СКВАЖИНА ТУБИДА ШЛАМЛИ РЕЖИМНИ ҲОСИЛ БЎЛИШИНИ БАРТАРАФ ЭТИШ АСОСИДА ЖИНС ПАРЧАЛОВЧИ АСБОБЛАР САМАРАДОРЛИГИНИ ОШИРИШ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК. 622.241

Джураев Р.У., Мустафаев О.Б., Турсунов Ж.А., Нормаев К.Х.

СКВАЖИНА ТУБИДА ШЛАМЛИ РЕЖИМНИ ^ОСИЛ БУЛИШИНИ БАРТАРАФ ЭТИШ АСОСИДА ЖИНС ПАРЧАЛОВЧИ АСБОБЛАР САМАРАДОРЛИГИНИ

ОШИРИШ

Джураев Р.У. - т.ф.д, профессор; Мустафаев О.Б. - кафедра катта укитувчиси; Турсунов Ж.А. 1 - курс докторанти; Нормаев К.Х. - 1 - курс докторанти. (Навоий давлат кончилик ва технологиялар университети)

В данной статье рассмотрены движение разрушенного шлама на забое скважины, его влияние на эффективность процесса бурения и приведены результаты экспериментальных работ по предотвращению шламового режима на забое скважины на основе совершенствования конструкции породоразрушающего инструмента.

В процессе бурения при несвоевременном поднятии шлама с забоя скважины, т.е. когда частицы разрушенного шлама задерживаются на поверхности забоя скважины и под действием гидростатического давления, наблюдается снижение эффективности породоразрушающего инструмента.

Ключевые слова: бурение, скважина, породоразрушающый инструмент, шлам, шламовый режим, горная порода, мощность, механическая скорость бурения, стойкость долота.

This article discusses the movement of broken cuttings at the bottom of the well, its impact on the efficiency of the drilling process, and presents the results of experimental work to prevent the cuttings regime at the bottom of the well based on the improvement of the design of the rock cutting tool.

In the process of drilling, in case of untimely lifting of cuttings from the bottom of the well, i.e. when the particles of the destroyed cuttings linger on the surface of the bottom of the well and under the action of hydrostatic pressure, a decrease in the efficiency of the rock cutting tool is observed.

Key words: drilling, boreholes, rock-breaking tools, sludge, sludge regime, rock, power, mechanical drilling speed, bit durability.

Бургилаш жараёнида жинс парчаловчи асбоб остида шлам куринишидаги парчаланган тог жинсларини сакланиб колиши, уларнинг гранулометрик таркиби, шакли ва улчамлари, забойдан ажралгандан сунг жинс парчаловчи асбоб остидаги хдракати ва унинг танаси билан узаро таъсири шламли режим деб аталади.

Скважина тубида шламли режимни юзага келиши, жинс парчаловчи асбобга узатилаётган кувватнинг маълум бир кисмини шламни такроран парчалашга сарф булишига, яъни парчаланиш жараёнини энергия сарфини ошишига, скважина чукурлашувини эса камайишига олиб келади. Бундан ташкари, шламли режимни скважина тубида сакланиб колиши жинс парчаловчи асбобнинг матрицаси ва тишларини емирилишини жадаллаштиради.

Шламли режимнинг х,осил булиши жинс парчаловчи асбобнинг чидамлилигига ва бургилашнинг механик тезлигига салбий таъсир курсатади.

Шламли режимни тадкикотининг долзарблиги, бир неча турдаги жинс парчаловчи асбобларнинг танасининг х,олатини тах,лили билан тасдикланади. Бургилаш коронкалари ва шарошкали долоталарнинг матрицаси х,олатини тах,лили шуни курсатадики, матрица юзасида айлана буйлаб х,осил булган арикчалар изи ва уйиклар чукурлиги шламнинг улчамларига мос келади [1].

Шламли режимни жинс парчаловчи асбоб танаси остида сакланиб колиши унинг матрицасини емирилишини жадаллаштириб, тишларнинг тушиб колишига олиб келади. Шунингдек, жинс парчаловчи асбоб тишларида уйиклар ва тирналишлар х,осил килиб уларни емирилишига олиб келади. Бундан ташкари, шламли режимнинг х,осил булиши, массивдан ажралган тог жинсини такроран парчаланиши натижасида бургилашнинг

механик тезлигини камайтиради ва жинс парчалашнинг энергия сарфини ошиб кетишига олиб келади.

Бургилаш жараёниннг курсаткичларига жинс парчаловчи асбоб танаси ва унинг тишларининг холати сезиларли даражада таъсир курсатади, жинс парчаловчи асбобнинг холати эса унинг танаси остида шлам заррачаларининг харакатига боглик булади [1]. Юкоридаги фикрдан келиб чикиб, бургилаш жараёнида хосил буладиган шлам заррачаларини харакати динамикасини ва балансини тадкик этиш мухим ахамият касб этади.

Бургилаш жараёнида хосил буладиган шлам заррачаларининг сони чукурлашув давомида жинс парчаловчи асбобнинг бир марта айланишида куйидагини ташкил этади:

Бш = £ (1)

бу ерда, Уп - жинс парчаловчи асбоб остидаги парчаланган жинснинг хажми, Уш - бир дона шлам заррачасининг хажми. Бунда,

Уп = ^з • Ьайл • Кр • Кт (2)

бу ерда, Бз - забой юзаси; кайл - айланишдаги чукурлашув; Кр - жинснинг майдаланиш коэффициенти; Кт - жинс парчаловчи асбоб танасида тишларнинг чикиб туриши натижасида шлам эгаллаган хажмнинг камайиш коэффициенти. Агарда,

Ьайл ~> (3)

бу ерда, п - айланишлар сони; рм - механик тезлик, булса

Бш

Ушпг

(4)

бу ерда, Z - секторлар сони.

^уйида 1а,б - расмда олмос тишли коронканинг танаси ва шарошкали долотанинг шарлари танаси остида шлам заррачаларининг хдракати схемаси келтирилган.

Кесиш чишкдари

2 1 *

Шлам заррачалари

Шлам заррачалари

а б

1-расм. Олмос тишли коронканинг ва шарли долотанинг танаси остида ва тишлари

орасида шлам заррачаларининг харакати Шлам заррачаларининг шакли шарсимон булганида

Уш

3 °Ср 1 пз

-П— = ~ПиСП;

4 8 6 ср'

Г1 65, "Vм'Кр'Кт

Бш = -

пОЗр!п

(5)

(6)

бу ерда, ОСр - забойнинг уртача диаметри.

Скважина тубида хосил булган бу шлам заррачалари, бургилаш жараёнида жинс парчаловчи асбобнинг материалини емириш буйича иш бажаради. Жинс парчаловчи асбоб ва скважина туби оралигидаги бургилаш шламининг микдори, тишларнинг матрица танасидан чикиб туриш катталиги, жинс парчаловчи асбоб танасининг хажмли тишларга бойлиги, жинснинг бикирлиги ва бошкаларга боглик булади.

Умумий холатда бургилаш шламининг микдори хажм бирлигида курилаётган тиркиш учун [2]:

Б _ Бш ■ (7)

и —и —и ' 4 '

уз ут ув

бу ерда, Ут - танадан чикиб турувчи тишларнинг хажми; V, - скважина тубида жинснинг хажми.

Бунда,

У3 = Бк (нтах - у) ; (8)

V, _ ; (9)

Уа _ «А; (10)

бу ерда, Бк - долота танасининг ишчи юзаси; Нтах - кесиш чизигида тишларнинг максимал баландлигининг уртача катталиги; - забой гадир-будурлигининг курсаткичи (ГОСТ 2789-72); п5 - долотанинг ишчи танасидаги олмос тишлар сони; Уа5 - матрицадан чи;иб турган тишларнинг хажми.

Шундай килиб, скважина туби ва жинс парчаловчи асбоб танаси оралигидаги шлам концентрацияси куйидагини ташкил этади [2]:

К __^п __^з '^айл'Кр'Кт __ШНайл'Кр'Кт . (11)

3 _ (Уз-Ут-Ув) _ г^Нпах-^У^к-ЩУ^Бк] _ 25к(Нтах-^-П5Уа5); ( )

яъни,

К _ _Хп_ _ _$з'^айлКр'Кт_, (12)

Шундай килиб, 12 - ифодадан куриниб турибдики, жинс парчаловчи асбоб ва забой орасидаги шламнинг концентрацияси долотанинг бир марта айланиши давомида чукурлашуви, долотанинг курсаткичлари ва забойнинг гадир-будурлигига боглик булади.

Жинс парчаловчи асбобнинг матрицасини емиришда шлам заррачасининг улчамлари катта ахамиятга эгадир. Шлам заррачасининг минимал улчамининг матрица материали билан узаро таъсири куйидагини ташкил этади [3]:

Втип Нтах ^тах; (13)

бу ерда, Ятах - забойда тог жинсининг максимал чикиб турган баландлиги.

Бургилаш жараёнида шлам заррачалари жинс парчаловчи асбоб танасининг матрицасини тишсиз кисмига бевосита таъсир килади, унинг юзаси куйидагича булади:

Бм _ Б к (1 -щБаУ; (14)

Шундай килиб, жинс парчаловчи асбобнинг матрицаси бургилаш шлами заррачалари томонидан абразив емирилади, шлам заррачаларининг емирувчи таъсири жинс парчаловчи асбобнинг конструктив ва технологик курсаткичларига боглик булади.

Жинс парчаловчи асбоб танаси остида, унинг хар бир айланиши натижасида шлам заррачалари ажралади ва улар айланишлар сонининг ортиши билан ажралган шламлар сони купайиб боради, бунда скважина тубида хосил булган шламни хджми долотанинг ишчи танаси ва забой оралигидаги хажмга тенг булади, бу холатда эса долотанинг ювувчи канали ажралган шлам заррачаларини юкорига кутариш кобилиятига эга булиши керак, бу жинс парчаловчи асбобнинг абразив емирилишини ва ажралган шламнинг такроран парчаланишини бартараф этишнинг асосий шарти хисобланади.

Эксплуатацион скважиналарни барпо этишда уч шарли долоталар, кидирув ва разведка ишларини амалга оширишда эса олмос тишли халкасимон коронкалар кенг кулланилади.

Бургилаш жараёнида скважина тубида шламли режимни хосил булишини бартараф этиш максадида уч шарли долотанинг ва олмос тишли халкасимон коронканинг конструкциясига узгартириш киритилди. Бунда уч шарли долотанинг панжа кисмида ва

коронканинг эса тиш усти танасида уюрмали чизик буйлаб куракчалар жойлаштирилди, ушбу узгартирилган конструкциялар 2 а,б - расмларда келтирилган.

а б

2-расм. Конструкцияси такомиллаштирилган уч шарли долота (а) ва олмос тишли коронка (б)

Уч шарли долотанинг панжа кисмида ва олмос тишли коронканинг танасида (3а,б -расмлар) уюрмали куракчаларни жойлаштириш, бургилаш жараёнида долотанинг айланиши натижасида уюрмали кутарувчи кучни х,осил килади ва натижада скважина тубини шламдан самарали тозалаш имконини беради, бу эса забойдан ажралган шламни такроран парчаланишини бартараф этиб бургилашнинг механик тезлигини ва жинс парчаловчи асбобнинг чидамлилигини оширади.

Юкорида таклиф этилган конструкцияси такомиллаштирилган уч шарли долота ва олмос тишли коронкаларнинг самарадорлигини тадкик килиш максадида «Регионалгеология» давлат унитар корхонасининг «Марказий Узбекистон» партиясида тажриба-синов ишлари олиб борилди (3-расм).

I ише7^£Щ0т ~

X

го

X

ш

X X X

3

LO

9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2

103

200

300

Айланишлар сони, айл/дак,.

3-расм. Таклиф этилаётган конструкцияси такомиллаштирилган уч шарли долота ва олмос тишли коронканинг тажриба-синовлари

4-расм. Бургилашнинг механик тезлигини долотанинг айланишлар сонига богликлиги. а) анъанавий уч шарли долота, б) таклиф этилаётган конструкцияси такомиллаштирилган уч шарли долота

б

а

Тажриба-синов ишлари давомида таклиф этилаётган конструкцияси такомиллаштирилган уч шарли долота ва олмос тишли коронканинг механик тезлиги ва чидамлилиги айнан шу турдаги анъанавий долоталар билан турли бургилаш режимларида таккосланди.

Тажриба-синов ишлари куйидаги бургилаш режимларида бажарилди: долотага бериладиган укий босим (Рос) 5, 10, 15 кН, долотани айланишлар сони (n) 103, 200, 300 айл/дак, ювувчи суюкликнинг сарфи (G) 110 л/дак., тог-жинсининг каттиклиги f = 8, 9 ва 10 категорияларни ташкил этди.

Тажриба-синов ишларининг натижалари таклиф этилаётган конструкцияси такомиллаштирилган уч шарли долота ва олмос тишли коронкани куллаш скважинани бургилашнинг механик тезлигини ва жинс парчаловчи асбобнинг чидамлилигини оширишини тасдиклади.

4-расмда скважинани утишнинг механик тезлигини, укий босим 10 кН булганда, долотанинг айланишлар сонига богликлиги графиги келтирилган.

Юкорида 5-расмда келтирилган бургилашнинг механик тезлигини долотанинг айланишлар сонига богликлиги графигидан куриниб турибдики, таклиф этилаётган уч шарли долотани куллаш эвазига бургилашнинг механик тезлиги анъанавий долотага нисбатан 20-22 % гача ошган.

Шунингдек, ишлаб чикилган долотанинг ва олмос тишли хдлкасимон коронканинг утиш кобилияти ва чидамлилиги тог жинсининг каттиклиги 8 ва 9 категорияларга тенг булган бир нечта скважиналарни бургилаш давомида тадкик килинди.

Тадкикотлар натижасида ишлаб чикилган ва куллашга таклиф этилаётган конструкцияси такомиллаштирилган уч шарли долота ва коронкалар билан бургилаш ишлари амалга оширилганда уч шарли долотанинг чидамлилиги 16-17 % гача, утиш кобилияти 20 % га, олмос тишли коронканинг чидамлилиги 20 % га, утиш кобилияти эса 22 % гача ошгани кузатилди.

АДАБИЁТЛАР

1. Соловьев Н.В., Чихоткин В.Ф., Богданов Р.К., Закора А.П. Ресурсосберегающая технология алмазного бурения в сложных геологических условиях. - Москва, ВНИИОЭНГ, 1997. - 332 с.

2. Merkulov M.V., Djuraev R.U., Leontyeva O.B., Makarova G.Y., Tarasova Y.B. Simulition of thermal power on bottomhole on the bases of experimental studies of drilling tool operation // International Journal of Emerging Trends in Engineering Research. -Volume 8. - No.8, August 2020. - pp. 4383-4389.

3. Джураев Р.У., Меркулов М. В., Косьянов В. А., Лимитовский А. М. Повышение эффективности породоразрушающего инструмента при бурении скважин с продувкой воздухом на основе использования вихревой трубы. // Горный журнал. - Изд. «Руда и металлы». - Москва, 2020. - №12. - С. 71-74.