Таблица 6.5
D, мм
|
Руд, кН/мм
|
D, мм
|
Руд, кН/мм
|
минимальная
|
максимальная
|
минимальная
|
максимальная
|
158,1
163,5
188,9
|
0,122
0,122
0,132
|
0,38
0,49
0,58
|
214,3
242,1-267,5
293,9
|
0,140
0,144
0,136
|
0,65
0,66
0,68
|
Нагрузку
Рд на алмазное долото необходимо увеличивать с учетом усилия, отжимающим долото от забоя
Рот (кН), возникающим при бурении с повышенным перепадом давления на долоте
Рот =
рSз, (6.11)где – коэффициент, определяемый конструкцией рабочей головки долота, = 0,167 ÷ 0,210 (точное значение для долот с повышенным перепадом давления указывается в паспорте долота);
р – перепад давления, МПа;
Sз – площадь забоя, м
2.
Нагрузку на колонковую бурильную головку ориентировочно можно определить по формуле
Рд =
зkрршFк, (6.12)где
kр – коэффициент, учитывающий характер разрушения породы на забое и прочность рабочих инструментов,
kр = 0,5 0,8 при бурении алмазными бурильными головками,
kр = 0,6 0,9 – твердосплавными и
kр = 0,9 1,0 – шарошечными бурильными головками;
рш и
Fк – см. формулу (6.1).Для практических расчетов площадь контакта (в мм
2) алмазных бурильных головок с забоем можно определить по формуле
Sк = 0,03
dсКт, (6.13)
где 0,03 – коэффициент, характеризующий степень внедрения алмазов при хрупком разрушении породы; Кт – число алмазов на торцевой поверхности алмазной бурильной головки;
dс – средний диаметр алмазов, мм; Sк определяется расчетным путем, исходя из известных размеров резцов с учетом затупления в процессе бурения.При бурении алмазными бурильными головками рекомендуются следующие значения Руд (табл. 6.6).Таблица 6.6
Диаметр
бурильной головки
|
Рекомендуемая осевая нагрузка, кН/см
|
минимальная
|
максимальная
|
141,3/52
157,1/67
188,9/80
214,3/80
|
0,11
0,10
0,11
0,12
|
0,35
0,38
0,42
0,42
|
Оптимальная величина Рд выбирается в процессе рейса путем постепенного ее повышения от минимального значения также, как и при бурении алмазным долотом.Рекомендуемые значения Рд на бурильные головки лопастные и ИСМ приведены ниже.Диаметр, мм ……………………………187,3 212,7Рд, кН………………………………80÷150/60÷100 100÷160/80÷120 Примечание. В числителе - для лопастных бурильных головок, в знаменателе – для бурильных головок ИСМ.Осевые нагрузки на бурильные головки в зависимости от вооружения и характеристик породы приводятся в табл. 6.7.При бурении осевая нагрузка на долото создается частью веса УБТ. Важно использовать УБТ такой длины (
lу, м), чтобы при передаче на долото достаточной
Рд нейтральное сечение находилось в интервале их установки.Таблица 6.7Рекомендуемые нагрузки на бурильные головки, кН
Диаметр бурильной головки, мм
|
Вооружение
|
Породы
|
очень твердые
|
твердые мало-абразивные
|
плотные абразивные
|
трещино-ватые
|
95,5
116,5
138; 142,5
148; 158
186
203
|
Шарошечное
Твердосплавное
Алмазное
Шарошечное
Твердосплавное
Алмазное
Шарошечное
Твердосплавное
Алмазное
Шарошечное
Твердосплавное
Алмазное
Шарошечное
Твердосплавное
Алмазное
Шарошечное
Твердосплавное
Алмазное
|
40-45
-
20-30
55-60
-
45-55
75-80
-
60-65
95-100
-
75-85
130-140
-
100-120
150-160
-
120-140
|
35-40
25-30
18-20
45-50
35-40
30-35
65-70
50-60
45-55
85-95
60-70
55-60
110-120
80-100
80-90
140-150
120-140
100-120
|
30-35
15-27
15-28
45-50
30-40
25-35
60-65
45-55
40-50
75-85
55-65
44-52
95-110
80-95
80-85
130-140
110-120
90-105
|
25-30
18-20
11-12
40-45
25-30
18-24
50-60
35-40
27-35
65-75
40-45
35-40
80-95
60-65
55-60
100-120
70-80
60-70
|
При выборе диаметра УБТ необходимо руководствоваться рациональными соотношениями диаметров долота, УБТ и бурильных труб, обеспечивающими минимум гидравлических сопротивлений при промывке скважины (табл. 6.8).
Таблица 6.8
Рациональные диаметры долота, УБТ и бурильных труб, мм
Долото
|
УБТ
|
Бурильная труба
|
140
145, 151
162, 172
190
214
243
269
295
320
346
370
|
95; 108
108;120
108;120; 133
146
178
178
203
203
203, 254
203, 273
203, 299
|
89
102
114
127
127
168
168
168
168
168
168
|
Пример 6.1. Геологические и физико-механические данные (Т и А) возьмем из табл. 1.14, а также воспользуемся формулами (6.1), (6.2), (6.5) и (6.6).Из табл. 1.14 видно, что геологический разрез скважины представлен пятью пачками пород:I пачка (0 - 280 м) бурится долотами 490С-ЦВ и 349,2С-ЦВ бурильными трубами диаметром 140 мм; II пачка (280-1120 м) – долотами 244,5МСЗ-ГНУ и бурильными трубами диаметром 140 мм; III пачка (1120-1550 м) - долотами 244,5Т-ЦВ и бурильными трубами диаметром 140 мм; IV пачка (1550-2730 м) - долотами 244,5МСЗ-ГНУ и бурильными трубами диаметром 140 мм и V пачка (2730-3460 м) – долотами 151Т-ЦВ бурильными трубами диаметром 89 мм. Значения
рш выбираем из табл. 1.1, а исходные данные для расчета
Fк и
Рд берем из табл. 6.1. Выбираем среднее значение = 1. Все эти данные сведем в табл. 6.9.
Таблица 6.9
Номер пачки
|
Тип долота
|
η
|
δ, 10-3 м
|
рш, МПа
|
I
II
III
IV
V
|
490С-ЦВ
349,2С-ЦВ
244,5 МСЗ-ГНУ
244,5 Т-ЦВ
244,5 МСЗ-ГНУ
151 Т-ЦВ
|
1,21
1,28
1,20
1,20
1,20
1,33
|
1,0
1,50
1,25
1,25
1,25
1,00
|
1000
1500
4000
1500
5000
|
Р е ш е н и е.
I пачка.Fк = м
2.
Рд = 1,0 · 1000 · 3,136 · ∙10
-4 = 0,31 МН;
Руд по рис. 6.1 равна 0,007 МН/см;
n = мин
-1; η
1 из формулы (6.6) равно 1,1 для пород средней крепости; скорость восходящего потока
в.п = 1 м/с; расход Q = =1,1·0,785(0,492 – 0,142) ·1 = 0,204 м3/с 200 дм3/с.Это решение для долота 490С-ЦВ. Для долота 349,2С-ЦВ данные расчета будут следующими: Fк = м2; Рд = 1·1000·3,35·10-4 = 0,34 МН; Руд = 0,007 МН/см; 1 = 1,1; в.п = 1 м/с; n = мин-1; Q = 1,1·0,785(0,34922 – 0,142)·1 = 0,086 м3/с = 86 дм3/с.II пачка.Fк = м2; Рд = 1500·1,83·10-4 = 0,3 МН. Но так как для долота 244,5МСЗ-ГНУ, согласно данным табл.1.5, Рмах.доп = 0,24 МН, то для дальнейшего расчета будем брать эту нагрузку. Руд = 0,003 МН/см, тогда n = мин-1; 1 = =1,25; в.п = 1,4 м/с; Q= 1,25 · 0,785(0,24452 – 0,142) · 1,4 = 0,055 м3/с = 55 дм3/с.III пачка.Fк = м2; Рд = 4000·1,83·10-4 = 0,73 МН. Но для долота 244,5Т-ЦВ максимально допустимая нагрузка равна 0,32 МН, поэтому в расчете будем пользоваться этой нагрузкой. Руд = 0,0085 МН/см; n = мин-1; 1 = 1,55; в.п = 1,4 м/с; Q = 1,15·0,785(0,24452 – 0,142)·1= 0,036 м3/с = 36 дм3/с.IV пачка.Fк = м2; Рд = 1500·1,83·10-4 = 0,3 МН. Но для долота 244,5МСЗ-ГНУ максимально допустимая нагрузка равна 0,24 МН, поэтому в расчете выбираем эту нагрузку. Руд = 0,0085 МН/см; n = мин-1, 1 = 1,55; в.п = 1,4 м/с; Q= 1,25·0,785(0,24452 – 0,142)·1,4 = 0,055 м3/с = 55 дм3/с.