Курс лекций содержание технические средства для испытания скважин
 Скачать 1.29 Mb.
|
|
Плотность сплавов pm = 2,78 г/куб. см. Модуль Юнга 1 рода Е = 0,71* Е+05 МПа. Модуль Юнга 2 рода G = 0,27 * Е+05 МПа 9. 9.1. Долота специального назначения. К долотам специального назначения можно отнести фрезеры, зарезные и пикообразные долота, райберы. Фрезеры забойные предназначены для торцевого разрушения металлических предметов, оставленных в скважине. Стальной корпус долота имеет замковую резьбу, а его рабочая плоская торцевая поверхность армирована способом пайки пластинами ТС. Применять фрезеры следует вместе с металлошламоуловителем. Зарезные долота служат для забуривания нового ствола скважины из старого вследствии оставления в нем части бурильного инструмента, необходимости корректировки траектории скважины и др. Основная особенность зарезных долот – это их высокая боковая фрезерующая способность; она достигается путем уменьшения площади и таким оснащением боковой поверхности долота алмазами, композитами или ТС, при котором отношение скоростей разрушения стенок скважины и искусственного забоя имеет наибольшее из возможных значений. Пикообразные долота предназначены для проработки ствола скважины и разбуривания в обсадной колонне цементного камня. Эти долота имеют заостренную под углом 90 град. лопасть в виде пики. Райбер предназначен для «прорезания» окна в обсадной колонне с целью восстановления в ней проходимости (при смятии колонны) или для забуривания нового ствола. Боковая рабочая поверхность райбера имеет конусную форму и армирована ТС. 9.2. Расширители. Расширители служат для одновременного с бурением или последующего расширения пилот – ствола, т.е. для разрушения кольцевого забоя, где внутренний диаметр кольца равен диаметру долота, а наружный – диаметру расширителя. Расширители имеют на концах присоединительные замковые резьбы и могут быть раздвижными (шарошечные) и нераздвижными (лопастные и шарошечные). Переход из транспортного в рабочее положение у раздвижных расширителей осуществляется гидравлическим путем, обратный переход – за счет пружины. Существуют эксцентрические расширители – лопастные и шарошечные, например типа РАБ. 9.3. Долота для бурения с отбором керна (бурголовки). Бурголовки, помимо разбуривания забоя скважины и ее стенок, должны также формировать в центре забоя целиковый столбик породы – керн и предотвращать в процессе бурения его повреждения. Бурголовки могут быть шарошечными, с вооружением из алмазов или алмазосодержащих композиций, фрезерно-лопастными. 9.3.1. Выпускаются одно, трех – шести и восьмишарошечные бурголовки, предназначенные для отбора керна в породах от мягких до твердых и крепких. Одношарошечная бурголовка состоит из корпуса с замковой резьбой, отверстия, обращенного к керноприемнику, выполненного в пустотелой цапфе и боковых промывочных каналов. Сферическая, со сквозным отверстием шарошка, с продольными промывочными пазами и зубковым вооружением смонтирована на мощной опоре с двумя подшипниками скольжения. Такая бурголовка имеет шифр 6ВК 190/80 С3 и предназначена для отбора керна роторным способом в карбонатных породах средней твердости. Бурголовки с тремя и более шарошками состоят из корпуса с замковой резьбой и керноприемным отверстием, шарошек, смонтированных на осях в пазах корпуса. Промывочная жидкость поступает по специальным каналам в пространства между шарошками минуя полость керноприема. Вооружение шарошек может быть фрезерованным с наплавкой твердого сплава, зубковым (из ТС) и комбинированным. Диаметр выпускаемых бурголовок 139,7-295,3 мм, диаметр обуриваемого керна 40-100 мм, применяются для роторного и турбинного способов бурения. Примеры записи шифра шарошечных бурголовок: а) К-139,7/67 МС3, где К-для использования с керноприемными устройствами без съемного керноприемника; 139,7 и 67 – соответственно наружный диаметр бурголовки и диаметр керна в мм; МС3 – тип вооружения; б) КС-187,3/40 СТ, где КС – для использования с керноприемными устройствами со съемным керноприемником. 9.3.2. Бурголовки, оснащенные алмазами и композиционными, алмазосодержащими материалами. Алмазные и оснащенные сплавом «Славутич» бурголовки ввиду малой динамичности процесса разрушения горной породы, а следовательно и воздействия на столбик керна в наибольшей степени подходят для бурения с отбором керна как роторным, так и турбинным способами. Главное конструктивное отличие их от АБИ для сплошного бурения состоит в наличии керноприемного отверстия, с отводом от него промывочной жидкости по каналам в корпусе долота к забою. Вооружение бурголовок матричного вида диаметром 138,1 – 295,3 мм в основном такое же, как и у долот для сплошного бурения; первая буква в их шифре «К», например: КТСИ 188,9/80 СЗ, где Т – ступенчатая форма торцевой поверхности: С – синтетические алмаза СВС – П в виде цилиндра или его части; И – импрегнированное; С – для пород средней твердости; 3 – номер модификации. Бурголовки матричного вида позволяют извлекать керн диаметром 40-100 мм. Бурголовки МСМ с припаянным вооружением из композиционного материала «Славутич» выпускаются диаметром 157,1-214,3 мм (диаметр керна 67-80 мм) для пород средней твердости и твердых. В их шифре после наружного диаметра через косую черту записывается диаметр извлекаемого керна, например: ИСМ 188,9/80 Т. 9.3.3. Фрезерно – лопастные бурголовки. Фрезерно – лопастные бурголовки включают цилиндрический стальной корпус с замковой резьбой, с центральным отверстием для керноприема, трех лопастей с вставками из ТС и промывочных отверстий между лопастями. Они применяются при бурении роторным способом в мягких, малоабразивных породах; диаметры бурголовок 132/50-212,7/80 мм. Основное их преимущество это дешевизна, простота в изготовлении, малая динамичность в процессе бурения. Конструктивное совершенство бурголовок любого типа оценивается по двум основным показателям: 1) коэффициент керноотбора Кко=Dk/D (9.1) где Dk, D – соответственно диаметры керна и бурголовки; 2) коэффициент керноприема Ккп = Dk / hk (9.2) где hk – расстояние от забоя до входа в керноприемное устройство долота. Чем больше значения коэффициентов Кко и Ккп, тем лучше условия для отбора керна. С этих позиций наиболее совершенными являются бурголовки одношарошечные, алмазные, ИСМ и фрезерно – лопастные. 10. Керноприемные устройства. Керноприемное устройство предназначено для приема, отрыва от массива горных пород и сохранения керна в процессе бурения и транспортирования на поверхность. Оно включает в себя корпус с верхней и нижней присоединительными замковыми резьбами, керноприемник внутри корпуса с кернорвателями и кернодержателем внизу и обратным клапаном вверху (для выпуска из керноприемника жидкости при заполнении его керном и отсечения потока промывочной жидкости). Обратный клапан обычно шаровой; шар бросается в трубы и садится в седло перед началом бурения. Нижняя часть трубы керноприемника входит в кернприемное отверстие бурголовки. Кернорватель может быть: а) цанговым – в виде пружинящего конического кольца со шлицами и щелевой прорезью; б) рычажковым – с откидывающимися под действием собственного веса рычажками – кулачками, прикрепленных к кольцу на шарнирах; в) лепестковым (или пружинным) – с пружинными лепестками, жестко прикрепленными к кольцу (выполняет также функции кернодержателя). Существуют керноприемные устройства для роторного и турбинного способов бурения, съемным и несъемнм керноприемником. Для роторного бурения выпускаются секционные устройства с несъемным керноприемником типа СКУ (диаметры наружный 122-203 мм, керна 52-100 мм) и КД11-М 190/80 «Недра» (диаметры наружный 190 мм, керна 80 мм). Для турбинного бурения выпускаются одно- и многосекционные устройства со съемным керноприемником типа КТД (диаметры наружный 172-240 мм, керна 40-60 мм).Такие устройства представляют собой, по существу, трубобур с полым валом, внутри которого и размещается керноприемник. Эффективность применения того или иного типов бурголовки и керноприемного устройства характеризует показатель выноса керна (в %): В = 100*(Lk/H) (10.1) где Lk- длина извлеченного керна; Н – роходка за одно долбление бурголовкой. Числовая величина В в мягких, несвязанных породах меньше, чем в твердых. При роторном бурении она достигает 30-60%, что примерно в двараза выше этого показателя при турбинном бурении – за счет меньшей динамичности процесса и большего диаметра керна. 11. Буримость горных пород: расчленение разреза на интервалы одинаковой буримости Для обеспечения возможности проведения анализа отработки долот, прогнозирования показателей бурения, непрерывную изменчивость свойств горных пород (как объекта разрушения долотом) по разрезу необходимо свести к ступенчатой и разбить разрез на интервалы (пачки) одинаковой буримости (ИОБ). Под буримостью, обычно, понимается комплексная характеристика процесса разрушения породы, обусловленная совокупностью природных и производственных факторов. Чаще всего в качестве показателя буримости используется величина средней за дробление механической скорости бурения: подтверждением правомерности такого подхода является тот факт, что в этом случае обычно границы ИОБ совпадают с границами литолого-стратиграфических интервалов. Расчленение разреза на ИОБ производят путем разбиения всей совокупности данных о механических скоростях бурения при работе долот по скважинам на однородные группы с помощью статистических критериев. Существуют соответствующие программы на ЭВМ. Можно пользоваться и визуальным методом, основанном на анализе характера изменения V по глубине. Для этого в масштабе по оси абсцисс откладывается V, а вниз по оси ординат – отрезок, равный проходке за долбление – h; слева от этой оси составляется литолого-стратиграфическая колонка. Для повышения информативности на одном листе бумаги строятся несколько графиков зависимости V = V (h) для соседних скважин. Визуальное разбиение разреза на ИОБ осуществляется по принципу значимого изменения уровня V, при этом должны приниматься во внимание границы литолого-стратиграфических интервалов, смены диаметров и типов долот, способов и режимов бурения. В пределах выделенных ИОБ по одной или нескольким скважинам производится сравнение и анализ показателей отработки долот, выбор их рациональных типомоделей, способов и режимов бурения. 12. Режимы бурения, выбор долот, их износ. Под режимом бурения принято пронимать определенное сочетание его параметров: 1) осевой нагрузки на долото; 2) частоты вращения долота; 3) подачи насосов; 4) показатели качества бурового раствора (плотность, водоотдача, вязкость и др.). Существуют понятия форсированного режима бурения (предельно высокие осевая нагрузка и частота вращения долота); силового режима (предельно высокая осевая нагрузка и предельно низкая частота вращения); щадящего режима (предельно низкие осевая нагрузка и частота вращения долота). В общем плане, выбор любого из этих режимов обусловлен стремлением получения оптимального режима бурения, при котором достигается назначенное условие оптимальности (в данном случае, соответственно, максимум механической скорости, максимум рейсовой скорости, минимальное искривление скважины). Выбор типомодели долот производится исходя из физико – механических свойств горных пород, анализа их отработки в аналогичных условиях, номенклатуры выпускаемых заводами долот, их стоимости. Выбор способов и режимов бурения осуществляется с учетом ограничений (диаметром, глубиной скважины, пластовыми (поровыми) давлениями и температурами, материально – техническими возможностями предприятия и др.) (табл. 12) Таблица 12.1Ограничения на выбор способов бурения, типов забойных двигателей.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||