Обоснование технологии бурения скважины

Общие положения. Технология и режим бурения.

Технологией любого производства, и бурения в частности, в широком смысле, можно назвать « ряд последовательных выборов и решений, обеспечивающихэффективное выполнение производственного процесса, включающих и выбор технических средств и способов выполнения процесса».

В более узком смысле к технологии бурения относят выбор методов управления процессом бурения и величин параметров процесса. Этому узкому смыслу близко соответствует понятие режим бурения.

Режим бурения - выбор и поддержание рационального сочетания количественныхзначений параметров процесса бурения, определяющих его проведение.

Режим бурения - только рабочее ядро технологии, не охватывает всех её задач и является более узким понятием.

Задачи технологии - обеспечение эффективного, по количественным и качественным показателям, выполнения цели. Для геологоразведочного бурения, это наиболее быстрое и дешевое достижение конечной глубины скважины при обязательном получении качественной и полной геологической информации и проведении скважины по заданной траектории, т.е. достижение максимальной производительности, минимальной себестоимости, при заданном качестве.

Решение задач эффективной технологии достигается путем:

- выбора способа и разновидности бурения;

- выбора вида очистного агента;

- подбора соответствующих технических средств;

- построение рациональной конструкции скважины;

- разработки и осуществления обоснованного режима бурения (при переменных геологических условиях в пределах скважины, для каждого интервала);

- эффективной организацией вспомогательных и сопутствующих операций в бурении.

Правильно выбранный режим бурения в значительной степени определяет эффективность хода процесса бурения.

В зависимости от возможностей и задач выделяют три варианта режима бурения: оптимальный, рациональный и специальный.

- Оптимальный режим – лучшее, с точки зрения выполнения процесса, сочетание параметров, обеспечивающее наилучшие технико-экономические показатели. В определенном смысле термин оптимальный совпадает с понятием - идеальный. К его осуществлению нужно стремиться, но не всегда возможно осуществить.

- Рациональный режим - обеспечивающий наилучшие результаты с учетом реальных возможностей и ограничений.

- Специальный режим – обеспечивающий, в первую очередь, качественное выполнение частной задачи, например, получение кондиционного керна, проведение скважины по заданной траектории и т.п., даже если это достигается в ущерб производительности и себестоимости.

Параметры эффективности технологии бурения.

Выбор величины параметров режима позволяет управлять процессом бурения, добиваясь его эффективности. Для осмысленного грамотного управления процессом и оценки правильности выбора параметров режима бурения и других технологических решений, необходимы количественные оценки эффективности и показатели качества результатов бурения

Технико-экономические показатели бурения.

Параметры эффективности отражают три стороны процесса: производительность, себестоимость и качество.

Производительность бурения формально определяется количеством метров скважины, пробуренных за календарный месяц. Этот показатель называют «коммерческая скорость». Однако, для оперативного управления процессом бурения, оценки уровня организации работ в рейсе и в календарный период, и для оценки и планирования организации буровых работ в целом, вводятся как оперативные, так и обобщенные показатели производительности. Хотя эти показатели не совпадают с физическим определением скорости, они получили названия различных скоростей. Применяют понятия: «механическая», «рейсовая», «техническая», «коммерческая», «цикловая» и «парковая» скорости.

1).Механическая скорость бурения или скорость углубки в той или иной степени отражает физический смысл скорости перемещения забоя или скорости углубления скважины по мере разрушения породы на забое скважины. Применяются три варианта оценки и измерения механической скорости бурения:

- мгновенная механическая скорость – Vмгн. = dh /dt;

- усредненная механическая скорость – Vуср.= Δh/Δt;

- средняя механическая скорость – Vср.= h/t

Мгновенная механическая скорость, хотя и наиболее близко отражает физическую сущность процесса разрушения породы и углубки забоя, но не может быть замерена обычными приборами, поскольку измеряется скорость движения верхнего конца бурового снаряда, на которую накладываются значительные помехи, связанные с колебаниями колонны бурильных труб. Поэтому мгновенную механическую скорость измеряют и фиксируют самопишущими приборами только для научно-исследовательских целей. Пример такой записи на рис. 20 а.

Усредненная механическая скорость бурения или «скорость углубки» хорошо измеряется обычными (инерционными) приборами, достаточно объективно и оперативно отражает скорость углубки скважины, наиболее пригодна для оперативного управления процессом бурения. Рис. 20 б.

Подбирая величины параметров режима бурения, обычно пытаются получить максимальное значение скорости углубки. Однако надо иметь в виду, что иногда стремление к максимуму механической скорости может привести к отрицательному результату за счет быстрого износа резцов, зашламования забоя или других негативных явлений. Для современной технологии бурения характерно устанавливать заданную скорость углубки, определяемую накопленным опытом бурения различными породоразрушающими инструментами в различных горных породах (подробно этот прием рассмотрен в главе -технология алмазного бурения).

Средняя механическая скорость не отражает конкретную величину скорости углубки на каждом этапе бурения в рейсе, т.е. не показывает изменения скорости при смене пород затуплении инструмента, изменения параметров режима и других явлений внутри рейса. Средняя скорость обобщает результат бурения в рейсе и используется для обобщенной оценки эффективности общерейсовых технологических решений (сравнение разных П.Р.И., разных очистных агентов, специальных технических средств, разных технологических приемов и.т.п.). Рис. 20 в.

А.	Б.	В.
Рис. 20

2) Рейсовая скорость бурения (главный показатель эффективности!).

,или

Гдеh_р - углубка за рейс, t_б - времябурения в рейсе, t_всп –время всех вспомогательных операций в рейсе.

Величина рейсовой скорости - V_р наиболее полно и точно отражает эффективность управления процессом бурения. В отличие от V_м, всегда, чем больше V_р тем выше производительность, ниже себестоимость и в, большинстве случаев, и лучше качество.Следовательно, в большинстве случаев задача управления процессом бурения сводится к достижению максимально возможной величины рейсовой скорости, т. е. V_р→max!. Следует отметить, что при бурении, затупляющемся ПРИ или при снижающейся по другим причинам механической скорости в рейсе, V_р. имеет максимум (теоретически он совпадает с моментом, когда V_р. сравняется по величине с V_м. т.е. когда V_р. = V_м). Рис.21а.

При постоянной величине V_м. в рейсе, V_р. растет непрерывно, приближаясь к V_м., рис 21 б.

	Vp

А	Б
Рис. 21

З). Техническая скорость бурения.

м/час.

Где Н_мес. количество метров, пробуренных за месяц - Т_пр. производительное время в месяце, включающее время на все работы по бурению, закреплению скважины, измерениям в скважине, а также, плановопредупредительный ремонт и другие запланированные работы. Исключаются все потери рабочего времени — простои, работы по ликвидации аварий и.т.п.

Техническая скорость бурения используется для оценки и сравнения длительно применяемых технических средств и технологических решений.