Выбор долота pdc в соответствии с механическими свойствами горных пород

Определение возможности бурения заданного интервала долотом PDC

Буровое долото, спущенное в скважину, должно соответствовать твердости и абразивности горных пород разбуриваемого интервала, т.к. каждый тип долота имеет свою область рационального применения. В общем случае область применимости долота задается диапазоном от нижнего до верхнего значений показателя свойств породы. Распределение твердости горных пород в категориях симметрично и не противоречит нормальному закону, а поэтому есть возможность рассматривать только половину диапазона от среднего до его верхнего значения. В бурении принята вероятность оценок, равная 0,95.

В промысловой практике широкое применение находят показатели твердости и абразивности горных пород, выраженные в категориях.

При выборе долота данные о механических свойствах горной породы рассматриваются как вариационные ряды. Необходимо рассчитать среднеарифметическое значения твердости горной породы и ее абразивности в категориях и их среднеквадратические отклонения sг и sа для рассматриваемого интервала бурения. По этим данным рассчитать верхние значения показателей.

Статистические характеристики показателя твердости горных пород в категориях были найдены ранее, поэтому далее рассчитываем статистические параметры показателя абразивности горных пород в категориях.

При наличии кернового материала и результатов его испытания на абразивность нетрудно сделать переход к категориям. Например, по данным испытаний методом изнашивания диска пересчет можно сделать по следующим эмпирическим формулам:

Ак = 12(1 – ехр(-1,146· а210,614)), кат.;

Ак = 12(1 – ехр(-0,554· а250,712)), кат.,

где Ак — абразивность горной породы в категориях.

В формулы подставляем средние и верхние значения а21 и а25.

Расчёт выполняем по обоим формулам и выбираем наибольшее значение Ак.

Выбор долота PDC в соответствии с механическими свойствами горных пород

Далее рассмотрим задачу на примере долот, изготавливаемых ООО НПП Буринтех. В проспектах предприятия содержатся подробные сведения о конструкциях и областях применения долот. На основе этих данных рассчитаны области применимости долот в категориях с заданной вероятностью, приведенные в таблице ниже. Из таблицы видно, что чем больше твердость и абразивность горных пород, тем больше лопастей содержит соответствующее им долото.

Параметры областей применения долот PDC,

изготавливаемых ООО НПП Буринтех

Количество лопастей Твердость горных пород Абразивность горных пород
, кат. Нв, кат. , кат. Ав, кат.
2,5 3,0
3,0 3,5
2,5 3,5
4,0 4,5
5,0 4,5
5,5 5,5
6,5 5,5

На рисунке данные таблицы приведены в виде двух номограмм для выбора долота по твердости (рисунок а) и по абразивности (рисунок б) горной породы.

Для наглядности выбор долота по номограмме рассмотрим на конкретном примере для условного интервала горных пород со следующими статистическими параметрами их механических свойств:

средняя арифметическая твердость горных пород = 5,2 кат.;

верхнее значение твердости Нвг = 6,5 кат;

средняя арифметическая абразивность горных пород = 4,2 кат.;

верхнее значение абразивности Авг = 5,8 кат.

Ключ к номограммам прорисован пунктиром. На оси абсцисс номограммы отложена величина и восстановлен перпендикуляр до пересечения с диагональю. Из точки пересечения проведена горизонтальная прямая до встречи с перпендикуляром, восстановленном из точки с абсциссой Нв = 6,5 кат. Ближайшие к горизонтальной прямой долота (7 и 8 лопастное) возможно перспективны для применения. Но вертикаль Нв = 6,5 кат. не пересекает область применимости 7-и лопастного долота, а поэтому 7-и лопастное долото не перспективно.

Для принятия окончательного решения следует проверить соответствие выбранного долота абразивности горных пород по номограмме на рисунке 5.13,б. Аналогично твердости на оси абсцисс номограммы отложить величину и восстановить перпендикуляр до пересечения с диагональю. Из пересечения провести горизонтальную прямую до пересечения с перпендикуляром, восстановленным из точки Ав = 5,8 кат. Ближайшие к прямой долота перспективны для применения с точки зрения соответствия абразивности породы, т.к. перпендикуляр из точки Ав = 5,8 кат. пересекает области их применимости. Но 4-х и 5-ти лопастные долота не соответствуют твердости горной породы, а поэтому следует принять 7-и лопастное долото как удовлетворяющее и твердости и абразивности горной породы.

Выбор долота pdc в соответствии с механическими свойствами горных пород а

б

Рисунок — Номограммы для выбора долот PDC

бурение PDS долотом


Похожие статьи.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: