Продолжительность рейса
Продолжительность рейса tp и величина углубки скважин за рейс lp при использовании ПРИ шарошечного типа имеют существенное значение в связи с возможностью длительной работы их без подъема на поверхность при бурении в толще однородных пород. Ограничениями продолжительности рейса и величины углубки скважины за рейс могут явиться: необходимость получения сохранного керна при бурении шарошечными коронками; необходимость проведения исследований или специальных работ в скважине или резкое снижение механической скорости бурения в связи с износом вооружения ПРИ или осложнениями.
Критерием износа вооружения ПРИ служит снижение уровня механической скорости бурения и увеличение затрачиваемой мощности на вращение инструмента. Как показывают опыт и теоретические исследования, механическая скорость бурения vм инструментом шарошечного типа в однородных породах изменяется медленно и достаточно монотонно, вследствие притупления зубьев шарошек, не считая начального периода его приработки и конечного периода работы при катастрофическом износе. Все более или менее существенные изменения в промежутке между этими периодами могут быть связаны с изменением свойств пород, параметров режима бурения или с преждевременным выходом долота из строя. Изменение параметров режима бурения установить не сложно, а для определения других причин резкого снижения vм необходимо использовать дополнительные критерии, накапливаемые опытом работы в тех или иных конкретных условиях.
Критериями времени работы ПРИ на забое в общем случае является износ его вооружения или опор. По этим признакам выделяют три группы ПРИ шарошечного типа: инструмент, у которого работоспособность опор во времени ниже стойкости вооружения; инструмент, имеющий примерно одинаковый ресурс работы опор и вооружения; инструмент, у которого вооружение изнашивается быстрее, чем опоры. Из опыта эксплуатации известно, что до 80% долот выходят из строя вследствие износа опор, имея достаточно работоспособное вооружение.
Для ПРИ третьей группы основными критериями времени его работы в рейсе являются механическая и рейсовая скорости бурения, а также углубка на долото. При этом считается, что ПРИ следует отрабатывать до тех пор, пока он дает углубку. И чем глубже скважина, тем эффективнее действует этот принцип, хотя при бурении неглубоких скважин это приводит к снижению таких показателей, как средняя vм и соответственно vp. Для таких условий критериями рационального времени отработки ПРИ в рейсе считают: достижение максимального уровня vм или vр; условно принятая минимальная величина мгновенной скорости углубки или равенство vм = vp; стоимость 1 м пробуренного ствола и др. Использование этих критериев предполагает постоянную регистрацию механической скорости бурения или времени чистого бурения и величины углубки.
В нормальных условиях величину углубки за рейс определяют пределом стойкости долота или возможной величиной углубки на долото lд = lp. Тогда продолжительность рейса, в течение которого используется ресурс долота, будет зависеть от рейсовой скорости vp — чем она выше, тем меньше может быть продолжительность рейса tр при заданной величине углубки на долото lд и тем выше будет производительность труда в единицу времени, так как
С учетом того, что в 80 случаях из 100, долота шарошечного типа выходят из строя из-за износа опор, а не вооружения, при бурении глубоких скважин чаще используют критерий по износу опор. При износе опоры подшипники заклиниваются и шарошка начинает скользить по забою, не вращаясь вокруг своей оси. С этим связано увеличение момента сопротивления вращению долота в 2—3 раза или затрачиваемой на бурение мощности и, как правило, снижение vм от ее начального уровня vн до величины (0,3-0,4) vн.
При снижении механической скорости, происходящем вследствие частичного износа породоразрушающих элементов, следует изменить параметры режима бурения, добившись повышения механической скорости бурения, но если она продолжает снижаться, рейс необходимо прервать.
При уменьшении механической скорости из-за встречи породы с более низкой буримостью, уровень рейсовой скорости должен оцениваться с учетом буримости этой породы. При существенном несоответствии ПРИ характеру пород рейс должен быть прерван в связи с необходимостью замены породоразрушающего инструмента.
Для оперативного определения рационального времени отработки ПРИ в рейсе tp буровая установка должна быть оснащена контрольно-измерительной аппаратурой: регистратором углубки lp, датчиком мгновенной скорости vм.м и измерителем крутящего момента.
По окончании процесса углубки перед подъемом снаряда в нормальных условиях осуществляют очистку скважины от продуктов разрушения интенсивной промывкой (или продувкой), захват и отрыв керна (при бурении коронками). Захват керна производят кернорвателями, которыми снабжаются колонковые снаряды для бурения скважин с получением керна.