7 Расчет рациональных параметров режима бурения

Под параметрами режима вращательного бурения с промывкой подразумевают осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент, частоту его вращения и расход очистного агента. Технико-экономические показатели бурения зависят от правильного выбора совокупности технологических параметров, которые рассчитываются в зависимости от типа бурения (алмазного, твердосплавного, бескернового) и устанавливаются согласно технической характеристике бурового станка и насоса.

Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент определяется по формуле, кН:

Р_oc =poD ,

где рО – удельная нагрузка, кН/м; D –диаметр породоразрушающего инструмента, м.

При бурении 3, 8 и 9 слоя снижается осевая нагрузка на долото – 40%, т.к. породы сильнотрещиноватые и хрупкие.

Частота вращения породоразрушающего инструмента определяется по формуле, об/мин:

где D – наружный диаметр, м; V - окружная скорость, м/с.

Частота вращения также понижается в слоях 3, 8 и 9 на -40% из-за повышенного износа коронок и разрушения керна в сильно трещиноватых, раздробленных породах, увеличении глубины скважины и увеличении затрат мощности на холостое вращение колонны бурильных труб.

Расход промывочной жидкости, подаваемой на забой при колонковом бурении, производится с учетом следующих двух условий очистки скважины от шлама.

1. Из условий эффективной очистки забоя скважины от шлама и охлаждения породоразрушающего инструмента по формуле, л/мин:

Q = K*D,

где D – наружный диаметр коронки, м; K – удельный расход промывочной жидкости, л/мин на 1 м диаметра коронки.

При бурении в трещиноватых породах 3 слоя расход промывочной жидкости увеличивается на 50%.

2. Из условий очистки ствола скважины от шлама и выноса разрушенной породы с забоя на поверхность необходимое количество промывочной жидкости определяется по формуле, л/мин:

Q = 47000*(D²скв-d²тр)*Vв,

где D_СКВ – диаметр скважины, м; d_ТР – наружный диаметр бурильных труб, м; V_В – скорость восходящего потока промывочной жидкости, м/с.

По этой же формуле рассчитывается расход промывочной жидкости при бескерновом бурении.

Все рассчитанные значения параметров режима бурения пород приведены в таблице 3 [14].

Таблица 3 - Параметры режима бурения пород

Номер слоя	Мощность слоя, м			Описание пород (вид полезного ископаемого)		Категория пород по буримости		Диаметр долото, мм		Осевая нагрузка, кН		Частота вращения, об/мин		Расход промывочной жидкости для очистки забоя скважины, л/мин		Расход промывочной жидкости для очистки ствола скважины, л/мин
	от	до	всего
1	0	10	10		Песок		I		\		11,2		136		-		55
2	10	40	30		Глина пучащая		II-III		112		22,4		239		-		54
3	40	120	80		Известняк разрушенный		IV		93		11,16		173		-		26
4	120	220	100		Алевролит		V-VI		93		27,9		288		-		19
5	220	300	80		Песчаник абразивный		IV-V		76		5,32		151		45,6		37
6	300	330	30		Глины монтмориллонитовые		III-IV		76		6,08		251		45,6		37
7	330	400	70		Песчаник с вкрапленностью рудных минералов		VI		59		7,08		486		47,2		11
8	400	450	50		Медно-никелевые жилы		X		59		5,31		486		53,1		44
9	450	500	50		Фельзит		Х-XI		59		8,85		971		29,5		11