Структура цикла строительства скважины

Пример: На 1 см диаметра долота передается мощность до 5-10 кВт, статическая осевая нагрузка – 10-15 кН (1-1,5 тс), динамическая нагрузка может превышать статическую в 1,5-2 раза.

Элементы долот, работающих в таких сложных условиях (крутящий момент, динамическая и статическая нагрузка), испытывают все виды напряжений, порой достигающих предела текучести и прочности материала. Реализуемая механическая энергия в узлах трения долот почти полностью переходит в тепловую и приводит к разогреву поверхностных слоев долот (элементов вооружения и опор) до 800-1000 ^оС. Кроме динамических, статических нагрузок и высоких температур долото при работе на забое постоянно испытывает воздействие абразивной и коррозионной активности среды (разрушаемая горная порода, шлам, буровой раствор с химическими реагентами, минерализованные пластовые воды, новообразования в растворах, появляющиеся под действием температуры, давлений и активации химических процессов), повышенные пластовые давления (до 100 МПа) и температуры (до 250 ^оС). Все это говорит о том, что долото на забое работает в необыкновенно жестких условиях при полном отсутствии контроля за его состоянием (только опыт бурильщика). Это обусловливает необходимость соблюдения ряда основных принципов их отработки:

- четкое согласование диаметров долот, бурильных труб, забойных двигателей с внутренними диаметрами обсадных колонн и их нормативными отклонениями;

- отклонения по диаметру не должны превышать допустимых пределов (0,5-2 мм) с учетом взаимозаменяемости, допустимых величин износа;

- режимы отработки долота должны соответствовать паспортным требованиям;

- учитывая то, что главный показатель, характеризующий эффективность работы долота – механическая скорость бурения - V_мех = N_д/AF_з, (где N_д - реализуемая мощность на забое, Вт; A – удельная энергоемкость разрушения горной породы, Дж/м²; F_з – площадь горизонтальной проекции забоя, м²) следует при отработке иметь гамму долот (для выбора оптимального для данных конкретных условий) различной конструкции;

- для повышения эффективности разрушения горной породы следует подбирать конструкцию долота, обеспечивающую наименьшую удельную энергоемкость разрушения горной породы и наибольшую долговечность работы долота.

Долговечность долота и его элементов зависит от совершенства его конструкции, качества изготовления, условий и режима отработки, свойств материала (усталостной прочности, ударной вязкости, теплостойкости, износостойкости и др.). Долговечность долота обеспечивается совершенством конструкции системы смазки, охлаждения и герметизации опор, совершенством системы промывки, обеспечивающей эффективную очистку забоя скважины (зоны работы долота) от остатков выбуренных пород – шламов.

Таким образом, конструкция долот должна обеспечить: максимальную механическую скорость проходки на долото, формирование ствола скважины цилиндрической формы с сохранением диаметра, исключить заклинивание и поломку при СПО и т.д.