SU1590546A1 - Способ регулировани режимов бурени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике бурени  глубоких скважин. Цель - повышение эффективности бурени  за счет дифференциального использовани  поперечных и продольных колебаний породоразрушающего инструмента. Дл  этого в процессе бурени  регистрируют осевую нагрузку G, частоту вращени  N бурового инструмента и механическую скорость бурени  V м и определ ют зависимость V м от параметров режима бурени  G и N при фиксированном значении одного из них. По результатам бурени  соседних скважин задают максимальное значение рейсовой скорости V р макс, а в ходе бурени  измер ют врем  бурени  и текущее значение рейсовой скорости V р. Выдел ют начало зоны резкого увеличени  V м, а параметры G и N, соответствующие этой зоне, задают в качестве оптимальных. В конце бурени  при V р *98 V р макс выдел ют зону резкого увеличени  V м и выбирают соответствующие ей параметры G и N, при которых достигаетс  равенство текущего и заданного значении рейсовой скорости. Таким образом управление рейсовой скоростью и стоимостью метра проходки в каждом конкретном долблении происходит незасисиом от условий бурени  в соответствии с поставленной задачей. 6 ил.

Description

Изобретение относитс  к области бурени  глубоких скважин, в частности к вращательному бурению, где бурение осуществл етс  вращающимс  породораз- рушающим инструментом (долотом), вход щим в состав бурильного инструмента нар ду с ут желенными бурильными трубами, через которые с усть  скважины передаетс  крут щий момент и буровой раствор дл  .очистки забо  от выбуренной породы.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности бурени  за счет дифференцированного использовани  поперечных и продольных колебаний пот родоразрушающего инструмента.

На фиг. 1 представлена зависимость механической скорости бурени  от частоты вращени  долота, сн той в стендовых услови х при бурении непроницаемой породы в контакте с технической водой с гидростатическим давлением

20 МПа; на фиг. 2 - зависимости механической скорости. V от нагрузки на долото, сн той при бурении скважины в интервале 1А65-1490 м(а) и 1600- 1610 м(б) при частоте вращени  долота 50 об/мин; на фиг. 3 - 5 - варианты зависимостей механической скорости от нагрузки на долото и частоты его вращени  как функции двух переменных G и п в виде поверхности сложной формы V{6,n) с перегибами,обусловленными поперечными и продольными низкочастотными колебани ми долота; на фиг. 6 - проекци  поверхности сложной формы и пересекающа с  с ней плоскость EF, которой принадлежат зоны локального максимума скорости перед первым и вторым перегибами.

Зависимости, представленные на фиг. 1 и 2, свидетельствуют о сложном характере вли ни  нагрузки на долото и частоты его .вращени  на мез аническу скорость, что требует оценки их совместного вли ни . В диапазоне частот, примен емых в роторном бурении, в пределах 200 об/мин отмечаетс  достаточно стабильна  зависимость V(n). Эта зависимость показана кривой АВ (фиг. 3) в виде проекции на плоскость С. Аналогичные зависимости (фиг. 4 и 5) -в виде кривых А ,В , и на плоскост х С, и С. На поверхности сложной формы V (G, п) выделена область резкого возрастани  механической скорости бурени  D (фиг. 3) с ее проекцией и на плоскость Gn, используема  в конце долблени  дл  регулировани  текущего значени  рейсовой скорости . На поверхности сложной формы V (G,n) может быть вьщелена зона локального максимума механической скорости D, непосредственно перед вторым перегиб ом от начала координат и его проекци  ъ{ на плоскость Gn, ко- тора  определ ет область рекомендуемых оптимальных G и п (фиг. 4). Область локального максимума скорости и 2 перед первым от начала координат перегибом поверхности сложной формы, представл ющей V как функцию от G и П, и его проекцию Dj на плоскость Gn (фиг. 5). Проекци  линии пересечени  поверхности сложной формы с плос- 1костью, проход щей через области ло- кального максимума на фиг. 4 и 5 на плоскости V(G) в виде точки F, ука- зьшает на границу по исключению преимущественно продольных колебаний.

Предлагаемый способ реализуетс  следующим образоь.

В начале долблени  в процессе бурени  после приработки долота к забою на минимальном отрезке проходки, обеспечивающем стабильность .-параметров, производ т замеры изменени  механической скорости при изменении, например, нагрузки на долото при посто нной частоте его вращени . Така  операци  производитс  дл  всего диапазона примен емых частот. По результатам строитс  функциональна  зависимость от двух основных переменных в виде поверхности в координатах V (G,n). На этой поверхности вьщел ют зону непосредственно перед первым резким увеличением механической скорости бурени , принима  параметры режимов бурени ,соответствующие этой зоне, в качестве оптимальных .

В ходе бурени  поддерживаютс  параметры режима, обеспечивающие положение вьзд ел енной зоны на поверхности сложной формы V 1сГ,п/. По результатам бурени  соседних скважин или по пре- дьщущему долблению на рассматриваемой скважине определ ют максимальную рейсовую скорость V р разбуривае- мого интервала. В ходе бурени  определ ют врем  с начала долблени  и текущее значение рейсовой скорости. В конце бурени , которое определ етс  по времени бурени  на соседней скваж1«е, времени бурени  на соседней скважине, или по предьщущему долблению, текущее значение рейсовой скорости V р сравниваетс  с заданным ее максимальным значением ,c и, если Vp Vp на зависимости V (G, n) выдел ют зону резкого увеличени  механической скорости с переходом на режим, соответствующую этой зоне, что обеспечивает равенство текущей рейсовой скорости и заданным ее максимальным значени м.

В общем случае способ регулировани  режимов бурени  используют в зависимости от поставленной перед бурением задачи, выбира  при этом область на V {G,n), и по проекции на плос- кость Gn определ ют конкретные величины нагрузки на долото и частоты вращени . Дл  максимальной сохранности долота от продольных и поперечных колебаний используют область D/i (фиг. 5) и параметры G,n, принадлежащие проекции этой области D. Дл  максимальной сохранности долота

от продольных колебаний при задавленных поперечных колебани х используют область и, (фиг. 4), нагрузку на долото и частоту вращени  в области I). Дл  исключени  продольных колебаний долота используют зону F (фиг.6) При сохранности долота от продольных колебаний дл  регулировани  рейсовой скорости, например, если по текущему значению рейсовой скорости при посто нной механической скорости необходимо прекратить бурение, увеличивают механическую скорость, в ущерб долота , переходом в зону D (фиг. 3) с поддержанием G и п в области D .

Использование предлагаемого способа регулировани  режимов бурени  дает возможность управл ть рейсовой скоростью и стоимостью метра проходки в каждом конкретном долблении независимо от условий бурени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ регулировани  режимов бурени , основанный на .регистрации осевой нагрузки, частоты вращени  бурового

   Кл//

   инструмента и механической скорости бурени  и определении зависимости механической скорости от параметров режима бурени  осевой нагрузки и частоты вращегш  при фиксированном значении одного из них, отличающийс  тем, что, с целью певьппенш: эффективности бурени  за счет дифференцированного использовани  поперечных и продольных колебаний породораз- рушающего инструмента, задают максит:1 мальное значение рейсовой скорости Арм ке измер ют врем  бурени  и определ ют текущее значение рейсовой скорости VP, при этом вьщел ют начало зоны первого резкого увеличени  механической скорости бурени , а параметры режимов бурени , соответствующие

   этой зоне, задают в качестве оптимальных , причем в конце бурени  в случае VP Vp (кс выдел ют зону резкого увеличени  механической скорости бурени  и выбирают соответствующие ей параметры режима бурени , при которых достигаетс  равенство текущего и заданного значений рейсовой скорости.

   ft

   3 2 1 О

   X

   2ffO UOO 600800

   fpae. 1/7, о51мин

   &,тс

   5 10 15 го 25

   Фиг.З

   Ч/r/v

   О 5 10 15 20 25 фиг. Ц.

   го

   V,/f/v

   о - 10 S го 25

   фигВ