КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

Скачати 2.12 Mb.

Назва	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
Сторінка	6/36
Дата	01.04.2013
Розмір	2.12 Mb.
Тип	Конспект

bibl.com.ua > Фізика > Конспект

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 36

3 ПОРОДОРУЙНУЮЧИЙ ІНСТРУМЕНТ

ДЛЯ БУРІННЯ СВЕРДЛОВИН

3.1 Призначення та класифікація породоруйнуючого інструменту

Породоруйнуючі інструменти (бурові долота) призначені для руйнування гірської породи в процесі буріння свердловин.

Руйнування будь-якої гірської породи при обертальному бурінні відбувається в результаті дії двох сил: вертикального (осьового) навантаження на долото, створюваного частиною ваги колони бурильних труб, і горизонтальної сили, яка створюється обертанням колони бурильних труб або валом вибійного двигуна.

За характером руйнування породи бурові долота класифікуються таким чином:

а) долота ріжуче-сколюючої дії, які призначені для розбурювання в’язких і пластичних порід невеликої твердості та малої абразивності;

б) долота дробляче-сколюючої дії, які призначені для розбурювання неабразивних і абразивних порід середньої твердості;

в) долота дроблячої дії, які призначені для розбурювання неабразивних і абразивних твердих, міцних та дуже міцних порід;

г) долота ріжуче-стираючої дії, які призначені для буріння в неабразивних породах середньої твердості і твердих, а також для розбурювання порід, що чергуються за твердістю, абразивних і неабразивних порід.

За призначенням бурові долота можуть бути об’єднані в три групи:

а) для руйнування породи з утворенням суцільного вибою свердловини (буріння без відбору керна);

б) для руйнування породи з утворенням кільцевого вибою свердловини (буріння з відбором керна);

в) для виконання спеціальних робіт.

За конструктивним виконанням бурові долота поділяються на: а) лопатеві; б) шарошкові; в) алмазні і твердосплавні.

3.2 Бурові долота для буріння свердловин суцільним вибоєм

Для буріння свердловин суцільним вибоєм застосовують лопатеві, шарошкові, алмазні і твердосплавні долота.

3.2.1 Лопатеві долота

При бурінні нафтових і газових свердловин застосовують лопатеві долота ріжуче-сколюючого і ріжуче-стираючого типів. До першої різновидності належать дво- (2Л) і трилопатеві (3Л) долота, а до другої - трилопатеві (3ИР) і шестилопатеві (6ИР), і шестилопатеві долота “ИСМ”.

Долота 2Л і 3Л використовують для буріння в неабразивних м’яких пластичних породах і для буріння в неабразивних м’яких породах з пропластками неабразивних порід середньої твердості.

Долота 2Л (рисунок 3.1) виготовляють суцільнокованими, а долота 3Л (рисунок 3.2) - зварними.

Дволопатеве долото (2Л) складається із корпуса і двох лопатей, відштампованих як єдине ціле. Для пропуску рідини долото 2Л має промивальний отвір.

Рисунок 3.1— Дволопатеве долото 2Л
Трилопатеві долота мають ширше застосування, ніж дволопатеві. Долото 3Л (рисунок 3.2) складається із корпуса, верхня частина якого має ніпель із замковою різьбою для приєднання до бурильної колони, і трьох приварених до корпуса долота лопатей, які розміщені стосовно одна до одної під кутом 120 . Для направлення потоку промивальної рідини до вибою долото має отвори, які розміщені між лопатями. Лопаті виконані загостреними і дещо нахиленими до осі долота в напрямку його обертання.

Рисунок 3.2—Трилопатеве Рисунок 3.3— Трилопатеве

долото 3Л долото «ЗИР»
Для збільшення зносостійкості доліт їх лопаті укріплюють твердими сплавами.

Долота 3Л випускають з промивальними отворами, краї яких укріплені зернистим твердим сплавом, а також з промивальними отворами з встановленими в них мінералокерамічними змінними соплами (насадками). Долота із змінними соплами називають гідромоніторними.

Суттєвим недоліком доліт 2Л і 3Л є інтенсивне зношування їх лопатей, у зв’язку з безперервним контактом ріжучих та калібруючих ствол свердловини країв лопатей долота з вибоєм та стінкою свердловини, а також велика моментоємність.

Долота “ЗИР” (рисунок 3.3) відрізняються від доліт 3Л тим, що лопатки дещо притуплені, а не загострені і приварені до корпуса так, що вони сходяться на осі, а не нахилені до неї.

Краї лопатей додатково укріплені твердосплавними штирями (вставками). Ці особливості їх конструкції дозволяють вести буріння в абразивних м’яких породах з пропластками абразивних порід середньої твердості. Вказані долота руйнують гірську породу різанням (мікрорізанням) і стиранням.

Долота “6ИР” мають три основні лопаті, які служать для руйнування породи вибою і три додаткові укорочені лопаті, які калібрують стінку свердловини. Основні лопаті притуплені і сходяться на осі долота. Додаткові лопаті також притуплені і розміщені між основними лопатями. Руйнують породу різанням (мікрорізанням) та стиранням. Ці долота призначені для буріння в породах середньої твердості.

Рисунок 3.4 — Шестилопатеве долото «ИСМ»
Долота “ИСМ” у лопатевому виконанні виготовляють декількох видів. За конструкцією шестилопатеве долото “ИСМ” відрізняється від долота “6ИР” формою робочої поверхні основних трьох лопатей і розміщенням трьох додаткових укорочених лопатей (рисунок 3.4). Основні лопаті сходяться на осі долота, а додаткові розміщені асиметрично стосовно основних. Долота руйнують породу різанням (мікрорізанням) і стиранням. Додаткові лопаті призначені, як і у доліт “6ИР”, для калібрування стінки свердловини. Для укріплення лопатей використовують надтвердий матеріал “Славутич”, який має високу зносотійкість. Промивальні отвори просвердлені в корпусі долота.

3.2.2 Шарошкові долота

Основний обсяг буріння нафтових і газових свердловин виконується шарошковими долотами. Шарошкові долота мають такі переваги порівняно з лопатевими:

а) площа контакту шарошкових доліт з вибоєм набагато менша, але довжина їх робочих елементів більша, що значно підвищує ефективність руйнування гірських порід;

б) шарошки долота перекочуються по вибою на відміну від лез лопатевого долота, ковзаючих по ньому, внаслідок чого інтенсивність зносу зубців шарошок менша;

в) крутний момент, необхідний для обертання шарошкового долота, порівняно невеликий, а тому зводиться до мінімуму небезпека заклинювання долота.

До недоліків шарошкових доліт слід віднести низький ресурс служби опор долота і низьку стійкість зубців шарошки.

У практиці буріння свердловин використовують одно-, дво-, три-, чотири- і шестишарошкові долота. Однак найбільше розповсюдження одержали тришарошкові долота.

Стандартом передбачено випуск шарошкових доліт діаметром від 46 мм до 508 мм. Випускають 13 типів шарошкових доліт, які рекомендується використовувати в різних за твердістю та абразивністю породах (таблиця 3.1).
Таблиця 3.1 – Область застосування тришарошкових доліт

Тип долота	Гірська порода
М	М’яка
МЗ	М’яка абразивна
МС	М’яка з пропластками середньої твердості
МСЗ	М’яка абразивна з пропластками середньої твердості
С	Середної твердості
СЗ	Абразивна середньої твердості
СТ	Середної твердості з пропластками твердої
Т	Тверда
ТЗ	Тверда абразивна
ТК	Тверда з пропластками міцної
ТКЗ	Тверда абразивна з пропластками міцної
К	Міцна
ОК	Дуже міцна

Тришарошкові долота. Сучасні конструкції тришарошкових доліт виготовляють зварюванням між собою трьох кованих секцій (лап) (рисунок 3.5). На цапфах долота на підшипниках обертаються шарошки. Шарошки мають породоруйнуючі елементи, конструкція яких визначається механічними та абразивними властивостями порід. Для пропуску промивальної рідини долото має промивальні отвори. Приєднання долота до бурильної колони здійснюється з допомогою подовженої замкової різьби.

а - гідромоніторне з відкритою опорою; б - гідромоніторне з

герметизованою опорою;

А-А – промивальний отвір із соплом (насадкою).

Рисунок 3.5 — Тришарошкове долото

Підшипники шарошок ряду моделей доліт змащуються промивальною рідиною, яка проникає до тіл кочення і тертя по зазору між основою шарошки і упорною поверхнею цапфи. В останні роки все більше застосовують долота з герметизованою опорою, у яких спеціальне мастило надходить до тіл кочення і тертя із еластичного балону по наявному в лапі і цапфі каналу. Проникненню промивальної рідини в порожнину такої опори перешкоджає жорстка ущільнююча манжета.

При обертанні долота за годинниковою стрілкою шарошки, які перекочуються по вибою проти годинникової стрілки, здійснюють складний обертовий рух. У результаті цього породоруйнуючі елементи шарошок наносять удари по породі, дроблячи і сколюючи її. Сколююча дія породоруйнуючих елементів шарошок на породу залежить від форми шарошок, їх розміщення в корпусі долота і стану поверхні вибою свердловини.

Долота типів СТ, Т, ТЗ, ТК, ТКЗ, К, ОК належать до доліт дроблячого класу, а долота типів М, МЗ, МС, МСЗ, С і СЗ належать до доліт дробляче-сколюючого класу.

Форми і розміщення породоруйнуючих елементів на шарошках. У залежності від того, для буріння в яких породах призначено долото, шарошки мають різні породоруйнуючі елементи - зубці, які виготовляються або разом з тілом шарошки фрезеруванням, чи накаткою, або окремо із спеціальних твердих сплавів. Останні мають клиновидну або сферичну контактну поверхню і запресовуються в гнізда, що просвердлені у тілі шарошки. Шарошки з фрезерованими або накатаними зубцями використовують у долотах, призначених для руйнування неабразивних порід. Шарошки із зубцями з твердих сплавів призначені для розбурювання абразивних порід, а також порід з дуже високою твердістю. На всіх шарошках породоруйнуючі елементи розміщують, як правило, концентричними вінцями.

Усім вінцям шарошок присвоєні буквенні індекси у напрямку від вершини до основи: А, Б, В, Г. Вінець, розміщений в основі шарошки, називають периферійним.

Шарошки нумерують залежно від кількості зубців на вінці А. Перша шарошка на цьому вінці має найменшу, а третя - найбільшу кількість зубців.

Шарошки доліт типів М, МС, С, СТ і Т мають вифрезеровані або накатані зубці. Висота і крок зубців зменшуються, а кут при вершині зубця збільшується для доліт від типу М до доліт типу Т.

Шарошки доліт типу М мають найменшу кількість вінців, а доліт типу Т - найбільшу.

Оскільки периферійні вінці шарошок уражають одну і ту ж ділянку вибою, форма і розміщення зубців на них у кожної шарошки вибираються з врахуванням цієї особливості роботи долота. Оскільки грані зубців, що обернені до стінки свердловини, піддаються абразивному зносу, деякі долотні заводи зубці на периферійних вінцях виконують у вигляді Г-, Т- або П-подібної форми.

Шарошки доліт типу ТК на внутрішніх вінцях мають фрезеровані або накатані зубці призматичної форми, а на периферійних вінцях - вставні зубці з твердого сплаву із сферичною породоруйнуючою поверхнею.

Шарошки доліт типів К і ОК мають на всіх вінцях зубці із твердого сплаву із сферичною породоруйнуючою поверхнею.

Шарошки доліт типів МЗ, МСЗ, СЗ, ТЗ і ТКЗ, що призначені для буріння абразивних порід, оснащені запресованими в тіло шарошки твердосплавними зубцями, що мають клиновидну породоруйнуючу поверхню. Кількість вінців і клиновидних зубців у кожному вінці вибирають залежно від твердості породи, для якої призначене долото (у доліт типу МЗ – найменша, а у доліт типу ТКЗ – найбільша).

Опори долота повинні забезпечувати вільне обертання шарошок навколо їх цапф, передачу навантаження на вибій від бурильної колони через цапфи і тіла кочення або поверхні тертя породоруйнуючим елементам, що перебувають у контакті з породою.

Існує велика різноманітність опор шарошок, однак найбільше розповсюдження одержали такі типи опор:

В - всі підшипники кочення;

Н - один підшипник ковзання, а решта - кочення;

А - два і більше підшипники ковзання, а решта - кочення.

Випускають долота з відкритою опорою і з ущільнюючими кільцями і резервуаром для мастила. Долота з ущільнюючими кільцями і резервуаром для мастила у своєму позначенні (шифрі) мають літеру “У”. Застосування в роторному бурінні тришарошкових доліт з герметизованими мастило-наповненими опорами збільшує їх стійкість у середньому на 30 % порівняно з долотами аналогічних конструкцій без герметизації опор.

Промивальні отвори. Ефективність роботи доліт у свердловині в значній мірі залежить від ступеня очищення вибою від розбуреної породи. Тому не можна допускати накопичення вибуреної породи під долотом і перемелювання її породоруйнуючими елементами. Необхідно, щоб зруйнована порода своєчасно видалялась з вибою свердловини, що досягається не тільки подачею до вибою достатньої кількості промивальної рідини, але і застосуванням раціональних конструкцій і схем розміщення промивальних отворів у долоті.

За розміщенням і конструкцією каналів шарошкові долота поділяються на:

а) з центральним промиванням - Ц;

б) з боковим гідромоніторним промиванням - Г;

в) з центральним продуванням - П;

г) з боковим продуванням - ПГ.

Деякі моделі тришарошкових доліт виготовляють з розміщенням промивальних отворів у центрі долота. Потік промивальної рідини у таких доліт спрямовується на шарошки, забезпечуючи охолодження та очищення їх від вибуреної породи.

Більшість моделей тришарошкових доліт виготовляють з боковим розміщенням промивальних отворів. Струмина рідини у таких доліт направляється між шарошками до вибою, забезпечуючи достатнє охолодження шарошок, добре очищення вибою від вибуреної породи і сприятливі умови для руйнування породи породоруйнуючими елементами долота. Для створення ефективного процесу руйнування гірської породи, як і у лопатевих доліт, у промивальні отвори вставляють насадки (сопла), що створюють швидкість витікання струмини рідини з них не менше, ніж 80 м/с. Шарошкові долота з такими насадками називають гідромоніторними.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 36

Схожі:

Конспект лекцій У двох частинах Частина 2 Суми Затверджено на засіданні кафедри фінансів як конспект лекцій з дисципліни «Банківський менеджмент»	Конспект лекцій Частина II Суми Стратегічний маркетинг : конспект лекцій / укладачі: В. В. Божкова, Ю. М. Мельник, Л. Ю. Сагер. – Суми : Сумський державний університет,...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів економічних спеціальностей усіх форм навчання Проектний аналіз : конспект лекцій / укладачі: О. І. Карпіщенко, О. О. Карпіщенко. – Суми : Сумський державний університет, 2012....	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З КУРСУ Ч – 46 Чередник Г. Ю. Конспект лекцій з курсу «Соціальна психологія» [Текст] / Г. Ю. Чередник, О. О. Лоза. – Д.: РВВ ДНУ, 2009. –...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ ЧАСТИНА 2 ПЛАНОВІ ГЕОДЕЗИЧНІ МЕРЕЖІ Лісевич М. П., Ільків Є. Ю Геодезія. Планові геодезичні мережі.: Конспект лекцій.Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2010. 131с	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З КУРСУ «ПСИХОЛОГІЯ» Конспект лекцій з курсу «Психологія» (для студентів 2 курсу денної форми навчання спец.: 092100 – «Промислове та цивільне будівництво»,...
ІСТОРІЯ УКРАЇНИ Конспект лекцій для студентів технічних спеціальностей України. / Г. Ю. Каніщев, Ю.І. Кисіль, В. О. Малишев, Г. Г. Півень, О. А. Яцина. – Конспект лекцій для студентів технічних спеціальностей....	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів освітнього рівня «бакалавр» Конспект лекцій»: Навчально-методичний посібник для студентів галузі знань (0305) «Економіка і підприємництво», напрямів підготовки...
Конспект лекцій з курсу “ Системно-структурне моделювання технологічних... Конспект лекцій з курсу “Системно-структурне моделювання технологічних процесів” / Укладач П. В. Кушніров. – Суми: Вид-во СумДУ,...	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів всіх спеціальностей і форм навчання Затверджено Васійчук В. О., Гончарук В.Є., Дацько О. С., Качан С.І., Козій О.І., Ляхов В. В., Мохняк С. М., Петрук М. П., Романів А. С., Скіра...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання