турбобура достигается лучшая очистка забоя от выбуренной породы и улучшаются условия работы долота на забое.
С увеличением осевой нагрузки на долото число оборотов вала турбобура уменьшается, а крутящий момент возрастает и при числе оборотов, равном нулю, достигает максимальной величины.
Постепенным изменением осевой нагрузки на долото можно найти такое число оборотов, при котором мощность и к. п. д., развиваемые турбиной, а также механическая скорость проходки будут максимальными.
Выбранную нагрузку даже при бурении в одной и той же породе в связи с износом долота необходимо периодически проверять путем изменения нагрузки на долото.
Турбобуры современной конструкции позволяют работать при нагрузках на долото до 30 т и более.
Числа оборотов долота
Числа оборотов долота в турбинном бурении зависят от количества прокачиваемой жидкости и величины осевой нагрузки.
При долотах современных конструкций наиболее выгодным числом оборотов считается 300-600 обIмин.
При работе в твердых породах необходимо нагрузку на долото увеличивать, а в мягких породах - снижать.
Требования по технологической дисциплине в бурении
1. Основным документом по проводке скважины является геолого-технический наряд (ГТН), обязательный для выполнения буровыми мастерами, бурильщиками и начальниками участков.
2. ГТН составляется на основании утверяеденного типового проекта для каждой скважины индивидуально и утверждается главным инженером и главным геологом предприятия (цех, разведка, контора).
3. Отступление от ГТН в процессе бурения разрешается делать буровому мастеру только по указанию руководства предприятия. Самовольное отступление от технологии проводки скважин начальником участка, буровым мастером или бурильщиком руководством предприятия должно расцениваться как нарушение технологического режима.
4. За три дня до начала бурения новой скважины утвержденный геолого-технический наряд выдается буровому мастеру под расписку. За один день до начала бурения скважины в буровой должно быть проведено производственное совещание - пусковая конференция - под председательством директора предприятия или главного инженера с обязательным участием бурового мастера с бригадой, начальника участка, главного геолога, начальников технического отдела и отдела нормирования, главного механика предприятия, ответственных представителей подсобных предприятий. Докладчиком на пусковой бригадной конференции является буровой мастер, который подробно освещает указания геолого-технического наряда и принятые им меры по оснащению буровой для обеспечения выполнения этих указаний, а также инструкции по уходу за оборудованием, по эксплуатации бурильных труб и предлагает для обсуждения им оперативный график бурения скважины.
5. Пуск буровой без наличия полного комплекта контрольно-измерительной аппаратуры как по контролю процесса технологии бурения, так и по измерению качеств глинистого раствора не разрешается. В комплект контрольно-измерительных приборов на буровой должны входить:
а) индикатор веса (самопишущий и показывающий);
б) амперметры и вольтметры (при наличии электропривода);
в) манометры;
г) аппарат для измерения кривизны скважины системы Пет-росяна;
д) ареометр АГ-1 с ведром и футляром;
е) вискозимер СПВ-5 с мерной кружкой;
ж) отстойник металлический Лысенко ОМ-1 с кружкой. Ответственные буровые (опорные, разведочные и глубокие эксплуатационные) должны иметь переносную лабораторию по глинистым растворам. В буровой направленного турбинного бурения, кроме перечисленных выше, должны быть все приборы и приспособления по визированию: лебедка Яковлева (тяжелая), аппарат Шань-гина или Амбарцумова.
6. В геолого-техническом наряде должны быть заполнены все графы полностью четким почерком тушью. ГТН вывешивается в рамке под стеклом в месте, удобном для пользования буровой бригады.
7. Изменения, намечаемые в технологии бурения, вызываемые в результате полученных дополнительных данных в процессе проводки скважины, а также намечаемые изменения проектных глубин и конструкции скважин должны быть внесены в ГТН.
8. Перед спуском и тампонажем колонн глубиной свыше 1000 м технический отдел предприятия должен вручить буровому мастеру план организации спуска и тампонажа колонны, утвержденный главным инженером предприятия. Анализ тампонажа цемента должен представляться буровому мастеру с первой партией цемента, доставляемой на буровую.
9. Для правильной эксплуатации бурильных и утяжеленных труб должна быть вручена буровому мастеру копия паспорта на трубы. Всякие изменения в комплекте бурильных труб, пройденный метраж, допущенные максимальные нагрузки на них, аварии и причины возникновения их с трубами должны фиксироваться буровым мастером в паспорте.
Промывочные растворы
В качестве промывочной жидкости при бурении нефтяных и газовых скважин применяются глинистые растворы, растворы на нефтяной основе, а также техническая вода. Техническая вода широко применяется в восточных нефтяных районах нашей страны, что позволило улучшить условия работы буровых насосов и сократить расход запасных частей, улучшить очистку промывочной жидкости от выбуренной породы, повысить производительность насосов при меньшем рабочем давлении на выкиде, увеличить мощность турбобура (вследствие чего он стал воспринимать большие нагрузки).
Также увеличились проходка па долото и механическая скорость; сократилось количество подъемов инструмента и расход долот, что позволило повысить коммерческую скорость бурения. При использовании воды в качестве промывочной жидкости необходимо соблюдать следующие условия:
1) переход с воды на глинистый раствор должен осуществляться не ниже чем за 50 м до входа в зону бурения с промывкой глинистым раствором;
2) обеспечить нормальную очистку промывочной жидкости от шлама за счет установки механизмов, вибросит и сит-конвейеров или устройства амбарной системы;
3) перед подъемом инструмента скважину необходимо тщательно промывать;
4) особо уделять внимание замковым соединениям, тщательно следить за смазкой резьбы стойкой мазью и крепить их машинными ключами во избежание промыва резьбы водой.
При переходе с воды на глинистый раствор во избежание прихватов инструмента необходимо тщательно следить за состоянием качества глинистого раствора, не допуская ухудшения его параметров.
Бентонитовый глинопорошок
При бурении нефтяных и газовых скважин в качестве добавки к структурным глинистым растворам, приготовленным из местных глин, а также в качестве основного материала для приготовления промывочных растворов с низким удельным весом и высокими тиксотропными свойствами при бурении в зонах, поглощающих обычную промывочную жидкость (воду или глинистый раствор), применяют порошок из бентонитовой глины.
Бентонитовый порошок приготовляют из бентонитовой глины, не содержащей гипса, мергеля, песка и других вредных примесей.
Качество порошка определяют по параметрам растворов, приготовленных на его основе с дистиллированной водой, а тонкость помола бентонитовой глины - по остатку на сите (4900 отверстий на 1 см2), который не должен превышать 5%.
Характеристика глинистого раствора, приготовленного из порошка бентонитовой глины, должна быть следующая.
Приборы для определения качества глинистых растворов Ареометр АГ-1 для замера удельного веса глинистого раствора.
Для определения удельного веса глинистого раствора необходимо отсоединить стакан от поплавка и заполнить его раствором. Затем следует вставить в него поплавок, после чего ареометр нужно опустить в ведерко с водой. Величину удельного веса определяют по шкале. Ареометром АГ-1 можно измерять удельные веса утяжеленных растворов; для этого необходимо отвинтить съемный груз, а отсчет удельного веса вести по второй шкале.
Рис. 2. Ареометр АГ-1.
1 - жестяная воронка; 2 - калиброванная трубка диаметром 5 мм; 3 - сетка; 4 - кружка с глухой перегородкой, раздели юща я ее на две части объемом 200 и 500 сма.
Рис. 3. Стандартный полевой вискозиметр СПВ-5.
1 - поплавок; 2 - стакан; 3 - съемный грузик.
Вискозиметр СПВ-5
Практически замер производится следующим образом. В воронку наливают поочередно 500 и 200 см3 глинистого раствора, закрыв нижний конец трубки пальцем. Для правильности показаний раствор должен быть процежен через сетку, предварительно вставленную в воронку. Подставив под воронку кружку, отнимают палец от конца трубки, а другой рукой засекают время на секундомере. Время истечения 500 см3 воды из вискозиметра при Ъ-мм трубке равно 15 сек. Величина вязкости измеряется временем истечения 500 смг раствора в секундах.
Автомат для регистрации параметров глинистого раствора АПГР-1
Автомат АПГР-1 предназначен для непрерывного измерения и регистрации удельного веса и вязкости глинистого раствора.
Автомат состоит из шести отдельных узлов, собранных на обгцей раме:
1) циркуляционной камеры; 2) вискозиметра; 3) блока насосов; 4) блока питания воздухом; 5) распределительного щитка; 6) дифманометра.
Центробежный насос из желоба циркуляционной системы подает глинистый раствор в циркуляционную камеиу. избыток глинистого раствора вытекает через сливную трубу 16. Назначение сливной трубы поддерживать постоянный уровень в камере и постоянную скорость движения раствора в измерительном отсеке. В измерительный отсек погружены две пьезометрические трубки, через которые подается воздух.
Воздух от воздуходувки через регулятор давления подается на контрольные стаканчики. Расход воздуха устанавливается регулировочными винтами обычно количество воздуха составляет 120-140 пузырьков, что соответствует расходу 0,7-0,8 л/час через каждую трубку.
Рис. 4. Схема автомата для регистрации параметров глинистою раствора АПГР-1.
1 - контрольные стаканчики; 2 - регулировочные винты; з - циркуляционная камера; 4 - пьезометрические трубкп; 5 - катушка соленоида клапана; 6 - водяной клапан; 7 - самопишущий поплавковый дифманометр; S - электрические часы; 9-таймлер; 10 - вискозиметр СПВ-5; 11 - электроды; 12 - электродвигатель; 13 - воздуходувка; 14 - регулятор давления; 16 - центробежный насос; 1в - сливная труба.
Удельный вес раствора определяется разностью давления, которая измеряется самопишущим поплавковым дифманометром, подключенным параллельно трубкам.
Вязкость раствора измеряется стандартным полевым вискозиметром типа СПВ-5, в который опущены три электрода.
Каждые 10 мин. таймлер замыкает цепь катушки соленоидного клапана, который, срабатывая, открывает доступ раствору в вискозиметр. Когда уровень раствора в воронке коснется верхнего электрода, что соответствует объему 800-1000 см3, клапан автоматически закроется, а приток раствора прекратится. Уровень раствора в вискозиметре начнет понижаться. Когда в вискозиметре останется 700 см3 глинистого раствора, средний электрод перестанет касаться его уровня и включатся электрические часы 8. Когда в вискозиметре останется 200 см3 глинистого раствора, нижний электрод перестанет касаться уровня и прекратится запись времени истечения.
Через 3 мин. после начала цикла измерения вязкости откроется клапан 6, в вискозиметр поступит вода для промывки прибора. Промывка прибора длится 30-40 сек.
Следующий цикл измерения начинается через 6 мин. после окончания предыдущего.
Диапазон измерения удельного веса 1,0-2,0 г/см3, предел измерения вязкости 50-100 сек.
Погрешность измерения удельноговеса ±0,02г/см3, вязкости ±1 сек. Скорость перемещения дисковой диаграммы регистрирующего прибора 1 об /сутки.
Питание автомата: переменным током напряжением 220 в, мощностью 300 ва.
Габаритные размеры автомата 780 X 450 X 750 мм. Вес 130 кг.
Отстойник ОМ-1
Рис. 5. Прибор ЦС-1 для определения стабильности глинистого раствора.
В отстойник наливают 50 см3 глинистого раствора, который затем разбавляют водой до объема 500 см3. Содержимое сильно взбалтывают, после чего прибор ставят в вертикальное положение на 3 мин. Этого времени вполне достаточно для осаждения песка, так как при этом успевают осесть все частицы размером более 0,02 мм. Частицы, не успевшие осесть, являются пылью и на качество глинистого раствора практически влияния не имеют.
Определение стабильности глинистого раствора
Стабильность измеряется следующим образом. Цилиндрический сосуд заполняют глинистым раствором и оставляют в покое па 24 часа. Если вначале раствор в сосуде был однороден, то после стояния в покое его свойства в верхней и нижней частях сосуда становятся различными.
После 24-часового отстаивания глинистый раствор из верхней половины сосуда сливают через боковой отвод, снабженный резиновой трубкой и зажимом, а из нижней половины - через нижний отвод. Измеряют ареометром удельные веса обеих порций раствора. Разность удельных весов обозначается буквой С и принимается за меру стабильности глинистого раствора.
Рис. 6. Металлический отстойник ОМ-1-
Пример. Удельный вес глинистого раствора в верхней половине сосуда равен 1,20, а в нижней 1,24 г/см3\ стабильность при этом будет равна С = 1,24 - 1,20 = 0,04 г/см3.
Чем больше число, показывающее стабильность, тем хуже качество глинистого раствора. Для неутяжеленных глинистых растворов стабильность должна быть не более 0,02, а для утяжеленных не более 0,06 г/см3.
Суточный отстой
Для определения суточного отстоя глинистый раствор наливают в стеклянную мензурку и оставляют в покое на 24 часа. Затем измеряют объем выделившегося из раствора слоя светлой жидкости в процентах по объему от объема глинистого раствора.
Для хороших глинистых растворов суточный отстой равен нулю; вообще он не должен быть выше 2-4%.
Определение статического напряжения сдвига
Статическим напряжением сдвига называется прочность жесткой пространственной структуры, возникающей в глинистом растворе в состоянии покоя вследствие слипания частиц глины.
Так как прочность структуры глинистого раствора возрастает с течением времени, прошедшего с момента окончания перемешивания, было установлено, что измерение следует производить через 1 мин. и через 10 мин. после окончания перемешивания; в этом случае статическое напряжение сдвига обозначается вг и 01О.
Измерение статического напряжения сдвига на приборе СНС-1 осуществляется следующим путем. Глинистый раствор наливают в стакан, установленный на вращающемся столике. Вращение столику передается при помощи кольцеобразной пружины 3 от маленького электродвигателя. После сильного перемешивания раствора в стакане в него погружают цилиндр, подвешенный на кронштейне на тонкой упругой стальной нити. После паузы в 1 или 10 мин. включают двигатель, стакан начинает вращаться со скоростью один оборот за 5 мин. Пока структура в глинистом растворе не разрушена, вращение от стакана передается через слой глинистого раствора, как через твердое тело, цилипдру, который вращается вместе со стаканом. Нить 2 при этом закручивается и сила сопротивления ее дальнейшему закручиванию все возрастает. Но наступает такой момент, когда сопротивление нити преодолевает прочность структуры глинистого раствора у стенок цилиндра и цилиндр останавливается. В этом положении замечают наибольший угол закручивания нити от первоначального положения и по данным, имеющимся в паспорте прибора, рассчитывают соответствующую этому углу закручивания величину статического напряжения сдвига. Для отсчета углов закручивания на приборе установлен лимб.
Рис. 7. Прибор CHG -1 для определения статического напряжения сдвига глинистых растворов.
Для утяжеления считаются пригодными глинистые растворы, имеющие статическое напряжение сдвига в пределах в = 30 4—т- 50 мг/см2.
Определение водоотдачи глинистого раствэра
Измерение водоотдачи на буровых производится при помощи приборов ВМ-6. Образец глинистого раствора объемом 120 см3 заливают в фильтрационный стакан 1. Дно стакана представляет
Рис. 8. Прибор ВМ-6 для определения водоотдачи глинистых растворов.
собой решетку для вытекания отделяющейся жидкости. На эту решетку в качестве пористой перегородки кладут фильтровальную бумагу. Избыток давления на глинистый раствор создается весом плунжера и кожуха с грузовым кольцом, подобранного с расчетом создания избыточного давления в 1 кГ/см2.
Давление плунжера на глинистый раствор передается через машинное масло, заполняющее цилиндр. Объем воды, отжимаемой из глинистого раствора, определяется по опусканию плунжера в цилиндре. Для отсчета на цилиндре сделана метка, а на кожухе прикреплена шкала, деления на которой показывают величину водоотдачи. В нижней крышке сделан запорный клапан, состоящий из стального диска с резиновой прокладкой сверху и нажимного винта. Этот запорный клапан служит для того, чтобы не происходило выделения воды из глинистого раствора во время сборки и регулировки прибора перед измерением.
Прибор ВМ-6 позволяет непосредственно измерять водоотдачу до 40 см3.
К атегория: - Буровое оборудование
Эффективность бурения зависит от комплекса факторов: осевой нагрузки на долото, частоты вращения долота, расхода бурового раствора и параметров качества бурового раствора, типа долота, геологических условий, механических свойств горных пород.
Выделяют параметры режима бурения , которые можно изменять с пульта бурильщика в процессе работы долота на забое, и факторы, установленные на стадии проектирования строительства скважины, отдельные из которых нельзя оперативно изменять. Первые называются управляемыми. Определённое сочетание их, при котором осуществляется механическое бурение скважины, называется режимом бурения .
Режим бурения, обеспечивающий получение наилучших показателей при данных условиях бурения , называется оптимальным. Иногда в процессе бурения приходится решать и специальные задачи – проводка скважины через поглощаюшие пласты, обеспечение минимального искривления скважины, максимального выхода керна, качественного вскрытия продуктивных пластов. Режимы бурения , при которых решаются такие задачи, называются специальными. Каждый параметр режима бурения влияет на эффективность разрушения горных пород, причём влияние одного параметра зависти от уровня другого, то есть наблюдается взаимовлияние факторов.
Выделяют следующие основные показатели эффективности бурения нефтяных и газовых скважин: проходка на долото, механическая и рейсовая скорости бурения .
Проходка на долото Hд (м) очень важный показатель, определяющий расход долот на бурение скважины и потребность в них по площади и УБР в целом, число СПО, изнашивание подъемного оборудования , трудоемкость бурения , возможность некоторых осложнений. Проходка на долото в большей мере зависит от абразивности пород, стойкости долот, правильности их подбора, режимов бурения и критериев отработки долот.
Механическая скорость (Vм):
Vм = Hд / Тм
где Hд - проходка на долото, м; Тм - продолжительность механического разрушения горных пород на забое или время проходки интервалов, ч.
Таким образом, Vм - средняя скорость углубления забоя. Она может быть определена по отдельному долоту, отдельному интервалу, всей скважине Lс, по УБР и т.д.:
Vм = Lс / Тм
Выделяют текущую (мгновенную) механическую скорость:
Vм = dh / dt
При известных свойствах горных пород механическая скорость характеризует эффективность разрушения их, правильность подбора и отработки долот, способа бурения и режимных параметров, величину подведенной на забой мощности и ее использование. Если в одинаковых породах и интервалах одной скважины скорость ниже, чем в другой, надо улучшать режим. Изменение текущей механической скорости связано с изнашиванием долота, чередованием пород по твердости, изменением режимных параметров в процессе отработки долота, свидетельствует о целесообразности подъема долота.
Рейсовая скорость
Vр = Hд / (Тм + Тсп)
где Hд - проходка на долото, м; Тм – продолжительность работы долота на забое, ч;
Тсп – продолжительность спуска и подъема долота, наращивания инструмента, ч.
Рейсовая скорость определяет темп углубления скважины, она показывает, что темп проходки ствола зависит не только от отработки долота, но и от объема и скорости выполнения СПО. Если долго работать изношенным долотом или поднимать долото преждевременно, то Vр снижается. Долото, поднятое при достижении максимума рейсовой скорости, обеспечивает наиболее быструю проходку ствола.
Средняя рейсовая скорость по скважине выражается:
Vр = Lс / (Тм + Тсп)
5.1. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ БУРЕНИЯ
5.1.1. ВЛИЯНИЕ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ
Разрушение горной породы на забое механическим способом невозможна без создания осевой нагрузки на долото. На рис. 5.1. показана зависимость механической скорости бурения Vм от осевой нагрузки G на трёхшарошечное долото при проходке мягких (кривая 1), средней твёрдости (кривая 2), твёрдых (кривая 3) и крепких (кривая 4) пород при неизменной низкой (до 60 об/мин) частоте вращения и достаточной промывке за короткий промежуток времени, когда изнашиванием долота можно пренебречь.
Как видно из рисунка, механическая скорость непрерывно возрастает с увеличением осевой нагрузки, но темп её роста для мягких пород более быстрый, так как больше глубина погружения зубьев при одинаковой нагрузке. На стенде, и в промысловых условиях наблюдается изменение темпа роста Vм от G при переходе от разрушения пород истиранием при небольшой осевой нагрузке к разрушению пород в усталостной и объёмной областях при больших
Если скорость вращения долота неизменна и обеспечивается достаточная чистота забоя, величина углубления за один оборот dу возрастает с увеличением удельной осевой нагрузки Руд так, как это показано на рис. 5.2. (кривая ОАВС). При весьма малой нагрузке напряжение на площадке контакта зуба шарошки с породой меньше предела усталости последней; поэтому при вдавливании происходит лишь упругая деформация породы (участок ОА). Разрушение же породы в этой зоне, которую обычно называют областью поверхностного разрушения, может происходить путём истирания и, возможно, микроскалывания шероховатостей поверхности при проскальзывании зубка.
Если нагрузка более высокая (участок АВ), то давление на площадки контакта зубка с забоем превышает предел усталости, но меньше предела прочности породы. Поэтому при первом ударе зубка по данной площадке происходит деформация породы, возможно, образуются начальные микротрещины, но разрушения ещё не происходит. При повторных ударах зубков по той же площадке начальные микротрещины развиваются вглубь до тех пор, пока при очередном ударе не произойдёт выкол.
Чем больше действующая на зубок сила, тем меньше ударов требуется для разрушения. Эту зону называют областью объёмно – усталостного разрушения.
При более высоких нагрузках разрушение породы происходит при каждом ударе зубка. Поэтому участок правее точки В называют областью эффективного объёмного разрушения породы.
В области ОА углубление за один оборот dу мало и возрастает очень медленно, пропорционально удельной нагрузке на долото Руд. Под удельной нагрузкой понимают отношение нагрузки на долото G к его диаметру. В области усталостного разрушения углубление растет быстрее увеличения удельной нагрузки и зависимость между ними имеет степенной характер. В области эффективного объёмного разрушения породы углубление за один оборот быстро возрастает – примерно пропорционально удельной нагрузке (или несколько быстрее), если обеспечена достаточная очистка забоя.
Характер зависимости между углублением за один оборот долота dу и удельной нагрузкой Руд существенно изменяется, как только очистка забоя становится недостаточной и на нём скапливаются ранее сколотые частицы, которые не успели переместиться в наддолотную зону. Такие частицы дополнительно измельчаются при новых ударах зубков шарошек по забою. Поэтому с ухудшением очистки забоя прирост углубления за один оборот долота с увеличением удельной нагрузки будет уменьшаться.
Так, согласно кривой ОАВДЕ, полученной при бурении с секундным расходом промывочной жидкости Q1, углубление за 1 оборот быстро возрастает, до тех пор, пока удельная нагрузка не превышает Р111уд. При нагрузках выше Р111уд прирост углубления сначала замедляется, а затем (правее точки F) углубление за один оборот уменьшается из-за ухудшения очистки забоя. В случае же увеличения секундного расхода до Q2 влияние ухудшения очистки забоя становится заметным при более высокой удельной нагрузке (правее точки G на кривой АВGH).
5.1.2. ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДОЛОТА
С изменением частоты вращения долота меняется число поражений забоя зубками шарошечного долота.
При малой частоте вращения долота промежуток времени, в течение которого остаётся раскрытой трещина в породе, образующаяся при вдавливании зубка, достаточен для того, чтобы в эту трещину проник фильтрат бурового раствора (или сам раствор). Давления на частицу сверху и снизу практически сравниваются и трещина не может сомкнуться после отрыва зубка от породы. В этом случае отрыв сколотой частицы от забоя и её удаление облегчаются. При увеличении же частоты вращения уменьшается промежуток времени, в течение которого трещина раскрыта, и фильтрат может заполнять её. Если же этот промежуток станет весьма малым, фильтрат в трещину не успеет проникнуть, трещина после отрыва зубка шарошки от породы сомкнётся, а прижимающая сила и фильтрационная корка будут удерживать частицу, препятствовать её удалению с забоя. Поэтому на забое сохраниться слой сколотых, но не удалённых частиц, которые будут повторно размалываться зубцами долота.
Поскольку из-за неполноты очистки забоя величина углубления за один оборот долота dу с увеличением частоты вращения (угловой скорости w) уменьшается, то механическая скорость Vом будет возрастать пропорционально частоте вращения долота в степени меньшей единицы (рис. 5.3.).
5.1.3. ВЛИЯНИЕ РАСХОДА БУРОВОГО РАСТВОРА
Непрерывная циркуляция бурового раствора при бурении должна обеспечивать чистоту ствола скважины и забоя, охлаждение долота, способствовать эффективному разрушению породы, предупреждать осложнения. Влияние расхода раствора на механическую скорость бурения показано на рис. 5.4. Как видно из рисунка, при неизменной осевой нагрузке и частоте вращения долота с увеличением секундного расхода бурового раствора улучшается очистка забоя и возрастает механическая скорость проходки. Однако увеличение секундного раствора эффективно лишь пока он не достигнет некоторой величины Qд, при Qмах механическая скорость проходки стабилизируется. Величина Qд зависит от конструкции долота, схемы очистки забоя, удельной осевой нагрузки, частоты вращения, твёрдости породы и свойств бурового раствора.
При дальнейшем возрастании расхода начнёт преобладать повышение потерь напора на преодоление гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве, общее давление на забой начнёт расти и механическая скорость будет снижаться.
5.1.4. ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ БУРОВОГО РАСТВОРА
На механическую скорость бурения влияют плотность, вязкость, фильтрация, содержание песка и ряд других параметров бурового раствора. Наиболее существенно оказывает влияние плотность бурового раствора. Это влияние объясняется в основном повышением гидростатического давления на забой и ростом перепада давления между скважиной и разбуриваемым пластом, в результате чего ухудшаются условия образования трещин, выкалываемые частицы прижимаются к массиву. Поэтому наиболее значительно влияние r в области объёмного разрушения породы, а при бурении в области поверхностного разрушения и истирания оно незначительно.
С понижением плотности в большей мере проявляется эффект неравномерного всестороннего сжатия, облегчающего разрушение пород.
Чем выше проницаемость пород и больше водоотдача (фильтрация), меньше вязкость фильтрата, ниже частота вращения, больше продолжительность контакта, тем слабее влияние плотности раствора, поскольку давление на забое и на глубине выкола успевает выровняться.
5.2. ОСОБЕННОСТИ РЕЖИМОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ .
Увеличение осевой нагрузки и частоты вращения, повышение плотности, вязкости и концентрации твёрдых частиц, снижение расхода ниже Qд, а также теплоёмкости, теплопроводности и смазывающих свойств буровых растворов, неравномерная (рывками) подача долота, продольные и поперечные колебания низа бурильной колонны, высокая температура на забое – всё это сокращает производительное время пребывания долота на забое. Однако конечная цель – не увеличение продолжительности пребывания долота на забое, а получение большей проходки на долото за возможно более короткое время. Поэтому если изменение какого-то параметра обуславливает сокращение продолжительности работы долота на забое, но одновременно увеличивается механическая скорость и повышается проходка на долото, то оно целесообразно.
Так как параметры режима бурения взаимосвязаны, то наибольшая эффективность бурения достигается лишь при оптимальном сочетании этих параметров, зависящем от физико-механических свойств породы, конструкции долота, глубины залегания разбуриваемой породы и других факторов. Увеличение одного из параметров режима, например, осевой нагрузки, способствует повышению эффективности бурения лишь до тех пор, пока он не достигнет оптимального значения при данном сочетании других параметров. Увеличение рассматриваемого параметра выше этого оптимального значения может способствовать дальнейшему повышению эффективности бурения только в том случае, если одновременно будут изменены все или некоторые другие параметры (например, увеличен расход промывочной жидкости, уменьшена частота вращения).
Измененному сочетанию других параметров режима соответствует новое оптимальное значение рассматриваемого. Изменение параметров режима возможно лишь в определённых пределах, которые зависят от прочности долота, особенностей способа бурения , технических параметров буровой установки и ряда других факторов.
Регулировать расход бурового раствора можно тремя способами: заменой втулок одного диаметра в цилиндрах бурового насоса на втулки другого диаметра, изменением числа одновременно параллельно работающих буровых насосов, изменением числа двойных ходов поршней в насосе. При первых двух способах расход раствора можно изменять только ступенчато, при третьем возможно также плавное изменение. Второй из названных выше способов применяют, как правило, в случае изменения диаметра долота: при бурении верхнего участка скважины долотами большого диаметра используют два одновременно работающих насоса. При переходе к бурению следующего участка долотами меньшего диаметра один из насосов часто отключают. Менять втулки можно только в неработающем насосе. Поэтому в большинстве случаев расход жидкости в период работы долота на забое остаётся практически неизменным. Если продолжительность рейса велика (несколько десятков часов), расход к концу рейса может несколько уменьшиться вследствие возрастания утечек в насосе, обусловленного износом поршней.
Гидравлическую мощность на забое можно регулировать изменением либо расхода бурового раствора, либо диаметра гидромониторных насадок в долоте, либо числа таких насадок. Очевидно, диаметр насадок можно изменить только при подготовке нового долота к спуску в скважину. Число же работающих насадок можно уменьшить так же в период работы долота на забое, если в поток жидкости в бурильных трубах сбросить шар соответствующего диаметра, он перекроет входное отверстие в одной из насадок и выключит её из работы. При этом скорости струй и перепад давлений в оставшихся работающих насадках возрастут, и соответственно увеличится гидравлическая мощность на забое. Такой способ регулирования гидравлической мощности на забое можно использовать тогда, когда рабочее давление в насосах меньше предельно допустимого при данном диаметре втулок в них.