Идентификация модели буримости и прогнозирование показателей бурения горных пород (на примере месторождения Узень)

При сооружении скважины любого целевого назначения всегда присутствуют три основные рабочие операции, без выполнения которых невозможно еѐ формирование:

- разрушение (углубление) забоя скважины;

- удаление продуктов разрушения горных пород (бурового шлама) с забоя скважины на поверхность;

- укрепление неустойчивых стенок скважины от обрушения.

Если последняя операция стоит несколько особняком, то первые две тесно связаны друг с другом. Поэтому любые породоразрушающие инструменты имеют не только вооружение (рабочие элементы, непосредственно действующие на забой и его разрушающие), но и систему промывки (каналы, по которым течет промывочная жидкость и выбрасывается на разрушаемый забой) для удаления бурового шлама.

Для оценки эффективности процесса углубления скважины разрабатываются модели буримости. Последние представляют математические зависимости скорости углубления забоя скважины от основных параметров упомянутого процесса и времени взаимодействия инструмента с забоем. Модель буримости зависит от способа бурения (вращательный, ударный, ударно-вращательный), конструкции породоразрушающего инструмента (в частности, его вооружения и системы промывки), а также свойств буримых пород: их твердости, перемежаемости по твердости и абразивности.

Разнообразие геологических и физико-механических свойств буримых пород предопределяет разработку все новых породоразрушающих инструментов, отличающихся наибольшей эффективностью в конкретных горно-геологических условиях.

До недавнего времени в мягких породах применялись лопастные долота, в твердых и средней твердости породах – алмазные долота, в породах любой твердости (от мягких до крепких) – шарошечные долота. Последние обладают наибольшей универсальностью и используются при бурении горных пород самого широкого диапазона. Поэтому шарошечные долота занимают наибольший метраж в общем метраже скважин, буримых на нефть и газ. В результате в течение 1970-2010 гг. появились многочисленные модели буримости шарошечными долотами, описывающие специфику условий их применения, т. е. твердость, абразивность и перемежаемость буримых пород, класс шарошечных долот, конструкция их опор, система промывки и другие показатели.