Эффективность разрушения горных пород на забое скважины, т.е. максимальная механическая скорость бурения, достигается при правильном выборе величин параметров технологического режима:
- частоты вращения бурового снаряда
- осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент
- расхода очистного агента.
Эти параметры не всегда должны иметь максимальную величину и должны изменяться не только в течение рейса, но и на различных глубинах бурения. Основное влияние на рациональное сочетание различных значений трёх параметров режима бурения оказывают физико-механические свойства буримых горных пород: твёрдость, абразивность, трещиноватость и т. д. Особое влияние на выбор технологического режима бурения имеют пористость, вспучиваемость, плывучесть, водопроницаемость, слоистость. Каждое из этих свойств может вызывать необходимость изменения одного из параметров режима бурения, т. е. применение специального режима. Например, повышенная пористость горной породы или водопроницаемость существенно влияют на количество подаваемой в скважину промывочной жидкости.
Параметры режима бурения должны быть определены для каждого слоя пород.
Механическая скорость бурения возрастает с увеличением частоты вращения бурового снаряда. Однако пределы этих значений различны для каждого способа бурения и диаметра скважины.
Например, при алмазном бурении импрегнированными коронками число оборотов колонны труб должно быть выше, чем при твёрдо-сплавном. С увеличением диаметра породоразрушающего инструмента частота вращения бурового снаряда должна уменьшаться. Частоту вращения необходимо снижать в сильно трещиноватых породах, при бурении неоднородных, чередующихся по твёрдости слоях, при специальных режимах бурения (в зонах интенсивного естественного искривления скважины, при забурке дополнительных стволов на глубине) и т. д.
Величина осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент также зависит от ряда факторов. Механическая скорость бурения возрастает с увеличением осевой нагрузки, но это целесообразно и возможно в определённых пределах. Увеличение осевого давления выше рекомендуемого приводит к повышенному износу истирающего материала, коронок, долот либо к поломке бурового инструмента и, в конечном счете, к аварии. Следует заметить, что при небольших глубинах скважин выгоднее иметь максимальную механическую скорость бурения, несмотря на повышенный износ породоразрушающего инструмента. На больших глубинах, где время проведения спуско-подъёмных операций составляет значительную величину, целесообразно добиваться максимальной стойкости породоразрушающего инструмента (проходки на коронку, долото) даже за счёт более низкой механической скорости бурения. Заниженная осевая нагрузка приводит к непроизводительному истиранию резцов породоразрушающего инструмента и снижению механической скорости бурения.
Оптимальное соотношение параметров режима бурения зависит от конкретных геолого-технических условий сооружения скважины.
Количество подаваемого в скважину очистного агента должно, в первую очередь, обеспечивать безаварийную работу всего бурового оборудования и инструмента, зависящую от состояния скважины.
При недостаточной подаче очистного агента происходит зашламовывание ствола и забоя скважины, вызывающее повышенный износ инструмента и расход мощности, затрачиваемой на вращение бурового снаряда. При повышенной подаче очистного агента в скважину может происходить разрушение керна и стенок скважины, особенно при их невысокой устойчивости. В целом при бурении мягких пород с высокими механическими скоростями количество подаваемого очистного агента должно быть увеличено, а в твёрдых породах — снижено.
