Abstract
A rational, theoretically proved and empirically verified control system is a condition for optimal management of the drilling process in compliance with the criteria for minimizing the cost of time and material resources. A new generation of rock-cutting tools using PDC cutters (polycrystalline diamante cutters), which are extremely effective when drilling wells for various purposes in medium-hard rocks, dictates the need to develop methods and criteria for optimal control of the drilling process using this tool.
 The paper presents an analysis of the force interaction between rock-cutting elements, face rock, and drilling mud saturated with slam, highlights the influencing factors and provides dependencies for determining the parameters of rock failure. Empirical verification of the theoretical propositions was carried out based on the data analysis from experimental bit drilling of marble with PDC cutters with a diameter of 76.2 mm, processed using the method of full factor experiment to obtain mathematical models of factors and their graphical interpretation.
 The method of controlling the drilling process based on the optimal ratio of the tool rotation frequency, axial weight and deepening per one turnover is considered, which allows determining the rock failure mode at the well bottom by indirect signs and choose the optimal values of the drilling mode parameters that correspond to the most optimal conditions in terms of achieving the maximum mechanical drilling speed in conjunction with the rational mode of rock-cutting tool operation. A scheme is presented that contains possible variants of the bit run mode and ways to recognize them by the ratio of the deepening per turnover and the rotation frequency of the rock-cutting tool.
Highlights
Аннотация: Рациональная, теоретически обоснованная и эмпирически верифицированная система управления является условием оптимального управления процессом бурения с соблюдением критериев минимизации затрат временных и материальных ресурсов
Рассмотрена методика управления процессом бурения, основанная на оптимальном соотношении частоты вращения инструмента, осевой нагрузки и углубления за один оборот, позволяющая определить по косвенным признакам режим разрушения горной породы на забое скважины и выбрать оптимальные значения параметров режима бурения, которые соответствуют наиболее оптимальным условиям с точки зрения достижения максимальной механической скорости бурения в совокупности с рациональным режимом работы породоразрушающего инструмента
Интерактивная поддержка отработки долота в каждом из перечисленных случаев, учитывая установленные зависимости между углублением за один оборот долота на забое и параметрами
Summary
Р в интервале малых (зона упругого деформирования) и более значительных (зона пластического деформирования) значений осевого усилия. Где σск – предел прочности на скалывание горной породы, Па; Sск – площадь скалываемой резцом породы на передней грани, м2; K – коэффициент, учитывающий превышение усилие сопротивления горной породы резанию-скалыванию при повышении линейной скорости резца. Суммарная сила сопротивления движущемуся по забою резцу равна сумме Rв и Rc. Из представленной схемы (рис.1) следует, что реакция еще не разрушенной горной породы Rв воздействует на ядро сжатия (уплотнения) 1, так как в ядре сжатия она разрушена до состояния мелкого дробления. Для определения коэффициента K в формулах (1) и (3) следует использовать результаты экспериментальных исследований по определению возрастающей силы сопротивления резанию – скалыванию породы при росте линейной скорости резца, представленные в работе [3], где приведены зависимости, отражающие влияние скорости резания – скалывания породы vр на величину усилия Rв для песчаника. Rвн где Rвт – усилие сопротивления, соответствующее значению линейной скорости резца; Rвн – усилие сопротивления, соответствующее линейной скорости, близкой к нулевому значению
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
