метод указания. Российский государственный геологоразведочный университет имени серго орджоникидзе
 Скачать 1.63 Mb.
|
3. Выбор бурового инструментаВ зависимости от конструкции скважины, способа бурения, типа бурового станка, производится выбор бурового инструмента. Необходимо выбрать технологический, вспомогательный и аварийный инструмент, который будет использоваться для бурения скважин. 3.1 Выбор технологического бурового инструмента К технологическому относится инструмент, при помощи которого производится бурение скважины. Набор технологического инструмента соединенный в определенной последовательности называется буровым снарядом. В состав бурового снаряда при колонковом бурении входя: породоразрушающий инструмент (коронка), кернорвательное устройство, колонковая труба (одинарная или двойная), переходники различного типа, бурильная колонна с ведущей трубой и буровым сальником. 3.1.1. Породоразрушающий инструмент Бескерновое бурение. Для бескернового бурения используются долота лопастные, шарошечные и алмазные, с помощью которых можно бурить скважины в породах любых категорий по буримости. Лопастные долота. Лопастные долота выпускаются диаметрами от 76 до 151 мм и используются для бурения скважин в мягких породах I-IV категории по буримости. Шарошечные долота. Шарошечные долота выпускаются диаметрами от 46 до 151 мм и используются для бурения скважин в породах от I до XII категории. Шарошечные долота типа М предназначены для бурения скважин в породах I-IV категории по буримости. Выпускаются диаметрами 112-151 мм. Шарошечные долота типа C предназначены для бурения скважин в породах V-VI категории по буримости. Выпускается диаметрами 93-151мм. Шарошечные долота типа Т предназначены для бурения скважин в породах VII-VII категории по буримости. Выпускаются диаметрами 93-151 мм. Шарошечные долота типа К предназначены для бурения скважин в породах IX-XII категории по буримости. Выпускаются диаметрами 46-151 мм. Для калибровки ствола скважины возможно применение трехшарошечных расширителей кольцевого типа. Алмазные долота. Однослойные алмазные долота 08А3 и 09А3 применяют для бурения плотных и слабо трещиноватых пород малой и средней абразивности VIII-IХ категории по буримости. Импрегнированные алмазные долота 08И3 применяются при бурении плотных и трещиноватых горных пород малой и средней абразивности IX-XII категории по буримости. Колонковое бурение Твердосплавные коронки. Твердосплавные коронки предназначены для бурения в мягких и средней твердости породах I-VIII категории по буримости. Коронки делятся на следующие группы: - для бурения мягких пород (ребристые) М5, М6; - для бурения малоабразивных пород средней твердости: СМ4, СМ5, СM6, СT-2; - для бурения абразивных пород средней твердости: СА4, СА5, СA6. Коронки различных типов используются в породах следующих категорий: M5, М6 - мягкие породы I-IV категории по буримости; CM4 - малоабразивные монолитные и перемежающиеся горные породы V-VI и частично VII категории по буримости; CM5 - малоабразивные монолитные и слабо трещиноватые горные породы V-VI категории по буримости; СМ6 - малоабразивные монолитные и трещиноватые горные породы VI-VII категории по буримости; СТ-2 - малоабразивные трещиноватые и перемежающиеся горные породы IV-VI категории по буримости; СА4 - преимущественно абразивные, монолитные и слабо трещиноватые горные породы VI-VIII и частично IX категорий по буримости; СА5, СА6- преимущественно абразивные, монолитные и перемежающиеся горные породы VI-VIII и частично IX категорий по буримости; Алмазные коронки. Алмазные коронки предназначены для бурения в породах VI-ХII категорий по буримости. Коронки подразделяются на две группы: - однослойные - предназначены для бурения горных пород VI-IХ категорий по буримости; - импрегнированные - для бурения горных пород IХ-ХП категорий. Тип буровой коронки выбирается в зависимости от категории пород по буримости, абразивности и трещиноватости. Характеристика алмазной коронки отражена в маркировке: 01 A3 Д40 К20. 01 (02.. и т.д.) - порядковый номер конструкции коронки, характеризует форму торца матрицы; А (И) - тип коронки - однослойная (импрегнированная); 3 (4,5) - твердость матрицы (3 - нормальная для бурения в плотных монолитных мало- и среднеабразивных породах; 4 - твердая для бурения в среднеабразивных и абразивных, плотных, монолитных, а также в трещиноватых породах; 5 - очень твердая для бурения в твердых трещиноватых и весьма абразивных породах); Д40 - качество и зернистость объемных алмазов; К20 - качество и зернистость подрезных алмазов. Для бурения скважин применяются следующие типы алмазных коронок: - для одинарных колонковых наборов однослойные коронки типов 01A3, 01A4, 04А3, 07А3, 14A3, А4ДП, 15A3, 16A3; импрегнированные коронки типов 02И3, 02И4, И4ДП, а также коронки конструкции типа БС, БА, армированные синтетическими алмазами зернистостью 250-400 шт/карат. - для двойных колонковых снарядов: для труб типа УТ - КУТ, КУТВ, 18A3, КУТ4, 19И3; для труб типа ТДН-2 - 10A3, 11И3; для труб типа ТДН-О - КДТО. - для эжекторных снарядов - ОЭП, ДЭП, ДЭА; - для снарядов ССK: для снарядов ССК-46 коронки типа К-90, К-96; для CCK-59 коронки типа K-01, К-08; для CCK-76 коронки типа КАСК;  - для KCCK-76 коронки типа 17A4, K-16, К-30, K-41, К-45. При алмазном бурении целесообразно применение алмазных расширителей для калибровки ствола скважины. Расширители типа PCA используются для одинарных колонковых наборов, а также применяются расширители для двойных колонковых наборов и снарядов CCK. Коронки для гидроударного и пневмоударного бурения. Твердосплавные коронки для бурения гидроударными и пневмо-ударными машинами выпускаются серийно и отличаются от обычных твердосплавных коронок. Для гидроударного бурения выпускаются коронки типа КГ диаметром 59-115 мм, для пневмоударного бурения коронки типа КП, КПС, КЛП диаметром 96-153 мм. 3.1.2. Бурильные трубы Буровой снаряд состоит из колонны бурильных труб и колонкового набора. Бурильная колонна является наиболее ответственным звеном бурового снаряда. Она выполняет различные функции. Через нее на породоразушающий инструмент передается крутящий момент и осевая нагрузка, подается очистной агент, поднимается съемный керноприемник и керн при гидротранспорте. На бурильных трубах спускается инструмент для ликвидации аварий и приборы для исследования скважин. Через колонну закачиваются тампонирующие материалы. Бурильные трубы изготавливаются цельнотянутыми бесшовными, из высокачественных сталей или специальных сплавов, с резьбовыми соединениями. Стальные бурильные трубы (СБТ) изготавливают из сталей марок Д, 36Г2С, 38ХНМ; легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ) – из сплава Д16Т; соединительные резьбовые элементы бурильных труб – из сталей марок 40Х, 45У, 40ХН. Стальные бурильные трубы муфтово-замкового соединения (СБТМ) имеют высаженные внутрь концы и наружную резьбу для соединения труб в колонну соединительными муфтами и бурильными замками. Муфты предназначены для соединений труб в свечи, они имеют внутреннюю резьбу. Бурильные замки служат для соединения свечей в колонну. Бурильные трубы муфтово-замкового соединения и соединительные муфты к ним изготавливаются в соответствии с ГОСТ 7009-56; бурильные замки – в соответствии с ГОСТ 7918-75. Муфтово-замковые соединения обеспечивают повышенную прочность бурильной колонны и поэтому бурильные трубы муфтово-замкового соединения применяются в основном при твердосплавном и бескерновом способах бурения, а иногда и при алмазном бурении скважин глубиной свыше 1000 м. Основные размеры бурильных труб муфтово-замкового соединения приведены в табл. 11 Таблица 11
Бурильные трубы ниппельного соединения имеют высаженные внутрь концы, на каждом из которых нарезана внутренняя резьба для соединения труб и свечей ниппелями. Основное отличие труб ниппельного соединения от бурильных труб муфтово-замкового соединения – одинаковый наружный диаметр трубы и соединительного ниппеля, что позволяет эти колонны применять при высоких частотах вращения из-за минимального зазора между колонной и стенкой скважины. Стальные бурильные трубы ниппельного соединения (СБТН) и их элементы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 8482-57 и по ТУ 14-3-679-78. Основные размеры СБТН приведены в табл. 12. Таблица 12
Легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ) изготавливаются только ниппельного соединения (ЛБТН). ЛБТ изготавливают без высадки концов, но с большей толщиной стенки (7 – 9 мм), что обеспечивает их достаточную прочность и износостойкость. Трубы ЛБТН используются преимущественно в алмазном бурении. Краткая техническая характеристика ЛБТН приведена в табл. 13. Таблица 13
Легкосплавные бурильные трубы обеспечивают возможность бурения на большие глубины с высокими частотами вращения и с меньшими затратами мощности на вращение в сравнении со стальными колоннами, за счет меньшей массы колонны. Для бурения снарядами со съемными керноприемниками (ССК и КССК) применяют бурильные трубы с соединением «труба в трубу» для ССК и замковым для КССК. Бурильные трубы для ССК изготавливаются с высокой точностью из высококачественных сталей (38ХНМ), с гладкой наружной и внутренней поверхностью, тонкостенными, с большим внутренним проходным сечением. Бурильные трубы для КССК в отличие от ССК имеют специальные замковые соединения, позволяющие механизировать процесс свинчивания и развинчивания труб. Именно это отличие от ССК делает данный снаряд более удобным при бурении особенно глубоких скважин. В то же время колонны КССК имеют более значительный вес. Бурильные трубы для КССК изготавливаются из стали марки 36Г2С, замки – из стали марки 40ХН. Краткая техническая характеристика труб для ССК и КССК приведена в табл. 14. Таблица 14
Для работы в компоновке со стальными трубами при бурении комплексами КССК созданы также легкосплавные (сплав Д16Т) трубы диаметром 71 мм со стальными замками диаметром 73 мм. В составе колонны стальных труб легкосплавные трубы должны располагаться на таких участках бурильной колонны, на которых действуют минимальные растягивающие нагрузки и минимальный крутящий момент. Такая компоновка стальных и легкосплавных труб позволяет бурить скважины комплексом КССК-76М-2000 глубиной до 2750 м. Выбор бурильных труб зависит от конструкции скважины, конечного ее диаметра и способа бурения. Для алмазного высокооборотного бурения рекомендуются трубы с ниппельным соединением, ориентировочное значение диаметра бурильных труб определяют из соотношения:
где: Dбт – наружный диаметр бурильных труб, мм; DС – диаметр скважины, мм. Для бескернового и твердосплавного бурения целесообразно применять трубы муфтово-замкового соединения. Значение диаметра бурильных труб в этом случае определяется из соотношения:
Рекомендации по выбору типа и размера бурильных труб в зависимости от основного диаметра скважины, ее глубины и типа породоразрушающего инструмента приведены в табл. 15. Таблица 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0,9) DС, мм;