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 6.3

Режимы 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 расчете

на 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.

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 Р_д на алмазное долото необходимо увеличивать с учетом усилия, отжимающим долото от забоя Р_от (кН), возникающим при бурении с повышенным перепадом давления на долоте

Р_от = рS_з, (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; S_з – площадь забоя, м².