Долота шарошечные для сплошного бурения

Назначение и классификация породоразрушающего инструмента

ТЕМА 4 Породоразрушающий инструмент

Особенности разрушения горных пород

На величину внедрения зуба долота в породу оказывает влияние осевая нагрузка, создаваемая на долото и окружное усилие, зависящее от частоты вращения долота. Разрушение породы может происходить резанием, скалываением и дроблением.

• породоразрушающий элемент срезает слой породы, толщина которого равна глубине внедрения этого элемента;
• при внедрении породоразрушающего элемента верхняя часть породы скалывается, образуя лунку, а в нижнюю часть внедряется элемент;
• при внедрении породоразрушающего элемента порода разрушается, образуя лунку на всю глубину внедрения этого элемента.

В реальных условиях разрушение горных пород долотом может происходить совмещено за счет резания и скалывания; скалывания и дробления, а иногда за счет истирания породы.

Контрольные вопросы:

1. Какими основными признаками характеризуются механические свойства горных пород?

2. Как определить количество воды, содержащейся в горной породе?

3. Как классифицируются обломочные породы?

4. Каких типов бывает цемент и его классификация?

5. Что такое релаксация?

1. Что влияет на прочность горных пород?
2. На какие категории делятся горные породы по твердости по штампу?
3. От каких факторов зависят упругие свойства горных пород?
4. На какие категории делятся горные породы по пластичности?
5. Что такое абразивность, сплошность и буримость горных пород?

Студент должен

знать:

· назначение и устройство буровых долот, бурильных головок и колонковых снарядов; основные правила эксплуатации буровых долот и бурильных головок; кодирование износа буровых долот и бурильных головок.

Уметь:

· выбирать типы буровых долот и бурильных головок с учетом физико-механических свойств горных пород, читать условные обозначения буровых долот и бурильных головок, определять степень износа и записывать износ долота с помощью кодирования. Определять скорости бурения.

Породоразрушающий инструмент предназначен для разрушения горных пород и формирования забоя и стенок скважины.

• долота для сплошного бурения, разрушающие породу в одной плоскости или ступенчато; Долота для сплошного бурения и бурильные головки для колонко­вого бурения предназначены для углубления скважины. Выпускаются они различных типов, что позволяет подбирать нужное долото;
• бурильные головки для колонкового бурения, разрушающие породу по периферии забоя;
• долота для специальных целей (зарезные, расширители, фрезеры и др.) - предназначены для работы в про­буренной скважине и в обсадной колонне.

По конструктивному исполнению долота бывают:

1) шарошечные

2) лопастные

3) алмазные

Материал для изготовления породоразрушающих элементов долот бывает:

1) стальной

2) алмазный

3) твердосплавный

4) ИСМ (инструмент сверхтвердых материалов в Киеве – разработали «Славутич»).

До 90 % объемов бурения производится шарошечными долотами. Шарошечные долота наиболее широко распространены и предназна­чены для сплошного бурения нефтяных и газовых скважин. Шарошечные долота имеют следующие преимущества:

1. площадь контакта шарошечных долот с забоем значительно
   меньше, чем у лопастных долот, а длина их рабочих кромок больше, что
   значительно повышает эффективность разрушения горных пород;
2. шарошки долота перекатываются по забою в отличие от лезвий
   лопастного долота, скользящих по нему, вследствие чего интенсивность
   износа зубьев шарошек значительно меньше интенсивности износа
   лезвий лопастных долот;
3. вследствие перекатывания шарошек по забою крутящий момент,
   потребляемый долотом, сравнительно невелик, поэтому опасность заклинивания шарошечного долота сводится к минимуму.

Все долота в зависимости от твердости и абразивности разбуриваемых пород длятся на 13типов, указанных в таблице 3.

Таблица 3 – Типы шарошечных долот

№№ п/п	Обозна-чение	Твердость пород	Литологический состав пород	Вооружение
1.	М	мягкие	Глины с прослоями песков, алевролитов	Зубчатое (задано с телом шарошки)
2.	МЗ	мягкие абразивные	Чередование аргиллитов, алевролитов, окварцованных песчаников, глинистых сланцев	Вставные твердо- сплавные зубки
3.	МС	Мягкие с про-пластками сред-ней твердости	Глины, аргиллиты с прослоями песчаников	Заодно с телом шарошек
4.	МСЗ	Мягкие абразив-ные с пропласт-ками средней твердости	Чередование аргиллитов известковистых	Вставные зубья и выполненные заодно с телом шарошки
5.	С	Средней твердости	Известняки и доломиты с прослоями глин и аргиллитов	Зубья заодно с телом шарошек
6.	СЗ	Абразивные средней твердости	Переслаивание глин с включением гипса и ангидрита с аргиллитами и алевролитами	Вставные зубья
7.	СТ	Средние с пропластками твердых пород	Известняки, доломиты, пере-слаивание глин алевролитистых, алевролитов, песчаников, аргиллитов известковистых	Фрезерованные зубья
8.	Т	твердые	Известняки, доломиты с просло-ями глин и включениями ангидритов	Фрезерованные зубья
9.	ТЗ	Твердые абразив-ные породы	Известняки, участками окремнелые, доломитизированные	Вставные зубья
10.	ТК	Твердые с проплатками крепких пород	Известняки, доломиты окремнелые с прослоями мергелей	Фрезерованные и вставные зубья
11.	ТКЗ	Твердые абразив-ные с пропласт-ками крепких пород	Известняки, доломиты, аргиллиты окремнелые, алевролиты, песчаники кварцевые	Вставные зубья
12.	К	Крепкие	Песчаники кварцевые с прослоями аргиллитов	Вставные зубья
13.	ОК	Очень крепкие	Кварцевые песчаники с прожилками кварца	Вставные зубья

Шарошечные долота подразделяются на разновидности по количеству рабочих органов:

Одношарошечные I (обозначение)

Двухшарошечные II

Трехшарошечные III

Четырехшарошечные IV

Шестишарошечные VI

Для бурения скважин наиболее широко распространены 3-х шарошечные долота.

Каждый вид долота выпускается сериями.

Серия – специфическая особенность конструкции или технологии изготовления (например, ГНУ, ГАУ). Характеризуется иной конструкцией отдельного узла (например, вооружение).

Вооружение шарошек – это конструкция, число, размер зубьев и расположение их на теле шарошки.

По вооружению шарошечные долота делятся на 3 класса:

1 кл. – Зубчатое (выфрезерованные стальные элементы) (МС, М, С, СТ, Т)

2 кл. – Штыревое (вставное твердо-сплавное вооружение) (МЗ, СЗ, ТЗ, ТКЗ, К, ОК)

3 кл. – Зубчато-штыревое (МСЗ, ТК)

“З” – твердосплавные зубья.

Типы долот делятся на модификации:

1) по схеме промывки:

Г – гидромониторная (боковая) промывка

Ц – центральная промывка

П – центральная продувка

ПГ – боковая продувка

2) по конструктивному выполнению опор:

В – на п/ш качения (для высокооборотного бурения)

Н – на 1 п/ш скольжения, остальные качения (для низкооборотного бурения)

НУ – на 1 п/ш скольжения с герметизацией уплотнительными кольцами и резервуарами для смазки.

АУ – на 2-х и более п/ш скольжения с герметизацией, маслонаполненные.

Модификация включает несколько моделей, которые отличаются между собой размерами (диаметр, высота).

Долота независимо от их назначения, конструкции и типа нормализованы по диаметрам. Нормальный ряд долот изменяется от 46,0 ÷ 508 мм. В нашем регионе используются 3-х шарошечные долота:

• 393,7 мм – для бурения под направление;
• 295,3 мм – для бурения под кондуктор;
• 215,9; 190,5 мм – для бурения под эксплуатационную колонну.

Классификация шарошечных долот

р а з н о в и д н о с т ь

1 - шарошечные

2-х шарошечные

3-х шарошечные

с е р и и

12 Н ГВ СВ ЦА ГВУ ЦВ ГН ГНУ ГАУ ЦА ПВ ПГВ

к л а с с ы

М, МС, С, СТ, Т

МЗ, СЗ, ТЗ, ТКЗ, К, ОК

МЗС, ТК

т и п ы

13 М МЗ МС МЗС С СЗ СТ Т ТЗ ТК ТКЗ К ОК

м о д и ф и к а ц и и

Схема промывки (Г, Ц, П, ПГ)

Конструкция опор (В, Н, АУ, НУ)

м о д е л и

размер долот (Ø 46-508 мм)

Расшифровка долота III 215,9 МЗС ГАУ:

III – 3-х шарошечное (разновидность)

215,9 – Ø, мм (модель)

МЗС – для бурения мягких абразивных пород с пропластками средней твердости (тип)

ГАУ – гидромониторное, герметизированная маслонаполненная опора на 2-х и более подшипниках скольжения (серия, модификация)

Параметры инструмента – данные, которые позволяют оценить его конструкцию, технический уровень, степень надежности в работе, определяют его техническую и экономическую эффективность, область рационального применения.

К параметрам относится:

1) срок службы – является эксплуатационной характеристикой, позволяет оценить практическую ценность конструкции инструмента. Срок службы, стойкость (выражается в часах), зависит от условий бурения и режима эксплуатации;

2) проходка на долото, h (м) – сколько метров прошло долото с момента спуска нового до полного износа;

3) допустимая нагрузка на долото, Рд (тн);

4) предельно допускаемая частота вращения, n (об/мин);

5) стоимость единицы метра проходки (руб).

Технической характеристикой конструкции инструмента является:

1. высота (мм), диаметр (мм);

2. масса (кг);

3. размер профиля присоединительной резьбы;

4. схема опоры;

5. наличие герметизирующих устройств;

6. схема очистки (промывки, продувки);

7. размер насадок;

8. назначение и тип инструмента;

9. материал основных деталей.

Все технические характеристики долот отражаются в техническом паспорте, который вкладывается во внутрь долота. Резьбовая часть долота при транспортировке обязательно закрывается предохранительным колпаком во избежание повреждения.

На верхнем торце присоединительной части указывается шифр, порядковый заводской номер, клеймо завода изготовителя и ОТК.

Перед спуском в скважину проверяют соответствие диаметра, визуальный осмотр сварных швов, свободное вращение от руки шарошек.

Дата добавления: 2014-01-05