Производительность бурения

Введение

Производительность бурения — это один из основных показателей эффективности буровых работ, характеризующий скорость и качество проходки скважин. От него напрямую зависят сроки выполнения проектов, а также экономическая рентабельность проводимых работ.

На этот показатель влияют разные факторы: геологические условия, применяемые технологии, правильное комплектование, качество оборудования, организация работ.

В данной статье рассматриваются основные методы оценки, анализа, повышения производительности бурения, а также современные подходы к оптимизации этого процесса.

Основные показатели

Производительность бурения оценивается с помощью нескольких ключевых показателей, каждый из которых отражает определенный аспект эффективности процесса:

1. Механическая скорость – скорость проходки породы непосредственно буровым инструментом. Этот показатель зависит от свойств горных пород, типа бурового инструмента, режимов пробуривания.
2. Рейсовая скорость – учитывает не только механическую транспортировку разрушенной породы, но и вспомогательные операции (позиционирование, спуск-подъем, очистку от грунта бурового инструмента). Рассчитывается как отношение проходки за рейс к общему времени, включая простои.
3. Коммерческая скорость – наиболее полный показатель, который учитывает все потраченное время, включая аварии, организационные простои, подготовительные работы. Определяет общую экономическую эффективность бурения на объекте.

Снижение эффективности обусловлено геологическими факторами (появление более сложных пород более высокой категории буримости). Отрицательно влияют технические аспекты (износ инструментов, неоптимальные режимы, неправильно подобранный бур). Организационные проблемы такие, как неэффективное планирование, недостаточная квалификация персонала, простои ввиду поломки оборудования тоже приводят к снижению.

Оптимизация этих показателей позволяет сократить сроки и снизить себестоимость бурения скважин.

Факторы, влияющие на производительность

Результативность определяется сложным взаимодействием технических, геологических, технологических, организационных факторов. Их можно разделить на четыре основные группы:

Геологические факторы. К ним относятся твердость, абразивность пород, глубина их залегания, наличие осложнений, неоднородность пластов.

Технические факторы определяют тип и состояние бурового инструмента, конструкцию, степень износа буров, качество, надежность гидровращателя.

К технологическим факторам относится выбор оптимальных режимов, применение современных методов, выбор оптимального оборудования для пробуривания.

Важно учитывать организационные факторы, такие как квалификация, опыт персонала, логистика, снабжение, эффективное распределение ресурсов, контроль сроков выполнения работ. Необходимо учитывать своевременность обслуживания оборудования, используемые системы мониторинга и диагностики.

Для высокой результативности необходим комплексный учет всех факторов, а также постоянная оптимизация технологических процессов.

Методы повышения эффективности

Шнековое пробуривание широко применяют в геологоразведке, строительстве, горнодобывающей промышленности. Его эффективность зависит от конструкции шнекобура, параметров бурения, свойств породы.

Основные методы повышения эффективности шнекования:

1. Оптимизация конструкции шнекобура предполагает выбор правильного угла наклона лопастей (обычно он составляет 20-30о) для снижения энергозатрат.

Шаг витков должен соответствовать грунту. Малый шаг выбирают для работы в мягких и сыпучих породах. Для вязких, плотных материалов необходимо выбирать шнеки с большим шагом витков.

Материал, из которого они изготавливаются, тоже важен. Для продления срока службы выбирают Hardox, а также стали с карбидными наплавками.

2. Выбор правильного режима забуривания помогает увеличить производительность работы. В зависимости от диаметра шнека и разрабатываемого грунта подбирают оптимальную частоту вращения. Осевая нагрузка должна быть достаточной для эффективного заглубления, но не вызывать перегрузку оборудования.

Скорость подбирают экспериментально для разных типов грунтов.

1. Улучшение транспортировки породы достигается за счет регулярной очистки шнека от налипшего грунта, что предупреждает его заклинивание.
2. Применение дополнительных технологий для повышения эффективности дает отличные результаты. Использование шнеков в сочетании с ударно-вращательным методом повышает проходку в твердых породах. Для предварительного разрыхления грунта используют гидромолоты, виброрыхлители.
3. Важно правильно подбирать оборудование под условия забуривания. Мощность гидробура должна соответствовать диаметру шнека, типу грунта. Для глубокого бурения применяют шнеки с наращиваемыми секциями.

Анализ и контроль

Для оптимизации процесса проводят регулярный анализ, контроль основных показателей. К таким показателям относятся:

• Скорость, которая зависит от типа породы, диаметра шнека, частоты вращения, осевой нагрузки.
• Энергоемкость процесса показывает расход энергии на 1 метр проходки. Высокая энергоемкость указывает на неправильный подбор шнека, износ оборудования или неоптимальные режимы пробуривания.
• Коэффициент использования оборудования отражает долю полезного времени бурения в общем рабочем времени.
• Износ шнека контролируют по уменьшению диаметра лопастей и толщине стенок. Высокий износ происходит из-за абразивных грунтов, неправильной закалки металла, а также чрезмерных нагрузок.

Контролируют производительность, проводя лабораторные исследования грунта для корректировки режимов. Визуальный и инструментальный контроль позволяет оценить состояние шнека, лопастей, зубьев, резьбовых соединений прямо на объекте. Мониторинг показателей в реальном времени позволяет оценить крутящий момент, осевое усилие, скорость вращения шнека.

Статистический анализ данных дает возможность сравнить производительность в разных типах грунтов при разных режимах пробуривания. На основании такого анализа принимают решение об изменении конструкции оборудования, а также корректировке режимов.

Необходимо проводить своевременное обслуживание оборудования: регулярно заменять изношенные элементы, смазывать узлы трения. Для снижения вибрации требуется балансировка шнеков.

Оптимизация процесса позволяет снизить себестоимость бурения и увеличить ресурс оборудования.

Заключение

Повышение производительности бурения остается важным фактором экономической эффективности при сверлении скважин или завинчивании винтовых свай. Российская практика демонстрирует успешное внедрение инновационных технологий. Производители оборудования применяют измерители крутящего момента, индикаторы вертикальности, предохранительные, реверсивные клапаны, улучшают конструкции бурового инструмента и гидровращателей. Использование специализированных буровых растворов тоже помогает повысить эффективность. Особенно это важно в сложных условиях Крайнего севера, Дальнего востока, Восточной Сибири.

Фото

Фотография индикатора вертикальности

Фото

Фотография реверсивного клапана

01

Дальнейший прогресс требует комплексного подхода: интеграции ИИ-решений, развития отечественных технологий, постоянного обучения персонала. Учитывая текущие отраслевые вызовы, оптимизация буровых процессов будет определять конкурентоспособность российских компаний на рынке.

Гидробуры и шнеки

Подробнее

Дополнительные опции

Подробнее

Буровой инструмент

Подробнее