Материал: Учебное пособие по курсу Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. (Первая часть). Ученое пособие. М. изд. Рггру, 2007

Далее необходимо принять ближайшее значение частоты вращения исходя из характеристики ротора, входящего в комплект принятой буровой установки.Частоту вращения, кроме того, рис.6.1, можно найти в зависимости от категории твердости горной породы или типа долота исходя из того, что для пород I-II категории (долота типа М) рекомендуемая частота вращения составляет 200-300 мин^-1, а для пород XI-XII категории (долота типа ОК) – 50-70 мин^-1. n_min вращателя ротора – 100 об/мин.** Этот минимум для данного примераРасход промывочной жидкости определяется исходя из скорости восходящего потока, _в.п, которая для пород мягких составляет 1,5 м/с, а для очень крепких – 0,4 м/с. Для остальных пород скорость восходящего потока определяется линейной интерполяцией или по формулеQ = η₁ · ( , (6.6)где Q– расход промывочной жидкости, м³/с; η₁ – коэффициент, учитывающий увеличение диаметра скважины, для очень мягких пород (песок) η₁ = 1,3 , для крепких пород η₁ = 1,05; D_скв – диаметр скважины, м; d_б.т – диаметр бурильных труб, м; _в.п - скорость восходящего потока, м/с, для мягких пород _в.п = 1,5 м/с, для очень крепких _в.п = 0,4 м/с. Для удобства проектирования режимов бурения можно использовать графики, приведенные на рис. 6.1, а также данные, приведенные в табл. 6.2 и 6.3.Допустимые осевые нагрузки на долота различных серий (в зависимости от диаметра долот) в соответствии с ГОСТ 20692-75 приведены в табл. 6.2. Сочетания частот вращения и удельных осевых нагрузок на долота различных серий приведены в табл. 6.3.Верхнему уровню величин осевых нагрузок на долото соответствует нижний уровень частот вращения и наоборот.Формула (6.1) позволяет получить лишь ориентировочное значение P_д, поскольку не учитывает работоспособность опор и вооружения долот в зависимости от частоты вращения. Если

р_ш и α_з неизвестны, то P_д для шарошечных долот D_д  190 мм можно практически определять по удельной нагрузке Р_уд (в кН/мм):P_д = Р_уд · D_д (6.7)Рекомендуемые значения Р_уд приведены в табл. 6.4.С уменьшением D эти величины снижаются и для 140 мм долот они ниже примерно в 1,5-2 раза. Наибольшая Р_уд лимитируется прочностью вооружения долота и подшипников.Рекомендуемые значения Р_уд для лопастных долот: 0,10,4 кН/мм.Проектирование алмазных долот и режимов алмазного бурения производится с учетом максимально возможного использования положительных свойств алмазов (высокая твердость и износостойкость) и уменьшения влияния отрицательных свойств алмазов (хрупкость и склонность к растрескиванию при высокой температуре нагрева).Интервал для бурения алмазными долотами следует выбирать из физико-механических свойств пород, слагающих данный интервал, из анализа показателей работы и характера износа шарошечных долот в данном интервале, а также из рентабельной проходки на алмазное долото в данном интервале.

Таблица 6.2

Допустимые осевые нагрузки при эксплуатации различных типов долот

(по ГОСТ 20692-75)

Диаметр долота, мм	ГВ, ЦВ	ГН	ГНУ	ГАУ
139,7 140,0 161,0 165,1 190,5 215,9 244,5 269,9 295,3 311,1 349,2 393,7 444,5 490,0	- 150 170 180 200 250 320 350 400 420 450 470 500 550	180 200 250 250 300 380 450 480 500 550 600 700 800 850	- - - - 270 310 320 350 400 400 - - - -	160 170 210 210 250 280 280 280 300 300 - - - -

Таблица 6.3Режимы эксплуатации долот

Серия долота	Частота вращения, мин-1	Удельная нагрузка на долото, кН	Способ бурения
ГАУ ГНУ ГН ГВ, ЦВ	35-70 40-250 60-450 60-450	600-800 600-1000 700-1200 600-1000	Роторный Роторный, забойными двигателями (винтовыми турбобурами и электробурами с редукторными вставками) Роторный, всеми типами забойных двигателей То же

Таблица 6.4

Горные породы	Руд, кН/мм
Весьма мягкие Мягкие и среднемягкие, а также мягкие породы с прослойками пород средней твердости и твердых Породы средней твердости с прослойками твердых Твердые породы Крепкие и очень крепкие породы	 0,2 0,2-0,5 0,5-1,0 1,0-1,5  1,5

Бурение алмазными долотами наиболее рационально в нижних интервалах глубоких скважин (от 3000 м и более), сложенных известняками, аргиллитами, алевролитами, слабосцементированными песчаниками и другими малоабразивными породами.

В породах, где проходка на зубчатые шарошечные долота составляет 5-9 м, а выход их из строя происходит вследствие износа элементов опоры (при незначительном износе вооружения), можно ожидать высокую эффективность работы алмазными долотами. Проходка на одно алмазное долото в этих условиях может быть выше в 50 и более раз, чем на шарошечное долото.В породах, сложенных окремнелыми известняками, сливными и плотными песчаниками, а также другими крепкими высокоабразивными отложениями, бурение алмазными долотами не рекомендуется.В абразивных породах, где зубчатые шарошечные долота изнашиваются преимущественно по вооружению, алмазное бурение нерационально из-за большого расхода алмазов на 1 м проходки.При алмазном бурении должны применяться долота минимально допустимого диаметра, так как величина проходки на алмазное долото мало зависит от его диаметра, в то время как стоимость долота резко возрастает с увеличением его размера.Не рекомендуется совместное использование алмазного долота с расширителем, армированным твердосплавными штырями, во избежание повреждения алмазов сколотыми и выпадающими штырями. В этих случаях следует пересмотреть конструкцию скважины с тем, чтобы не производить дополнительного расширения ее диаметра, или использовать специальные алмазные расширители.Для предотвращения одностороннего износа алмазных долот бурение ими желательно проводить в скважинах с минимальным искривлением ствола.Бурение алмазными долотами по всему разрезу скважин не может быть эффективным. Эффективность алмазного бурения зависит от глубины интервала бурения и соответствия результатов работы алмазных и сравниваемых с ними долот на данной глубине.В зависимости от устойчивости результатов бурения алмазными и сравниваемыми с ними долотами рекомендуются следующие два способа определения границ рационального использования алмазных долот, которыми нужно руководствоваться при решении вопроса о целесообразности применения алмазных долот.1. В период испытаний, когда проходка на алмазное долото колеблется в широких пределах, определяется минимально эффективная проходка на него по интервалам глубины в данных конкретных условиях по формуле

, (6.8)где H – проходка, м; d₁ и d₂ - цена соответственно шарошечных и алмазных долот (алмазные с учетом возврата алмазов), руб.; q – расход талевого каната на долбление, руб.; a - средняя продолжительность одного спуско-подъема, ч; b₁ и b₂ – средняя продолжительность подготовительно- вспомогательных работ при бурении обычными и алмазными долотами в расчетена 1 рейс, ч; n₁ и n₂ - количество рейсов соответственно обычными и алмазными долотами;₁ и ₂ - механическая скорость проходки соответственно шарошечными и алмазными долотами, м/ч; З_в - стоимость 1 ч бурения по затратам, зависимым от времени, руб.; ∆t_рем – разность продолжительности ремонтных работ, ч; ∆Р - разность расхода электроэнергии на спускоподъем-ные операции, кВт∙ч; m - цена одного кВт∙ч электроэнергии, руб..2. При устойчивых результатах бурения алмазными долотами определяется глубина, начиная с которой алмазное бурение эффективно. Для этого подсчитывается себестоимость 1 м проходки алмазными и сравниваемыми с ними долотами. Себестоимость рассчитывается по отдельным интервалам глубины с учетом стратиграфических горизонтов только по затратам, зависящим от применяемого типа долот по формулам ; (6.9) , (6.10)где P₁ и P₂ – расход электроэнергии на спуск и подъем инструмента при применении обычных и алмазных долот, кВт∙ч; t₁ и t₂ - продолжительность ремонтных работ при применении обычных и алмазных долот, ч; N - количество алмазных долот.Для алмазных долот сплошного бурения Р_уд должна быть минимальной (табл. 6.5), а затем увеличена по полученному значению _м.max.