2. Продолжительность спуско-подъемных операций

Продолжительность спуско-подъемных операций исчисляется от начала подъема бурильной колонны до окончания ее спуска за все рейсы, выполняемые в процессе бурения скважины, и входит в производительное время бурения. Время на наращивание бурильной колонны, смену долота и забойного двигателя, спуск обсадной колонны учитывается отдельно и в продолжительность спуско-подъемных операций не включается. Продолжительность спуско-подъемных операций зависит от мощности и скоростей лебедки, а также уровня механизации. Поэтому создание высокопроизводительных подъемных механизмов и средств механизации спуско-подъемных операций — один из важных резервов ускорения сроков строительства скважин и повышения технико-экономических показателей буровых работ.

При ручной расстановке свечей продолжительность спуско-подъемных операций слагается из следующих элементов:

где t_n и t_сn — машинное время соответственно подъема и спуска бурильных труб; t_пэ и t_спэ — машинное время соответственно подъема и спуска незагруженного элеватора; t_мрп, t_мрс — время машинно-ручных операций при подъеме и спуске бурильных труб.

При ступенчатом изменении скоростей лебедки время, затрачиваемое на подъем бурильных труб (в ч), рассчитывается по формуле

где S_1, S₂,..., S_n — длина труб, поднимаемых на первой и после дующих скоростях лебедки, м; υ₁ υ₂,..., υ_n — средние установившиеся скорости подъема, м/с; λ₁, λ₂,. .. , λ_n— коэффициенты заполнения тахограммы на соответствующих скоростях; ε = 1,02— коэффицент, учитывающий высоту приподъема колонны труб.

Длина труб, поднимаемых на отдельных скоростях:

где L₁, L₂, L₃,. .. , L_n — граничные длины бурильной колонны, при которых изменяется скорость лебедки: z_K—число рейсов за период бурения скважины.

Очевидно, что сумма длин бурильных труб, поднимаемых на отдельных скоростях, равна длине труб, поднимаемых из скважины за все рейсы:

Формула кривой проходки в функции от глубины скважины имеет вид

После подстановки полученного выражения в формулу длины труб и ее интегрирования получим

Граничные длины бурильной колонны, при которых изменяется скорость подъема, зависят от подъемной характеристики лебедки, определяемой по формуле

Учитывая,'что вес бурильной колонны = получим

где L_i, — предельная длина колонны при подъеме на i-й скорости, м; q — вес 1 м бурильной колонны, Н; N_дв — мощность двигателей лебедки, Вт; η_тр — к. п. д. трансмиссии лебедки; η_т.с — к. п. д. талевого механизма; υ_i — скорость подъема крюка на i-й скорости лебедки, м/с; G_т — вес подвижных частей талевого механизма, Н.

Машинное время спуска бурильных труб (в ч)

где S_c — длина бурильных труб, спускаемых в скважину за время бурения до конечной глубины, м; υ_ср.сп — средняя скорость спуска бурильной колонны, м/с.

Из технологии спуско-подъемных операций в бурении следует, что суммарная длина подъемов незагруженного элеватора равна длине труб, спускаемых в скважину, а суммарная длина спусков незагруженного элеватора—длине труб, поднимаемых из скважины. Согласно этому, длина пути, совершаемого незагруженным элеватором при спуско-подъемных операциях:

где S_nэ и S_спэ — суммарная длина подъемов и спусков незагруженного элеватора; S — длина труб, поднимаемых и спускаемых за период бурения скважины.

Машинное время спусков незагруженного элеватора

где υ_спэ — средняя скорость спуска незагруженного элеватора, м/с.

Скорость подъема незагруженного элеватора зависит от структуры скоростей буровой лебедки. При независимой схеме скоростей лебедки незагруженный элеватор поднимается за очередной свечой на «быстрой» скорости независимо от ранее включенной «тихой» скорости, используемой для приподъема колонны и освобождения клиньев либо элеватора. В этом случае машинное время подъема незагруженного элеватора за период бурения скважины

где υ_п — максимальная скорость подъема при установившемся движении, м/с; λ — коэффициент заполнения тахограммы.

В лебедках с зависимой схемой скоростей незагруженный элеватор поднимается на скоростях, зависящих от «тихих» скоростей, используемых для приподъема колонны труб. Так, при четырех- скоростной лебедке с зависимой схемой скоростей незагруженный элеватор поднимается на 3-й либо 4-й скорости. Общая длина подъемов незагруженного элеватора на этих скоростях определяется по формулам и составляет S₁+S₃ на 3-й и S₂ + S₄ на 4-й скорости.

При работе с шестискоростной лебедкой незагруженный элеватор поднимается на 4-й, 5-й и 6-й скоростях, а длина подъемов на этих скоростях составляет: S₁+S₄— на 4-й; S₂ + S₅ — на 5-й и S₃ + S₆ — на 6-й скорости

Машинное время подъемов незагруженного элеватора лебедками с зависимой схемой скоростей определяется по формулам: для четырехскоростной лебедки

для шестискоростной лебедки

Машинно-ручные операции при подъеме включают установку бурильной колонны на клинья либо элеватор, отвинчивание свечи, отвод ее от устья и установку на подсвечник. При спуске машинно- ручные операции выполняются в обратной последовательности и включают захват свечи с подсвечника, перемещение ее к устью скважины, свинчивание и освобождение клиньев либо элеватора. Продолжительность машинно-ручных операций рассчитывается по формуле

где t_мпс и t_мpn — время машинно-ручных операций при спусках и подъемах бурильной колонны за период бурения скважины, ч; t'_мрс и t'_мрп — нормативное время машинно-ручных операций при спуске и подъеме одной свечи, с; l_св — длина свечи, м.

При использовании комплекса АСП продолжительность спуско- подъемных операций сокращается за счет совмещения машинных и машинно-ручных операций.