Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор работ, посвященных изучению эффективности режущего воздействия на породу и пути решения задач, из cовременного состояния изученности данного вопроса 9
2. Экспериментальное исследование эффективности одиничного акта воздействия породоразрущающих элементов на породу при различном сочетании вдавливания с резанием 21
2.1. Описание установок, методика проведения экспериментов и выбор образцов пород для исследований 21
2.2. Изучение эффективности разрушения горных пород резанием с учетом их свойств 24
2.3. Исследование закономерностей износа поро-доразрушакщих элементов при режущем воздействии на породу 31
2.4. Анализ и обсуждение результатов экспериментальных исследований с целью предварительной оценки эффективности режущего воздействия 41
3. Вероятностно анализ процесса изнашивания, оценка надежности и долговечности долот режущего типа 48
3.1. Систематизация отказов, возникающих в долотах режущего типа в соответствии с классификацией, существующей в теории надежности... 49
3.2. Формирование отказов,возникающих в результате износа долот режущего типа при разрушении пород с различными физико-механическими свойствами 52
3.3. Определение допустимых значений износа по основным изнашивающимся узлам долот исти-рающе-режущего типа 65
3.4. Прогнозирование сроков службы долот режущего типа 72
4. Прогнозирование показателей бурения скважин долотами режущего типа с целью их выбора в соответствии со свойствами горных пород 96
4.1. Прогнозирование показателей свойств гор ных пород на базе априорной геологичес кой информации 98
4.2. Расчленение геологического разреза пло щади на пачки, однородные по твердости, сплошности и абразивности горных пород 102
4.3. Сбор и обработка промысловой информации 105
4.4. Выбор критериев для оценки технико-экономических показателей и определение влияния на их величину главнейших факторов 107
4.5. Выбор рациональных типов долот по результатам расчета и прогнозирования показателей бурения 115
5. Практическое использование результатов иссле дований по выбору и рациональной отработке долот режущего типа 122
5.1. Разработка "Временной инструкции по рациональному использованию долот режущего типа с учетом результатов классификации геологического разреза скважин по свойствам горных пород 122
5.2. Испытание и внедрение предложений по выбору долот режущего типа Основные выводы и рекомендацж 127
Литература 129
Приложение 142
- Изучение эффективности разрушения горных пород резанием с учетом их свойств
- Формирование отказов,возникающих в результате износа долот режущего типа при разрушении пород с различными физико-механическими свойствами
- Расчленение геологического разреза пло щади на пачки, однородные по твердости, сплошности и абразивности горных пород
- Испытание и внедрение предложений по выбору долот режущего типа Основные выводы и рекомендацж
Введение к работе
В основных направлениях экономического и социального развития •СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года, принятых ИЛ съездом КПСС, предусмотрено улучшение технико-экономических показателей буровых работ за счет ускоренного технического перевооружения, дальнейшего совершенствования технологии и организации их. Решение этих задач требует разработки и внедрения различных мероприятий, в том числе тщательного изучения работы инструмента и его правильного использования.
В различных нефтяных и газовых районах страны наиболее распространенным породоразрушавдим инструментом является шарошечное долото. Однако в некоторых условиях, в частности, условиях Азербайджана, разрезы площадей сложены, в основном, упруго-пластичными и высокопластичными породами. В этих условиях одним из путей повышения показателей бурения является применение долот режущего типа, так как, как показывают исследования, для разрушения пород указанной категории наиболее эффективным видом воздействия является режущий. Эффективность эксплуатации долот любого типа, в том числе и режущего, существенным образом зависит от соответствия конструкций долота свойствам разбуриваемых пород, правильной оценки сроков службы с учетом процесса изнашивания в контакте с различными породами. Поэтому выбор долот режущего типа и оценка сроков их службы должны быть увязаны с физико-механическими свойствами и абразивностыо горных пород.
В исследованиях последних лет изучение процесса бурения скважин и разработку различных мероприятий, направленных на оптимизацию выбора долот и их эксплуатацию, предлагается вести с помощью математических моделей. Однако, будучи полезными для выбора шарошечных долот и режимов их отработки, эти модели не обеспечивают эффективного решения вопросов, связанных с выбором и рациональным использованием долот режущего типа, так как бурение последними будет описываться соотношениями, объективно отличными от разработанных для трехшарошечных долот, если даже эти соотношения будут похожими.
Изучение разрушающей способности и характера изнашивания долот режущего типа в породах с различными свойствами, привлечение соответствущих методов обработки и использования информации для оптимизации выбора и отработки долот позволят определить новый подход к решению указанных задач, отличающийся созданием моделей, основанных на совместном использовании геологической, технической и технологической информации. Построенная для указанных целей модель должна уточниться для конкретных условий, так как до настоящего времени еще нет единого мнения по вопросу влияния отдельных режимных параметров и показателей свойств горных пород на показатели бурения долотами режущего типа. Из вышеизложенного становится ясным, что проблема разработки мероприятий по рациональному выбору и использованию долот режущего типа сохраняет свою актуальность до настоящего времени. С появлением новых конструкций долот режущего типа этот вопрос приобретает все больший интерес.
Цель работы. Разработка научно-обоснованных рекомендаций для оценки, прогнозирования и повышения показателей работы долот режущего типа на основе данных о свойствах горных пород.
Основные задачи исследований:
- исследование эффективности единичного акта режущего воздействия породоразрушающих элементов на породу при различном сочетании вдавливания с резанием;
- вероятностный анализ процесса изнашивания, оценка надежности и долговечности долот режущего типа с учетом условий их отработки;
- построение статистической модели прогнозирования механической скорости проходки;
- разработки алгоритма программы выбора долот режущего типа.
Методы решения поставленных задач.
Дтш решения поставленных задач были использованы:
- методика рационального планирования экспериментов при лабораторных исследованиях эффективности единичного акта режущего воздействия;
- вероятностно-статистические методы анализа и обработки результатов опытов и фактической промысловой информации, а также разграничения геологических объектов по комплексу признаков;
- методы анализа случайных процессов, теорий надежности и массового обслуживания при изучении характера изнашивания долот, оценке их надежности и долговечности;
- метод "случайного поиска" при построении статистических моделей и теория расплывчатых множеств при выборе рациональных типов долот.
Решение поставленных задач производилось с применением вычислительной техники. Научная новизна:
- экспериментально изучено влияние характера воздействия на горные породы на эффективность их разрушения и износ породораз-рушавдих элементов; дано обоснование основных принципов эффективного выбора долот режущего типа;
- на основе вероятностно-статистического анализа характера изнашивания построена модель надежности долот ИСМ;
- предложен метод расчета сроков службы долот ИСМ как в од - 7 -нородных, так и переменных условиях отработки;
- разработана методика определения интервалов рационального применения долот режущего типа, основанная на совместном использовании геологической, технической, технологической информации.
Практическая полезность и реализация результатов работы.
Оценка надежности долот ЙСМ позволила определить их стойкость при наличии информации о твердости и абразивности горных пород разреза, что дает возможность предотвратить окончательный выход из строя, сохранив возможность своевременного восстановления.
По результатам исследований составлена программа, реализация которой дает возможность на базе информации о свойствах горных пород, а также сведений об отработке долот прогнозировать механическую скорость и стоимость метра проходки различными долотами режущего типа при разных режимах бурения и отобрать из всей совокупности наилучшее сочетание типа долота и режимов бурения в породах рассматриваемой пачки, границы которой определяются также согласно настоящей программе.
Рекомендации по выбору рациональных типов долот реализованы при бурении скважин на площадях Мурадханлы (скв.224,85,89) и Кюровдаг (скв.109,1029,994,1024). Экономический эффект, обусловленный сокращением времени строительства скважин и увеличением проходки на долото, составил 237,72 тыс.рублей в год.
Результаты работы вошли во "Временную инструкцию по рациональному использованию долот режущего типа с учетом результатов классификации геологического разреза скважин по свойствам горных пород".
Апробация работ. Основные материалы по диссертационной работе доложены на заседаниях Ученого Совета Института проблем глубинных нефтегазовых месторождений АН Азерб.ССР в 1975-1982 гг.
Всесоюзной конференции "Разрушение горных пород при бурении скважин" в 1978г. в г.Уфе, П конференции молодых специалистов ВПО "Каспморнефтегазпром" в 1980г. в г.Баку, на заседании секции бурения АзНИПИнефть в 1980г., на коллоквиуме при лаборатории исследований физико-механических свойств горных пород ЕНИИБТ в 1980г., на Ш Всесоюзной конференции "Разрушение горных пород при бурении скважин" в 1982г. в г.Уфе, на Ш Всесоюзной конференции "Динамика, прочность и надежность нефтепромыслового оборудования" в 1983г. в г.Баку.
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 117 страниц машинописного текста, 13 иллюстраций, 17 таблиц и 2 приложения на 35 страницах.
Список литературы включает 120 наименований. Общий объем работы составляет 170 страниц.
Изучение эффективности разрушения горных пород резанием с учетом их свойств
Опыты проводились до первого скачка разрушения. При этом фиксировались: объем зоны разрушения, удельная нагрузка, глубина зоны разрушения, удельная объемная работа разрушения.
Результаты сведены в таблицу 2.1 . С целью получения достоверных результатов однотипные опыты повторялись. Количество повторных опытов в данном случае и в последующем устанавливалось с помощью процедуры последовательного анализа Вальда /28,70,71/.
При этом проводилось заведомо заниженное количество опытов (в данном случае равное трем), определялось среднее значение и среднеквадратичное отклонение. Затем проводилось последовательно по одному опыту при тех же условиях и кшкдыи раз определялась точность. Исходя из результатов предварительных опытов определялись средние значения объема зоны разрушения, одно из которых должно быть принято как действительное значение объема зоны разрушения, т.е. в данном случае имеются две альтернативные гипотезы, одна из которых должна быть принята. В литературе с достаточной полнотой приводится описание этого метода, применение показывается на конкретных примерах /70,71/.
Применение последовательного анализа позволило сократитьколичество повторных опытов примерно в 2-3 раза по сравнению с - -отражены в работе /116/. Для испытаний используются образцы горных пород с плоско-параллельными тонкошлифованными (до 0,05 мм) поверхностями высотой не более 70 мм.
Для проведения испытаний с различных площадей Азербайджана были отобраны образцы пород,.
При подборе образцов горных пород для этой цели были приняты во внимание следующие основные требования:- необходимо охватить исследованиями большинство типов горных пород, слагающих разрезы основных нефтяных районов;- объем пород должен быть достаточно большим, чтобы имелась возможность обеспечить проведение всех намеченных схем механических испытаний;- в пределах данного объема порода должна быть достаточно однородной по минералогическому составу и структуре основной массы и цементирующего материала.
Для каждой схемы проведения испытаний определялось количество повторных опытов, необходимость чего обусловлена неоднородностью горных пород, а также разнообразием условий проведения испытаний.
Как уже отмечалось, любой тип долот, в том числе и долота режущего типа, могут быть эффективны, если правильно будут выбраны, т.е. в соответствии со свойствами горных пород. Прежде чем оценить эффективность режущего воздействия, необходимо предварительно установить, для каких именно пород это воздействие будет эффективным. Здесь важно определить, с каким показателем свойств горных пород увязывается вывод об эффективности того или иного воздействия. С этой целью на установке ИРПБ-3 была -традиционным методом при сохранении той же заданной точности. Это очень важно при исследовании свойств горных пород, когда мы не располагаем большим количеством однородного кернового материала.
Расчеты показали, что при проведении наших исследований необходимо и достаточно повторять однотипные опыты от четырех до семи раз (табл.1 приложения I).
Опыты, как было отмечено, проводились на установке ИРББ-3 при вертикальном вдавливании и внедрении с перемещением индентора в виде цилиндрического штампа с плоским основанием.
Путем увеличения параметра АСе за счет увеличения горизонтального перемещения производилось режущее воздействие на породу. Опыты показали, что при первом скачке как. при атмосферных условиях, так и при действии гидростатического давления, с увеличением параметра глубина и объем зоны разрушения, а также удельная контактная нагрузка уменьшаются. Исследования, проведенные во ВНИИБТ на приборе УМГП-3 в атмосферных условиях показали, что снижение указанных показателей происходит по экспоненциальному закону с интенсивностью, зависящей от твердости пород по ГОСТ 12288-66 /14,25/.
Характер воздействия на породу и механические свойства горных пород значительно влияют на энергетику процесса разрушения.
Так, например, с увеличением твердости пород затраты энергии на разрушение породы возрастают, или же для разрушения пород, имеющих одинаковую твердость, но различную пластичность, требуются различные затраты энергии: с увеличением пластичности затраты энергии при одном и том же виде воздействия на породу (дробящее, режуще-скалывающее и др.) возрастают. В то же время пластичные породы наиболее эффективно, как известно, разрушаются резанием.
В работе /25/ отмечается, что характер изменения удельной объемной работы разрушения в зависимости от кинематического параметра - -хорошо увязывается и объясняется пластичностью пород.
Поэтому прежде чем перейти к. работе долота и выяснить, для каких пород лучше выбрать тот или иной тип долота, необходимо предварительно установить, при какой пластичности (по коэффициенту пластичности) пород режущее воздействие окажется эффективным, а при какой - нет. То есть цель в данном случае заключается в предварительной оценке взаимного соответствия породы и характера воздействия на нее.
С этой целью согласно приведенным в таблице 2.1 значениям удельной объемной работы разрушения для разных пород построены графики. В отличие от работы /25/, как видно из таблицы, данные о разрушаемости горных пород получены как при атмосферных условиях, так и при действии гидростатического давления. Кроме того, для исследований были подобраны породы таким образом, чтобы они охватывали как. можно больший диапазон по значению коэффициента пластичности.
На рисунке 2.2 показана зависимость удельной объемной работы разрушения от кинематического параметра /Cg для пород с различной характеристикой механических свойств, откуда прослеживается существенная разница во влиянии характера воздействия на эффективность разрушения пород.
Эти данные подтверждают тот факт, что не для всех пород резание эффективно.Как видно из графиков, изображенных на рис.2.2 и результатов, приведенных в таблице 2.1 , удельная объемная работа для разных пород по-разному изменяется в зависимости от параметра ACg .
При этом результаты хорошо увязываются с коэффициентом пластичности горных пород: для пород с коэффициентом пластичности до 2 удельная объемная работа растет с увеличением Kg , при коэффициенте пластичности 2-2,5 уменьшается или увеличивается незначи
Формирование отказов,возникающих в результате износа долот режущего типа при разрушении пород с различными физико-механическими свойствами
Как отмечается в шструкпиях по использованию долот типа ИСМглубина образующейся на рабочей поверхности кольцевой выработкине должна превышать 10 мм, потеря диаметра 4 мм, а вставки из сверхтвердого материала не должны выступать более чем на половину высоты /35,36/. Все эти дефекты, постепенно увеличиваясь, оказывают влияние на работоспособность долота, приводя к отказам.
В данном случае имеется в виду, что отказ долота произойдет в случае, если величина износа хотя бы по одному из перечисленных участков достигнет критического значения. В зависимости от характера решаемой задачи в качестве выходных параметров, характеризующих степень износа, обычно принимаются величина линейного или объемного износа.
Опыт отработки долот ИСМ показывает, что если своевременно прекратить их отработку, представляется возможным их восстановление, после чего они способны работать еще длительное время. Как. показывают работы по восстановлению долот ИСМ, проведенные ЙПГНГМ АН Азерб.ССР совместно с Приморским МУРБ, после ремонта эти долота восстанавливают свой ресурс на 70-80%.
Проведение таких работ оказалось экономически выгодным: экономия вследствие величения проходки на долото оказалась намного выше средств, затраченных на ремонт долот.Очень важно установить рациональное время работы долота на забое при разбуривании пород с определенными физико-механическими свойствами и абразивностью в целях сохранения долота от полного разрушения. Поэтому в данном случае под отказом имеется в виду не полный выход долота из строя, а достижение каким-либо из изнашивающихся участков заранее установленной допустимой величины износа. Такой подход к решению задачи о сроке службы долот дает возможность предотвратить полный их выход из строя.
Однако прежде чем перейти к рассмотрению вопроса о сроке службы долот, необходимо проанализировать процесс формирования постепенных отказов, т.е. отказов, возникающих вследствие износа.
Анализ показывает, что лрш исследовании формирования отказов - -долот целесообразно брать в качестве показателя износа величину относительного линейного износа с учетом допустимых значений. В таком случае износ по диаметру определится какглубина кольцевой ступенчатой выработкиВ приведенных выражениях А и D соответственно диаметр нового и изношенного долота, мм; L - глубина кольцевой выработки на рабочей поверхности долота, мм.
Таким образом, состояние отказа соответствует значению относительных показателей износа, равному единице.
Формирование параметрических отказов долот истирающе-режуще-го типа связано с вышеуказанными величинами, а если учесть, что замеры, связанные с их определением, не представляют больших трудностей, то доступность величин относительного износа станет очевидной.
Для анализа отказов и связанной с ними надежности было подвергнуто осмотру большое количество долот, производились измерения диаметра и глубины кольцевой выработки, образовавшейся на рабочей поверхности долота. При этом каждый из названных видов износа рассматривался в отдельности в зависимости от времени работы долота. Данный материал дополнялся результатами осмотра, отраженными в соответствующих актах, составленных в УБР, где также фиксировались величины износа, время работы, интервал и режимы отработки долот. Информация собиралась по данным Сангачальского МУБР, Приморского МУРБ, МУРБ "Булла-море" и Али-Байрамлинского УБР. Величины износа долот ИСМ-267 по диаметру определялись аналитически через длину окружности .Величина приращений износа по диаметру приводится в таблице 3 приложения I, где даны результаты замеров приращений износа пяти групп долот (пять реализаций) через интервалы времени, показанные на рис.3.2.
Глубина кольцевой выработки замерялась с помощью индикатора, установленного на штативе так, как это показано на рисунке 3.1. При этом замеры проводились в нескольких точках по контуру выработки, и результат осреднялся. Величины приращений глубины кольцевой выработки приведены в таблице 4 приложения I.
Как показывают исследования, износ долот режущего типа как случайный процесс, характеризуется тем, что величины потери диаметра и глубины кольцевой выработки являются монотонно возрастающей случайной функцией времени /38/.
Задача в данном случае сводится к тому, чтобы наблюдая (путем измерений) за ходом процесса изнашивания за определенные промежутки времени, оценить вид и параметры распределений времени безотказной работы долота. В связи с этим по результатам измерений и их сверки с данными о времени и режимах работы долот, отмеченными в соответствующих документах, отражающих процесс отработки долот ИСМ, были построены графики изменения относительного износа во времени (рис.3:2 и 3.3). Как. видно из рисунков, кривые износа переплетаются. Такого характера случайный процесс называется процессом с сильным перемешиванием /38,39/. Процессы изнашивания с сильным перемешиванием, видимо, должны быть наиболее характерны для бурового инструмента режущего типа, когда приращения линейного износа являются следствием не только чисто абразивного износа, но и усталостного, а также выкрашивания твердого сплава при встрече с крепкими включениями, .гидроабразивного износа /39/.Для подтверждения принятой на основании механизма износа долот гипотезы о сильном перемешивании процесса рассчитывается нор
Расчленение геологического разреза пло щади на пачки, однородные по твердости, сплошности и абразивности горных пород
При прогнозировании технико-экономических показателей бурения необходимо располагать информацией о влиянии технико-технологических факторов, установление чего возможно при условии однородности по свойствам горных пород рассматриваемого интервала. С целью более качественного и глубокого анализа промысловой информации о работе долот и получения достоверных данных для проектирования и оптимизации процесса бурения необходимо производить классификацию разреза по свойствам горных пород. Классификация разреза по свойствам горных пород является традиционной формой для установления взаимосвязи геологической, технико-технологической и нормативной информации /18,58,81,115/. В настоящее время получившие широкое применение математические методы, средства сбора и накопления информации позволяют путем совершенствования классификации пород научно обосновать принятие тех или иных решений по выбору породоразрушающего инструмента и режимов его от - -работки с учетом изменений свойств горных пород по разрезу исследуемой площади (блока). В геологии практикуется применение для расчленения разреза различных критериев /32,87/. Разделение пород на однородные интервалы по показателям механических свойств не имеет принципиального отличия от аналогичных классификационных геологических задач. Если рассматриваемые признаки принять независимыми по разрезу скважины и допустить равенство их дисперсий в однородных пачках, то можно использовать многомерный критерий Д.А.Родионова /87/.
Согласно данному методу рассматривается гипотеза об однородности разреза по твердости, сплошности и абразивности. С глубиной сплошность и твердость увеличиваются, изменяется по разрезу также и состав пород, что и находит свое отражение в изменении абразивности, поэтому альтернативное утверждение заключается в нарушении однородности разреза. В таком случае статистическим аналогом данного утверждения будет множество альтернативных гипотез, заключающихся в условии неоднородности интервалов по твердости, сплошности и абразивности /87/.
Критерием для проверки гипотезы об однородности разреза слуЗначение предложенного Д.А.Родионовым критерия для каждогоразбиения представляет собой случайную величину, распределеннуюпо закону У с ҐҐС (число признаков) степенями свободы. Гипотеза об однородности принимается, если "(о/ Уи отклоняетсяпри хотя бы для одного разбиения.
При отклонении гипотезы об однородности по значению, соответствующему максимуму критерия разрез (множество) разгра - -ничивается на две части (подмножества) так, что различие между ними будет наибольшим. Точно так же каждая из этих частей проверяется на однородность и в случае неоднородности делится на новые два подмножества с помощью максимального значения критерия и т.д.
Все эти рассуждения были учтены нами в подпрограмме для расчетов на ЭВМ, являющейся продолжением задачи прогнозирования механических свойств горных пород. После расчета значений критерия 7) (Ъо) , сравнения с критерием X и выявления границ пачек однородности производилась проверка с целью обнаружения ложных интервалов, оказавшихся границами перехода одной пачки в другую. С помощью данного метода разрез площади Кюровдаг расчленен на однородные по твердости, сплошности и абразивности пачки. Расчеты производились при доверительной вероятности 0,95. Результаты сведены в таблицу 4.1.
Следует отметить, что в данном случае классификация разреза по показателям свойств горных пород не считается главной целью исследований, а является одной из важных вспомогательных операций, дающих возможность успешно решить вопрос определения прогнозных значений технико-экономических показателей бурения и установления соответствия типов долот свойствам горных пород рассматриваемого разреза.
Выявление однородных пачек позволяет сопоставлять между собой участки геологического разреза с установлением взаимной аналогии пачек по проектируемой скважине с пачками из разрезов скважин, пробуренных на данной или других площадях. В результате этого сопоставления устанавливаются пачки по пробуренным скважинам, данные по стойкости долот и механической скорости по которым могут быть использованы для уточнения коэффициентов соответствующих моделей. информации может осуществляться в кратчайший срок с применением вычислительной техники.
При этом в качестве базовой информации служат суточный рапорт бурового мастера, а также нормативные данные /18,37,115,68/. Сущность обработки в данном случае сводится к определению средних значений показателей бурения при фиксированных режимах отработки долот одинаковой модели в породах выделенных однородных пачек. Предварительно данные группируются по пачкам, однородным по твердости, сплошности и абразивности. Это делается с тем, чтобы обеспечить накопление и обработку информации так, чтобы каждый вариационный ряд в пределах пачки относился к одной генеральной совокупности /81,115/.
Обработка ведется методами математической статистики. При этом имелось в виду, что любое значение осредняемого параметра будет в известной степени случайным, а это означает, что вместо точного значения параметра мы получим его приближенное значение, называемое оценкой.
Как известно, оценкой истинного математического ожидания служит среднеарифметическая величина.
При определении средних показателей был принят во внимание фактор точности и надежности результатов. Обеспечить необходимую и достаточную надежность результатов можно, обоснованно выбрав количество однотипных (повторных) наблюдений, подлежащих осреднению. Для этого использовалась процедура последовательного анализа, которая выгодна тем, что в данном случае требуется примерно в два раза меньше наблюдений, чем при обычном, когда заранее определяется число повторных наблюдений. Так, последовательно определяя необходимое количество повторных наблюдений для каждого конкретного случая, осредняли основные показатели бурения: про - -ходку на долото, время механического бурения, механическую скорость и стоимость І м проходки.
Программа обработки промысловой информации предусматривает также отбраковку данных, не попавших в доверительный интервал. При этом использовался метод оценки для небольших объемов выборок, когда неизвестно генеральное среднее и генеральная дисперсия основана на использовании критерия Стьюдента /18,115/. Остальные операции, необходимые для получения обработанной информации, проводились с учетом накопленного опыта по решению подобных задач /18,37,115,68/.
В результате весь массив промысловой информации был рассортирован на однородные группы, что в свою очередь позволило составить сводную таблицу средних показателей, обеспечивающих проведение достаточно надежного анализа работы долот в целом по месторождению (площади, блоку).Такая информация дает возможность для контроля и корректировки прогнозов показателей бурения с помощью построенной математической модели.
Испытание и внедрение предложений по выбору долот режущего типа Основные выводы и рекомендацж
Для определения наиболее эффективных типов долот, как было отмечено выше, тем самым испытания результатов, вытекающих из настоящих исследований, была собрана необходимая информация. В качестве объекта выбрана площадь Кюровдаг, расположенная в При-куринской низменности Азерб.ССР, бурение в которой производится Али-Байрамлинским УЕР.
Как показывает анализ, разрез площадей Прикуринской низменности сложен,в основном, алевролитами, песками и глинами. Твердость и абразивность этих пород невысокие и колеблются в небольших пределах.
Поэтому долота режущего типа успешно отрабатываются на этих площадях.
Для определения интервалов эффективного использования долот режущего типа была привлечена программа, описание которой приводится в четвертом разделе.
На площади Кюровдаг имеется достаточный опыт использования долот режущего типа, поэтому и привлекла наше внимание именно эта площадь, т.к. достаточная обеспеченность информацией позволит в данном случае оценить правильность разработанных мероприятий.
Как уже отмечено, была собрана геологическая, промысловая и нормативная информации, необходимые для использования программы выбора долот. Результаты по определению твердости, сплошности и абразивности, расчетов по моделям с одновременной их корректировкой и проверкой частично приведены в предыдущем разделе.
Испытания рекомендаций, вытекающих из результатов исследований по выбору долот, проводились в тех интервалах, где не наблюдалось совпадения с выбранными и ранее отрабатываемыми долотами.
Бурение согласно предложенным рекомендациям проводилось в скважинах 85 и 89 площади Мурадханлы и скважинах 109,1029,994 площади Кюровдаг в интервале 1900-2200 м в однородных по свойствам породах.
Результаты сравнивались с ранее полученными в аналогичных породах других скважин (218,492,1022,1084) другими типами долот.
При этом прогнозы об эффективности выбранных долот подтвердились: от увеличения проходки на долото была получена экономия на І м проходки около 22 рублей.
Стоимость метра проходки определялась для случая, соответствующего бурению до и после внедрения предложения согласно указаниям, отраженным в методике ВНИИБТ по расчету экономической эффективности от внедрения новой техники.
Результаты расчетов, приложенные к акту внедрения, выданному Али-Байрамлинским УБР и утвержденному в объединении "Азнефть", приведены в приложении 2.
Как показывают результаты, использование механических свойств и абразивности горных пород, тщательный анализ информации о работе долот позволяют наиболее полно обосновать выбор инструмента, и тем самым повысить показатели его использования. 1. Экспериментальное изучение элементарного акта разрушения горных пород показало, что относительное увеличение бокового смещения при внедрении инструмента в породу одновременно сопровождается при прочих равных условиях ростом объема разрушенной породы, зависящим от ее твердости и пластичности, и увеличением износа, обусловленного абразивностью горной породы, что позволяет дать обоснование основных принципов эффективного выбора долот режущего типа.2. Экспериментально установлено, что режущее воздействие неэффективно для пород с коэффициентом пластичности ниже 2,5 (вследствие увеличения затрат энергии на единицу объема разрушенной породы) и абразивностью выше третьей категории (вследствие опережающего роста изнашивания породоразрушающего элемента.3. На основе вероятностно-статистического анализа характера изнашивания построена модель надежности, позволяющая оценить стойкость долот ИСМ.4. Предложен метод расчета стойкости долот режущего типа, предусматривающий их отработку как в однородных, так и переменных условиях (порода, способ, режимы бурения).5. Рекомендована и апробирована методика определения интервалов рациональной отработки долот режущего типа по двум критериям - механической скорости и стоимости I м проходки.6. Результаты проведенных исследований вошли во "Временную инструкцию по рациональному использованию долот режущего типа с учетом результатов классификации геологического разреза скважин по свойствам горных пород".7. Предложены рекомендации по выбору долот режущего типа для разбуривания пород, слагающих разрез площади Кюровдаг, годовой экономический эффект от внедрения которых составил 237 тыс.рублей.
