Pу<Pк<Pш => предел усталости – минимум давления зуба на породу, при этом многократное нагружение породы приводит к ее обьемному разрушению. С ↑Pд требуется меньше число ударов для обьемного разрушения породы

III – прямолинейный участок, переходящий в горизонтальный

- область эффективного обьемного разрушения

Pк=>Pм; при каждом ударе зубца происходит обьемное разрушение породы с отломом частички

Вывод: для более мягкой породы область разрушения смещается влево, для более твердых – вправо

Породу целесообразно бурить при нагрузках соотв. III зоне или в крайнем случае во II зоне. [II-III] – наиболее выгодный диапазон нагрузок

Ф-ла Федорова

Pд≥αPшFк ; Fк=KпДдS/2 ; Fк=S∑∑lij ; Kп=∑∑lij/(Дд/2) ; Vм=KпPдB

α – κоэф. учит. заб. усл.(0,33-1,59); Fк – площадь контакта зубцов с породой; S – притупление зубцов долота (для нового долота S=1мм); Kп – коэф. перекрытия зубцами забоя скв.; i – номер шарошки, j – номер венца на шарошке, n – число шарошек, m – число венцов на шарошке; в – зависит от твердости породы (1-3)

25-Зависимость Vм от частоты вращения долота

Vм=f(n) ;

РИСУНОК

К росту Vм ведет:

- увеличение числа ударов в ед. времени

- увеличение энергии удара зубца о забой в рез-то роста секорости соударения

Vм=δn; δ – углубление забоя за 1оборот долота

уменьшение δ происх. При n>nкрит, пром. жид-ть не успевает выносить шлам из забоя => образуются шламовые подушки

РИСУНОК

n=nкрит; δ~const ; δ= δo(1-klnn), k – импер. коэф.(зависит от зашламленности забоя и от времени контакта зубца с г/п и от св-в к/п); Vм= δo(1-Klnn)n

РИСУНОК

при tк>to ; h=hmax ; при tк<to ; h<hmax

уменьшается время контакта зубца с породой

dVм/dn= δo(-kn/n+1-knln)=0 ; 1-k=klnn

n=e1/k-1 – maxVм

глины: n~300-400об/мин; карбонаты: n~200-250; абразивные: n~40-50

в мягких породах ↑n приводит к ↑Vм

Vм=kea; 0<a<1; Vм=AnB; B<1(~0.8)

Vм=kPдBna

Увеличение n для достижения ↑Vм более эффективен в мягких г/п, чем в твердых

26-Зависимость Vм от расхода пром. жид-ти. Зависимость Бингхэма.

Vм=f(Q); Pд,n=const

РИСУНОК

I - ↑Q приводит к линейному ↑Vм; с ростом Q улучшаются условия разрушения г/п зубцами долота

II – Qд(достаточное) дальнейший рост Q не приведет к ↑Vм

III – большие скорости течения жид-ти => большие гидр. потери

На очистку забоя от шлама помимо Q влияют:

- расп. промыв. отв. в долоте; схема циркуляции ж-ти на

забое; скорость истечения ж-ти из насадок долота; св-ва ПЖ

РИСУНОК

Q4>Q3>Q2>Q1

I – совершенная очистка забоя

II – несовершенная

III – неудовлетворительная

27-Влияние св-в промывочной жидкости на Vм. Дифференциальное давление на забой

- ↓pбр=↑Vм

- ↑вязкость=↓Vм

- способствует несущей спопобности бур. р-ра; ↓Vм

- фильтрационная способность

- чем ↑, тем ↑Vм

с точки зрения разр. г/п, целесообразно ↓вязкость и ↑водоотдачу бур. р-ра

Vм=f(ΔPдиф) ; ΔPдиф= Pзаб-Pпл ; Pзаб=pбрgh+ΔPкп ; ΔPкп= kpQ2

k – коэф. гидродин. сопрот. в кольц. пр-ве

ΔPдиф= pбр(gh+ kQ2)-Pпл

РИСУНОК

эффект бурения при равновесном давлении может быть достигнут только при бурении проницаемых г/п

↓ ΔPдиф тем ↑, чем ↑проницаемость г/п, время фильтрации бур. р-ра и фильтрационных способностей промыв. ж-ти

28-Влияние параметров режима бурения на стойкость опоры и вооружения шарошечного долота

Стойкость опоры

tопоры=T/Pyдnx ; T, y(1.5), x(0.7) – имперические коэф., завис. от усл. бур., констр. долота, св-в г/п, св-в пром. ж-ти

РИСУНОК

I – зона неэффект. отработки долота

II – зона рациональной отработки долота

III - ???

Стойкость вооружения

tв=aв/Pcдnc1

aв – опред. констр. особ. воор. долота

c, c1 – зависят от св-в г/п, ее абразивности, св-в пром. ж-ти (1≤c,c1≤1.5)

φ=φ(Pд,n,Q); V=Voe-φt

РИСУНОК

φ= φoPqдnq1д ; φo,q,q1 – империч. Коэф

φ=KиPqдωar ; Kи – хар-ка изнашиваемости вооружения долота; a – категория абразивности

q, r – инвариантны к условиям бурения

зубчатые долота (Kи=2.8-8.4; q=1.22; q1=1.2)

штырьевые долота (Kи=3.64-13; q=3.8; q1=0)

Vм=Vo-at-bt2 (1.8≤a≤2.9; 0.2≤b≤0.6; t≤1.5-2.5)

29. Критерии оптимизации режима бурения. Определение оптимального времени работы долота на забое

(Pд, n, Q)опт=minC, maxVр

C=f1(Pд, n, Q) ; Vp=f2(Pд, n, Q)

Этапы поиска оптимального режима

- на стадии проектирования

- оперативная оптимизация режима бурения

- корректировка проектного режима с учетом инф.,

полученной в процессе бурения

в процессе проектирования мы используем инф. полученную при бурении скв. в данном регионе, в аналог. усл., данные по гоелог. разрезу скв., рекомендаций завода-изготовителя бур. инстр., рабочих хар-к забойных двигателей.

2 способа выбора tопт долота на забое:

- графический

tgα=dh/dt=Vм(t)=h(t)/(tопт+tсп+tв)

- аналитический

32. Математические модели процесса мех. бурения

Это ряд зависимостей показателей работы долота от технологических факторов

Требования:

- достаточная степень точности

- легкость ее идентификации, т.е. привязка модели к конкр.

сл. бурения

типы мат. моделей

- интегральная (время не входит)

- дифференциальная (включает время)

- комбинированные

Интегральная модель

H,V=F1(Pд, n, Q, θ)

tопоры=F2(Pд, n, Q, θ)

tв= F3(Pд, n, Q, θ)

Важным явл:

- определение диапазона параметров р.бю, в котором производится поиск оптимального р.б.

РИСУНОК

недостатки:

- для опр. имперических коэф. требуется большой

статистический материал по скв., что затрудняет их

применение в начальный период разбуривания

месторождения

- тех. возможности бур. обор. часто не дают нам реальной

возможности установить опт. параметры режима бурения

подходы к поиску оптимального режима бурения

- поиск опт. режима исходя из взаимодействия долота с г/п, и

далее мы стремимся этот режим реализовать, подбирая

соотв. хар-ки бур. обор.

- поиск опт. режима рацональной работы имеющегося бур.

обор., учитывая забойные хар-ки заб.двиг.

- не следует отождествлять опт. режим бурения с

режимом подвода к долоту max мощности

РИСУНОК

Упрощенный подход

maxVм ; Nд=Mдω ; Mд=Mх+MудPд (РИСУНОК)

Mх – момент х.х., затрачивается на преодоление сил трения о стенки скв.

Mд=πMудPдn/30≤Nmax

При режиме Nmax Pдn=const