12.3. Параметры режима бурения

При использовании однослойных коронок большинство буровиков обычно выбирают скорость вращения (об/мин) и нагрузку на коронку, а затем регулируют подачу колонны на забой, сохраняя выбранную нагрузку при бурении в изменяющихся по твердости породах.

Как правило, импрегнированные коронки требуют более высоких скоростей вращения для достижения скорости углубки, сопоставимой с однослойными коронками. Это объясняется тем, что выступ алмазов из матрицы импрегнированной коронки меньше и соответственно, меньше углубка за 1 оборот коронки.

При использовании импрегнированных коронок компания "Борт Лонгир" рекомендует абсолютно другой подход, при котором механическая скорость бурения контролируется в очень узком диапазоне заданных об/мин, а нагрузка на коронку имеет второстепенное значение. Этот метод бурения известен как метод постоянства скорости вращения снаряда об/см (число оборотов коронки на 1 см углубки).

Индекс об/см очень важен для максимального продления срока службы коронки, хорошей производительности и снижения стоимости буровых работ.

Чтобы рассчитать индекс об/см разделите скорость вращения коронки (об/мин) на скорость углубки (см/мин), например:

800 об/мин : 10 см/мин = 80 об/см

Идеальная цель - сохранение этого индекса при бурении в диапазоне 80 - 100 об/см.

Если выбор серии коронки соответствует породе, то бурение должно идти ровно и интенсивность износа коронки будет примерно одинаковой в течение всего срока ее службы.

Если показатель об/см ниже рекомендованного минимума - 80 об/см, то коронка будет быстро изнашиваться и вам придется либо увеличить скорость вращения (об/мин), либо снизить механическую скорость бурения, уменьшив нагрузку на коронку. Если свойства породы или ограничения по бурению не позволяют вам осуществить это, то нужно перейти на коронку с меньшим серийным номером, например, с серии 9 на серию 7.

Если показатель об/см гораздо выше рекомендуемого максимума - 100 об/см, то алмазы в коронке могут быть изолироаны и углубка может прекратиться или значительно снизиться. Тогда нужно уменьшись частоту вращения (об/мин) или увеличить механическую скорость бурения, повысив нагрузку на коронку. Если эти показатели невозможно изменить, то нужно перейти на коронку более высоким серийным номером, например, с серии 2 на серию 6.

Термин "заполирование" используется для описания состояния, когда алмазы на торце коронки не выступают из матрицы и не режут породу. Проходка, естественно, останавливается и возникает необходимость "заточки" коронки. Во избежание заполирования крайне важно, чтобы коронка постоянно врезалась в породу.

Хотя выше подчеркивалось, что нагрузка на коронку является второстепенным фактором при бурении импрегнированными коронками, в некоторых обстоятельствах этот фактор может стать очень важным, например, когда первоочередное значение имеет контроль за искривлением скважины и бурение в связи с этим необходимо вести при пониженных нагрузках. В таких случаях использовать более высокий серийный номер коронки по сравнению с рекомендуемым и соблюдать определенную осторожность в отношении механической скорости бурения. При этом уменьшается искривление скважины за счет некоторого увеличения затрат на коронки с более высоким серийным номером.

Если для бурения требуется очень высокая нагрузка на коронку, то следует перейти на коронку с более высоким номером серии. При этом обычно снижаются требования по нагрузке на коронку с сохранением приемлемой механической скорости бурения.

Для комплекса NQ ориентировочная нагрузка на импрегнированную коронку находится в пределах 1100 - 2700 кгс. Если вы превышаете максимальную нагрузку, то можно ожидать искривления скважины, быстрого износа колонковых наборов и бурильных труб и даже их поломок (обрывов) в скважине.

Рекомендуемое ориентировочное количество подаваемой в скважину промывочной жидкости при бурении импрегнированными коронками комплексом NQ находится в пределах 30-45 л/мин. Если бурение ведется на максимально рекомендуемом расходе жидкости, при котором происходит износ коронки и возникла необходимость заточки коронки, требуется уменьшить производительность насоса. При этом мелкий шлам изнашивает матрицу и оголяет алмазы. Если это не помогает, нужно перейти на коронку с более высоким номером серии (например, с серии 6 на серию 7).

Диапазоны режимных параметров, рекомендуемых различными инструкциями компании «Борт Лонгир», несколько отличаются.

Так, руководством по применению алмазного инструмента (издание четвертое 1997 г.) для импрегнированных коронок NQ рекомендуются следующие режимные параметры (табл. 12.1).

Таблица 12.1

В паспортах на буровые коронки: для импрегнированных коронок NQ рекомендуются следующие режимные параметры, представленные в табл. 12.2.

Таблица 12.2

В этих рекомендациях режимные параметры увязаны с твердостью пород.

Режимы бурения импрегнированными коронками комплексов BQ, NQ и HQ приведены выше (табл. 12.2).

При осмотре поднятых из скважины импрегнированных коронок можно узнать о процессе бурения. По виду износа, возможно определить причину такого износа и меры по устранению этих причин.

Обычно импрегнированная коронка выбраковывается после полной ее отработки. Первый показатель того, что коронка приближается к нормальной выбраковке - это увеличение или резкий скачок давления насоса из-за уменьшения глубины торцевых каналов.

В идеале импрегнированная коронка должна бурить ровно с одинаковой скоростью износа матрицы и алмазов.

Если по каким-либо причинам произошло заполирование коронки, то необходимо обнажить поверхность матрицы, чтобы вскрыть новые алмазы. Обычно это достигается уменьшением скорости вращения (об/мин) в 2-3 раза и поддерживанием постоянной скорости углубки за счет увеличения давления на коронку. Через 1-3 см бурения на таких режимах происходит обнажение алмазов. В этом случае следует сразу же уменьшить давление на коронку и увеличить обороты вращателя до рекомендуемой величины об/см. Если приходится повторно повторять эту процедуру, то рекомендуется перейти на коронку с более высоким номером серии.

Для заточки коронок вне скважины рекомендуется пескоструйный метод при помощи твердого абразива.

Примечания:

1. По возможности следует избегать заточек коронки, так как это искусственно укорачивает срок ее использования.

2. Если коронку нужно постоянно затачивать, то необходимо перейти на коронку с более высоким номером серии.

3. Для заточки импрегнированных коронок компании «Борт Лонгир», ни при каких условиях нельзя пользоваться кислотами.

4. Для заточки компания «Борт Лонгир» не рекомендует выключать промывку при бурении и ждать, когда коронка начнет "врезаться" (это неминуемо приведет к прижогу коронки. Руководство по применению алмазного инструмента (издание четвертое, 1997 г., Канада. Правила бурения интегрированных коронок).

Параметры технологических режимов компания Atlfs Copco ркомендует принимать следующие значения табл. 12.3 и 12.4.

Таблица 12.3

В этих рекомендациях режимные параметры увязаны с твердостью пород

Таблица 12.4

Бурение в России буровыми установками Boart Longyear с рекомендуемыми технологическими режимами показывает высокие показатели. Механическая скорость бурения оказывается в 2 – 3 раза выше отечественных.