Технология и техника бурения в 2 частях Часть Горные породы

Буримость горных пород
Одним из основных факторов, определяющих производитель-
ность труда в процессе бурения скважин, является буримость гор-
ных пород. 
Буримость — степень трудности разрушения горных 
пород. Исходя из этого различают породы трудно- и легкобуримые. 
В некоторых случаях буримость определяют как способность по-
роды разрушаться на забое под действием внешних сил, приложен-
ных к породоразрушающему инструменту.
Буримость горных пород является функцией многих перемен-
ных, зависящей от природных, технологических и технических 
факторов. В связи с этим проблема буримости горных пород при-
менительно к условиям бурения скважин до сих пор является нере-
шенной. Между тем правильная оценка буримости необходима для 
установления оптимальных параметров режима бурения, выбора 
типа долот и нормирования буровых работ.
В настоящее время существуют два направления в классифи-
кации горных пород по буримости: одно базируется на технологи-
ческих производственных показателях, другое — на механических 
свойствах горных пород.
В первом случае за единицу измерения буримости принимают 
величину проходки или скорость бурения, полученные при буре-
нии при определенных условиях. В частности, предлагается оце-
нивать буримость величиной углубления скважины за 1 ч чистого 
бурения, т.е. по величине механической проходки v
м
в м/ч. Эта ско-
рость с увеличением времени работы долота уменьшается вслед-
ствие его износа. Аналитически изменение скорости во времени 
может быть представлено по-разному. 
Чаще всего буримость оценивают по начальной механической 
скорости v
0
, получаемой в начальный момент разбуривания поро-
ды. Если параметры режима бурения обеспечивают объемное раз-
рушение породы, то величина v
0 
будет обратно пропорциональна 
твердости породы. Фактическая же скорость бурения зависит не 
2.7.

---

2. Физико-механические и технологические свойства горных пород 
109
только от параметров режима бурения, но и от размера, конструк-
тивных особенностей и материала долота, технической вооружен-
ности буровой, абразивных и других свойств разбуриваемых пород. 
В связи с постоянным совершенствованием техники и технологии 
бурения классификация, построенная на фактических механиче-
ских скоростях, имеет, как правило, временный и местный характер. 
Другой подход к классификации горных пород по буримости 
основан на статистической обработке большого количества экс-
периментальных и фактических данных бурения, увязанных с 
прочностью разбуриваемых пород. Буримость пород в этом случае 
оценивают [5] по графикам зависимости проходки за один оборот 
долота от удельной осевой нагрузки, т.е. параметром, характеризу-
ющим буримость пород, будет
v
м
=f 
(
Р
д
)
,
n
D
где v
м
— механическая скорость проходки, см/с; n — скорость вра-
щения долота, об./с; D — диаметр долота, см; Р
д
— нагрузка на до-
лото, кГ.
Такие графики (рис. 2.6) имеют ряд особенностей.
Удельная осевая нагрузка
О
С
A
L
B
E
L
¢
L
¢¢
T
T
¢
T
¢¢
Проходка за один оборот
Рис. 2.6. График зависимости проходки за один оборот 
от удельной осевой нагрузки

---

110 
I. Основные физико-механические свойства горных пород
При полной (идеальной) очистке забоя от выбуренных частиц 
породы скорость бурения будет зависеть только от способности до-
лота разрушать породу. Линия ОЕ характеризует такие условия, но 
в практике бурения они недостижимы.
Если давление бурового раствора на забой отсутствует, а усло-
вия по очистке близки к идеальным, то точки, соответствующие 
проходке за один оборот долота, будут располагаться в заштрихо-
ванной области между кривыми ОА и ОЕ.
В практических условиях бурения по кривой ОА определяется 
максимально достижимая проходка за один оборот при данной на-
грузке на долото. Этот результат можно получить в том случае, если 
для очистки забоя применяются газообразные агенты или промы-
вочные жидкости, обеспечивающие минимальное гидростатическое 
давление столба этой жидкости в скважине. Прямая СА прибли-
женно заменяет кривую ОА и называется рабочей кривой. Рабочая 
кривая характеризует наилучшие потенциальные возможности 
роторного бурения и определяет минимальный расход энергии на 
единицу выбуренной породы. Наклон рабочей кривой определяется 
прочностью разбуриваемых пород: при увеличении прочности по-
род наклон уменьшается, а величина отрезка ОС, отсекаемого на оси 
нагрузки, увеличивается. Поэтому иногда по величине отрезка на 
оси нагрузок можно определить прочность породы.
Поскольку на практике в большинстве случаев очистка забоя 
бывает недостаточной, то точки, соответствующие результатам бу-
рения, располагаются на диаграмме правее рабочей кривой (линии