Бурение долотами режущего действия (лопастные долота, пикобуры).

Выбор долота.

Для бурения мягких и полускальных пород выпускались серийные заводские лопастные долота типов М и МС, имеющие одно, два или три лопасти диаметрами от 93 до 151 мм. Практически применение получили двухлопастные долота. В 70-ые, 80-ые годы объединением «Кировгеология» были разработаны и выпускались в больших количествах упрощенные лопастные долота с пикообразной формой лезвий и с гидромониторными насадками, получившие названия «пикобуры». Практика применения пикобуров показала, что они, будучи значительно дешевле стандартных долот, обеспечивают более высокую производительность бурения в мягких породах и могут полностью заменить лопастные долота. Из стандартных долот целесообразно использовать долота МС при бурении разрезов с прослойками слабых скальных пород 1V – V категорий.

Проходка на долото (пикобур) и, следовательно, проходка за рейс в мягких породах достигает 300 – 400 метров. Глубина интервалов бескернового бурения лопастными долотами (в соответствующих разрезах) обычно до 500 метров, но иногда достигает 1200 метров.

Режим бурения лопастными долотами и пикобурами.

Осевая нагрузка на долото.

Поскольку внедрение долота в мягких породах не требует больших усилий, то обычно первый параметр режима – осевая нагрузка, в этом случае не играет главной роли. Обычно рекомендуется выбирать осевую нагрузку из условия F_ос = q·D_дол., где q - удельная нагрузка, приходящаяся на 1 см диаметра долота. Для мягких пород q = 0,5 ÷ 0,7 кН /см. При наличии прослоек пород 1V – V категорий q поднимают до 0,7 - 1,2 кН/ см. Дальнейшее повышениеF_ос. не целесообразно, так как приводит к ростуМ_кр., рывкам при вращении бурового снаряда, повышенному износу долота и искривлению скважины.

Частота вращения.

Как и во всех разновидностях бурения с ростом частоты вращения долота механическая скорость растет сначала пропорционально, но затем интенсивность роста скорости бурения снижается, что связано с ростом износа долота, возникновением вибрации, зашламованием забоя скважины. Рекомендуется выбирать частоту вращения исходя из рациональной величины окружной скорости вращения. Для лопастных долот и пикобуров рекомендуется принимать V_окр. = 0,8 ÷1,2 до 2,0 м/сек.В зависимости от диаметра долота частота вращения при этом составит от 100до500 об/мин.

Расход очистного агента.

Бескерновое бурение в мягких породах практически всегда ведется с использованием промывочных жидкостей – глинистых, малоглинистых или полимерных. Как уже указывалось, в мягких породах долото легко внедряется в породу и легко срезает крупную стружку породы. Поэтому главной задачей при бурении мягких пород становится быстрое и полное удаление разрушенной породы с забоя и из скважины. Расход промывочной жидкости становится главным параметром режима бурения, определяющим скорость углубки скважины. Обычно в справочной литературе для бескернового бурения рекомендуют определять расход промывочной жидкости по скорости восходящего потока в кольцевом пространстве скважины V_вп. = 0,4 ÷ 0,8 м/с.Производственный опыт показал, что при бескерновом бурении в мягких породах увеличение расхода жидкости больше рекомендуемого приводит к значительному росту скорости бурения без каких-либо негативных последствий. Так увеличение расхода до V_вп. =1,5 м/с дало увеличение скорости углубки в 2,0 – 2,5 раза (скорость бурения достигала 150 – 200 м/час). Учитывая, что расход промывочной жидкости должен быть пропорционален объему разрушаемой в единицу времени породы, предлагается использовать показатель - «удельный расход» - q_р.вм³/м, т.е. расход жидкости, подаваемой на забой скважины, за время углубки скважины на 1 м.

Опытная зависимость скорости углубки от величины расхода и удельного расхода промывочной жидкости приведена на рис. 32 а и б.

Тот же производственный опыт показал, что скорость бурения существенно зависит от вязкости промывочной жидкости, чем больше вязкость, тем меньше скорость бурения. Так увеличение вязкости от 16 сек. (вода) до 30 сек, (густой вязкий глинистый раствор), приводит к снижению скорости углубки в 3 раза. Рис. 32 б.

А	Б
Рис. 32