|
25 При анализе результатов исследований [74-85] процесса разрушения горных пород на стендах и в условиях скважин с применением известных способов бурения установлено: В процессе бурения скважин возможна реализация подводимой к их i^L забою энергии с осуществлением четырех скачков разрушения породы при виброударах зубьев шарошечного долота по породе. Имеются возможности создания нового привода долота, при котором значительно повысятся VM и VP при повышенных (в сравнении с роторным способом) NP, NC1 и пР с одновременным снижением мощности NPIl, повышением долговечности долот и БК, со снижением веса БК и мощности на ее вращение, при достаточно экономичном управлении направлением оси скважины. Вес БК при этом снижается путем применения меньшей длины УБТ и более легких бурильных труб. Такой способ бурения должен учитывать основные положительные свойства применяемых способов бурения. 1.2.1. Исследование и разработка предпосылок для повышения эффективности бурения скважин вибровращательным приводом долота Анализ работ по разрушению пород на стенде показал, что исследования процесса разрушения горных пород на стенде достаточно полно и корректно проведены исследователями на кафедре бурения Уфимского нефтяного института по разработанной ими методике и приведены во многих работах и в обобщающей работе [74]. Результаты исследований оценивались в основном по энергоемкости процесса разрушения породы Аэ. В работах [28-30, 74-78 и др.] приведены результаты огромной работы по исследованию процесса разрушения пород под штампом на стендах при iffi 1Щ ударном воздействии на породу. Считаем, что в скважине чисто ударные явления эпизодичны, в основном GcT прикладывается, как внезапно приложенное усилие (нагрузка), под действием которой под зубом долота происходит первый скачок разрушения породы, с последующим виброударным воздейст |
170 Следовательно, дальнейшее повышение эффективности процесса углубления скважины на нефть и газ возможно за счет увеличения механической скорости проходки которая считается и критерием эффективности процесса бурения скважин. Исследования по изменению VM при разных способах бурения свидетельствуют, что при низкооборотном бурении в сравнении с турбинным VM снижается в 3...8 раз в зависимости от особенностей привода долота и условий бурения. Применение роторно-шпиндельного способа бурения (патент РФ № 1726722) позволяет отмеченное снижение ограничить 1,5...2 кратным и поддерживать VM на уровне, который получают с применением ВЗД, но с превышением проходки на долото в сравнении с другими видами привода долота. При анализе результатов исследований [111-126] процесса разрушения горных пород на стендах и в условиях скважин с применением известных способов бурения установлено: В процессе бурения скважин возможна реализация подводимой к их забою энергии с осуш;ествлением четырех скачков разрушения породы при виброударах зубьев шарошечного долота по породе. Имеются возможности создания нового привода долота, при котором значительно повысятся VM И Vp при повышенных (в сравнении с роторным способом) Np, Nci и Пр с одновременным снижением мощности Npn, повышением долговечности долот и БК, со снижением веса БК и мощности на ее вращение, при достаточно экономичном управлении направлением оси скважины. Вес БК при этом снижается путем применения меньшей длины УБТ и более легких бурильных труб. Такой способ бурения должен учитывать основные положительные свойства применяемых способов бурения. 171 5.1 Исследования возможностей повышения показателей бурения вибровращательным способом Анализ работ по разрушению пород на стенде показал, что исследования процесса разрушения горных пород на стенде достаточно полно и корректно проведены исследователями на кафедре бзфения Уфимского нефтяного института по разработанной ими методике и приведены во многих работах и в обобщающей работе [111]. Результаты исследований оценивались в основном по энергоемкости процесса разрушения породы Аэ. В работах [53-55, 111-115 и других] приведены результаты огромной работы по исследованию процесса разрушения пород под штампом на стендах при ударном воздействии на породу. Считаем, что в скважине чисто ударные явления эпизодичны, в основном 0 ^ прикладывается, как внезапно приложенное усилие (нагрузка), под действием которой под зубом долота происходит первый скачок разрушения породы, с последующим виброударным воздействием на нее и чаще совместным, а не раздельным, как это производилось, осуществлением второго и третьего скачков разрушения. При такой интерпретации процесса разрушения породы результаты стендовых исследований увязываются с техническими и технологическими задачами познания и совершенствования процесса углубления скважин и способов бурения. Таким образом, величина Ост и ее способ реализации играют существенную роль в процессе углубления забоя и повышении показателей бурения, что эффективней реализуется с применением РШ способа. Например, с увеличением Ост на 25% механическая скорость проходки возросла вдвое. 172 Описанная в работах [53, 111] картина разрушения пород индентором на стенде в связи с различным характером действия усилий GCT И ОД, а также с определенным отношением Ост/Од, может существенно отличаться в условиях забоя (рисунок 31). В работах Филимонова Н.М., Мавлютова М.Р. и Вдовина К.И. описана определенная последовательность трех и более форм (скачков) разрушения горных пород индентором. При этом не показаны отличия в реализации энергии Ар (и сил) воздействия на породу на стенде и в условиях скважины. Считает , что первая форма разрушения породы на забое скважины обусловлена действием Ост во время t при ее переходе с одного зуба на другой. Причем Ост действует как внезапно приложенная нагрузка. В это время под зубом долота образуется определенная форма лунки в зависимости от величин Осъ времени t, конструкции вершины зуба, свойств породы и др. факторов, а также частично снижается боковое давление на вершину зуба для последуюш;ей реализации Ост+Од, что создает предпосылки для эффективного осуществления 1^° и 3 скачков разрушения породы, причем 2°" скачок в той или иной степени ™ реализуется при всех способах бурения, в зависимости от величины усилия Од и динамичности привода. То, что Ост в скважине реализуется как внезапно приложенное усилие (нагрузка), под действием которого под зубом долота происходит первый скачок разрушения породы, с последующим виброударным воздействием на нее и чаще с совместным, а не раздельным, как это производилось на стенде, осуществлением второго и третьего скачков разрушения, позволяет без противоречий увязать результаты стендовых исследований с техническими и технологическими задачами совершенствования процесса углубления скважин и способов бурения. При турбинном бурении третья форма разрушения породы с характерной лункой по ряду причин, в первую очередь из за недостатка мощности на непосредственное разрушение породы Np, не осуществляется. Но при низкооборотном бурении энергии, как правило, достаточно для третьего скачка |