Влияние угнетающего давления




Заключительная стадия разрушения горной породы вдавливанием индентора связана с развитием магистральной трещины. В момент возникновения этой трещины давление в её полости равно нулю, т.е.

Р пол = 0.

Это означает, что между давлением промывочной жидкости на забое скважины Рз и давлением в полости магистральной трещины возникает перепад давления з - P пол ). Этот перепад давления

 

Р у = Р з - Р пол

 

называется угнетающим давлением. Выбор данного названия связан с тем, что давление Р у прижимает (угнетает) консоль к поверхности нераз-рушенной породы забоя и препятствует отлому консоли.

Угнетающее давление может достигать десятков МПа. По этой причине оно существенно затрудняет развитие разрушения породы. Снижение угнетающего давления связано с проникновением промывочной жидкости в полость магистральной трещины. Для заполнения полости магистральной трещины промывочной жидкостью и увеличения в ней давления необходим промежуток времени (t з + t у), где t з - время заполнения полости трещины жидкостью, t у - время восстановления давления в полости.

Для облегчения разрушения породы на забое необходимо, чтобы фильтрат промывочной жидкости обладал малой вязкостью и проникал в полость магистральной трещины с большей скоростью. В зависимости от времени контакта зуба долота с горной породой

 

τк = 60/(wz),

 

где w - частота вращения долота, z - число зубьев в венце шарошки, значения Р пол и Р у будут различными:

▪ если τк < (t з + t у ), то Р пол = 0 и угнетающее давление достигает максимальной величины

Р у = Р з = Pmax.

В этом случае происходит сдерживание развития магистральной трещины;

▪ если время контакта больше времени заполнения фильтратом промывочной жидкости полости магистральной трещины, т.е. τк > (t з + t у ), то Рпол = Рпл. В этом случае угнетающее давление достигает минимального значения

Ру = Р з - P р = Pmin

и способствует улучшению разрушения горной породы.

В общем случае будет справедливо следующее неравенство

 

(Р з - P р) £ Р у £ Р з,

 

т.е. в зависимости от условий разрушения проницаемых горных пород, угнетающее давление может измениться от дифференциального давления до давления, оказываемого промывочной жидкостью на забой скважины.

Исследования, проведенные во ВНИИБТ (Байдюк Б.В.) показали, что с увеличением угнетающего давления происходит уменьшение угла естественного скалывания горной породы при вдавливании индентора (угол между направлением выхода магистральной трещины на забой скважины и осью скважины). Это приводит к снижению объема разрушен-ной горной породы при каждом вдавливании инденторов и росту энергоемкости её разрушения.

При бурении скважин величина возникающего угнетающего давления регулируется не только изменением физических свойств промывочной жидкости (плотность, вязкость, показатель фильтрации), но и частотой вращения породоразрушающего инструмента.

 

Влияние параметров промывочной жидкости на изменение

Механической скорости бурения

 

Основные показатели свойств буровой промывочной жидкости (плотность, вязкость, показатель фильтрации, статическое напряжение сдвига, содержание твердой фазы) взаимосвязаны. Например, с увеличением концентрации твердой фазы в промывочной жидкости возрастает ее плотность, но одновременно снижается показатель фильтрации; обработка промывочной жидкости полимером для уменьшения показателя фильтрации вызывает рост вязкости жидкости и т.п. Нет ни одного химического соединения, вводимого в промывочную жидкость, который бы избирательно изменял лишь один ее параметр. Лишь путем комбинации химических реагентов возможно избирательно регулировать любой показатель промывочной жидкости при фиксированых остальных. По этой причине рассмотрим коротко степень влияния каждого показателя на эффективность разрушения горных пород и механическую скорость бурения. Качественные зависимости механической скорости бурения от показателей свойств промывочной жидкости приведены на рис. 27.

 
 

 
 
Рис. 27. Зависимость механической скорости проходки от свойств промывочной жидкости: а – плотности, б – содержания твердой фазы, в – показателя фильтрации, г – условной вязкости


Влияние плотности

О влиянии плотности промывочной жидкости на разрушение горных пород при бурении скважины было уже сказано выше. К сказанному добавим, что наибольшее изменение механической скорости бурения происходит при изменении плотности промы-вочной жидкости (на водной основе) от 1,0 до 1,4 г/см3. В зависимости от глубины скважины и механических свойств разбуриваемых горных пород величина Vм при указанном изменении плотности уменьшается в 2,0 - 2,5 раза, проходка на долото снижается до 3,5 раз. Приведенные цифры, характеризующие изменения механической скорости бурения и проходки на долото отличает как роторный, так и турбинный способы бурения.

Увеличение плотности бурового раствора повышает его подъемную способность.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-03-02 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: