Бурение. МБР Лекция 4. Породоразрушающий инструмент бурение. 2. Породоразрушающий инструмент для сплошного бурения
 Скачать 2.65 Mb.
|
|
Лекция 4 Породоразрушающий инструмент для бурения глубоких скважин ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Рассматриваемые вопросы 1. Классификация породоразрушающего инструмента для бурения глубоких скважин 2. Породоразрушающий инструмент для сплошного бурения 3. Породоразрушающий инструмент для отбора керна ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Породаразрушающий инструмент это инструмент предназначенный для передачи энергии горной породе с целью ее разрушения Породаразрушающий инструмент классифицируется последующим признакам по превалирующему механизму разрушения, по назначению, по конструкции, по конструкции системы промывки. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ По превалирующему механизму разрушения горной породы режущего и режуще-скалывающего действия, скалывающего и дробяще-скалывающего, дробящего, истирающего действия. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ По назначению инструмент делится на : инструмент для сплошного бурения (бурение без отбора керна ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ инструмент для бурения с отбором керна колонковое бурение ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ инструмент (долота) специального назначения. Применяют для разбуривания цементных стаканов в обсадных колоннах, искривления скважин, разрушения попавших на забой посторонних металлических предметов, расширения ствола скважины, выполнения различных вспомогательных работ ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ По конструкции опорный шарошечный) имеет опору, на которой закреплена шарошка, независимо вращающаяся вовремя вращения долота по забою. безопорный. Имеет лопасти или матрицу, составляющие с корпусом одно целое ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ По конструкции системы промывки с центральной промывкой с периферийной промывкой, ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Классификация породоразрушающего инструмента для бурения глубоких скважин ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Породоразрушающий инструмент для сплошного бурения Долота лопастные Долота истирающе-режущие (ДИР) Долота шарошечные Долота алмазные ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Лопастные долота Относятся к инструменту режущего или режуще-скалывающего действия. Предназначены для бурения в породах мягких и отчасти средней твердости. Производят двух, трех- и многолопастные долота двухлопастные диаметрами от 76,0 до 165,1 мм трехлопастные - от 120,6 до 469,9 мм. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Лопастные долота а - двухлопастное б - трѐхлопастное; в - пикообразное г -шнековое 1 -корпус 2 - лопасть долота 3 - промывочные каналы 4 - армировка долот. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Долото истирающе-режущее типа «ИР» ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Шарошечные долота Шарошечным долотом называется породоразрушающий инструменту которого основным рабочим органом является шарошка. Шарошка снабжена множеством породоразрушающих элементов, которые располагаются венцами. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Шарошек в долоте может быть несколько. Венцы соседних шарошек расположены таким образом, что разрушают породу по всей поверхности ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Шарошечные долота Наиболее распространены трехшарошечные долота одно-и двухшарошечные долота производят в ограниченном количестве. Изготавливают шарошечные долота 39 номинальных диаметров — от 46 до 508 мм ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Шарошечные долота Двухшарошечное , а - трѐхшарошечное; б - одношарошечное; 1 - наружная конусная присоединительная резьба ниппель 2 -секция (лапа) долота 3 - шарошки 4 - опора долота 5 - зубья шарошек. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Шарошечные долота Применяют два способа оснащения шарошек породоразрушающими элементами Установка твердосплавных зубков (штырей) в гнезда методом холодного прессования. Фрезерование зубьев из тела шарошки с последующей наплавкой твердого сплава ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Шарошечные долота Основные элементы шарошечного долота наружная конусная присоединительная резьба ниппель 2 - секция (лапа) долота 3 - каналы в лапе и цапфе для продувки опоры 4 - цапфа лапы 5 - твердосплавные зубки с полусферической рабочей частью 6 - замковый палец 7 - шарошки 8 - подшипники качения 9 - центральный канал для продувки забоя и шарошек ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Классификация шарошечных долот Тип Области применения Исполнение М Бурение мягких пород С фрезерованными зубьями МЗ Бурение мягких абразивных пород Со вставными зубками МС Бурение мягких пород с пропластками пород средней твердости С фрезерованными зубьями МС З Бурение мягких абразивных пород с пропластками пород средней твердости Со вставными зубками С Бурение пород средней твердости С фрезерованными зубьями СЗ Бурение абразивных пород средней твердости Со вставными зубками СТ Бурение пород средней твердости с пропластками твердых пород С фрезерованными зубьями Т Бурение твердых пород С фрезерованными зубьями ТЗ Бурение твердых абразивных пород Со вставными зубками ТК Бурение твердых пород с пропластками крепких пород Скомбинированным вооружением ТКЗ Бурение твердых абразивных пород с пропластками крепких пород Со вставными зубками К Бурение крепких пород Со вставными зубками ОК Бурение очень крепких пород Со вставными зубками ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Условные обозначения шарошечных долот и их расшифровка Вид долота (количество шарошек I, I, III Тип промывки Ц - центральная промывка, Г- боковая гидромониторная промывка, П - продувка. Вид опоры шарошек В - подшипники стелами качения, Н - один радиальный подшипник скольжения (остальные - подшипники стелами качения, НУ - один радиальный подшипник скольжения (остальные -подшипники стелами качения, маслонаполненная опора герметизирована, А - два и более подшипника скольжения, АУ - два и более подшипника скольжения, маслонаполненная опора герметизирована ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Алмазные долота Это породоразрушающий инструменту которого в качестве рабочих элементов используются алмазные зерна размером - от 2 до 15 зерен/кар . ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Конструктивно алмазное долото состоит из 1 - корпуса с присоединительной резьбой, 2 - твердой матрицы, 3 - алмазных зерен. Выпускают алмазные долота 28 размеров с номинальным диаметром от 91,4 до 391,3 мм ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Радиальные Ступенчатые Спиральные Тип алмазного долота определяется формой торцовой части спиральная, радиальная, ступенчатая с торовидными выступами) и конструкцией промывочных каналов. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Изготовление алмазных долот На изготовление алмазного долота диаметром 141,2 мм расходуется около 40-45 г алмазов, диаметром 188, 9 мм 65-80 г, диаметром 214,3 мм - 80-90 г, диаметром 267,5 мм - около 130 г. Исходным материалом для матрицы является вольфрам, карбид вольфрама и медь. Исходный материал засыпают в пресс-форму на дне которой предварительно в определенном порядке расположены алмазы и проводят холодное прессование, а затем форму помещают в печь. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Породоразрушающий инструмент для отбора керна Это породоразрушающий инструмент, который разрушает горную породу лишь по кольцевому забою и оставляет в центре нетронутый целик породы колонку. Бурение с применением такого породоразрушающего инструмента называется колонковыми предназначено для получения из скважины образцов горных пород керна. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Породоразрушающий инструмент для отбора керна делится на 1. Бурильные головки Шарошечные бурильные головки Алмазные и твердосплавные бурильные головки 2. Коронки для колонкового бурения ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Шарошечные бурильные головки Применяются для получения и извлечения керна на поверхность. Выпускаются двух типов 1. со съемным кернопремником, который при помощи специального каната, маленькой вспомогательной лебедки и ловителя извлекают на поверхность без подъема труб. 2. с несъемным керноприемником (для подъема керна на поверхность приходится поднимать всю бурильную колонну) ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Шарошечные бурильные головки с несъемным кернопремником ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ К - для керноприемных устройств без съѐмного керноприемника; КС - для керноприемных устройств со съѐмным керноприемником; 40 и 80 - диаметр керна, мм СТ - тип разбуриваемых пород (МСЗ - для отбора керна мягких малообразивных пород с пропластками пород средней твердости СЗ - для отбора керна пород средней твердости СТ - для отбора керна пород средней твердости с пропластками твердых пород ТКЗ - для отбора керна твердых абразивных с прослоями крепких пород. Обозначения шарошечных бурильных головок КС-187,3/40СТ К-187,3/80СТ ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Алмазные и твердосплавные бурильные головки ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Первая буква обозначения "К" указывает на вид инструмента и его назначение для бурения с отбором керна. Вторая, третья, четвертая буквы указывает на конструктивные особенности и способ армирования рабочей части инструмента Р - мелкие торовидные выступы на торцевой рабочей поверхности К - крупные торовидные выступы на торцевой рабочей поверхности Т - ступенчатая форма торцевой поверхности И - импрегнированный способ армирования АП - армирование алмазно-твердосплавными пластинами С - армирование алмазами в виде трехгранных призм в бурильных головках В - долото зарезное; С - алмазы синтетические Ф - долото фрезерное. Обозначения алмазных и твердосплавные бурильные головки КАП133,3/67МС ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Цифры обозначают номинальные наружный и внутренний диаметры бурильной головки (в мм Буквы после размера указывают назначение головки по типу разбуриваемых горных пород М - для бурения мягких пород МС - для бурения мягких пород с пропластками пород средней твердости С - для бурения пород средней твердости СТ - для бурения пород средней твердости с пропластками твердых Т - для бурения твердых пород. Обозначения алмазных и твердосплавные бурильные головки КАП133,3/67МС ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Коронки для колонкового бурения Коронка это породоразрушающий инструмент представляющий собой короночное кольцо, армированное резцами из твердых сплавов твердосплавные коронки ) или алмазными зернами алмазные коронки. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Твердосплавные коронки Предназначены для бурения осадочных и некоторых метаморфических и изверженных пород, относящихся к I-VII категориям по буримости. Кроме того, твердосплавными коронками успешно бурятся бескварцевые породы VIII, IX категорий Форма и размеры твердосплавных резцов зависят отфизико-механических свойств буримых порода Короночное кольцо Присоединительная резьба Твѐрдосплавные резцы ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ По форме тведосплавные резы делятся на восьмигранные резцы, прямоугольные пластинчатые резцы, прямоугольные резцы квадратного сечения, тонко пластинчатые резцы, пластинчатые резцы с переменным по высоте сечением круглые ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ По назначению резцы твердосплавных коронок подразделяются на основные и подрезные . Основные резцы выпускаются под торец корпуса короночного кольца, а также выступают за наружную и внутреннюю боковые поверхности, перекрывая поперечное сечение торца коронки. Выпуск резцов на сторону делается для образования при бурении кольцевых зазоров между керном и колонковой трубой, а также между колонковой трубой и стенками скважины, необходимых для нормальной циркуляции промывочной жидкости и выноса шлама ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Твердосплавная коронка с основными резцами ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Подрезными резцами дополнительно укрепляются наружная и внутренняя поверхности корпуса коронки при бурении абразивных пород для предупреждения быстрого износа коронки на конус и обеспечения калибровки скважины. Резцы в коронке могут быть расположены параллельно коси вращения коронки или наклонно к ней (в направлении вращения коронки или против направления вращения. Для уменьшения гидравлических потерь при движении промывочной жидкости на боковой поверхности короночного кольца и нижней части его корпуса вырезаются промывочные каналы. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Твердосплавная коронка с основными и подрезными резцами Основной резец Подрезной резец Канал для выхода шлама Присоединительная резьба Короночное кольцо ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ По форме коронки делятся на Ребристые , применяются для бурения мягких, неоднородных по твердости, а также вязких набухающих в промывочной жидкости пород. К боковой поверхности таких коронок приварены 3-4 ребра, армированные твердосплавными резцами. Ребра создают увеличенный зазор между колонковой трубой и стенками скважины, обеспечивая свободный проход промывочной жидкости. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Ребристая твердосплавная коронка типа М ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Мелкорезцовые коронки предназначены для бурения малоабразивных монолитных и перемежающихся или трещиноватых горных пород IV- VIII категорий по буримости (аргиллиты, алевролиты, глинистые и филлитовые сланцы, доломиты, известняки, базальты и др. Коронки армируются пустотелыми восьмигранными резцами. В качестве подрезных резцов используются вставки, имеющие форму четырехгранной призмы. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Мелкорезцовые твердосплавные коронки типа СМ ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Мелкорезцовые коронки с ориентированно вставленными резцами типа СТ предназначены для бурения малоабразивных трещиноватых и перемежающихся пород IV-VI категорий по буримости (известняки, доломиты, сланцы с твердыми включениями и т. д. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Мелкорезцовая коронка с ориентированно вставленными резцами типа СТ ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Самозатачивающиеся коронки типа СА Применяются для бурения абразивных порода иногда IX категорий по буримости. Характерной особенностью таких коронок является применение рабочих элементов, состоящих из твердосплавных резцов и опорных пластин с небольшой площадью поперечного сечения, что обеспечивает самозатачивание резцов при истирании опорных пластин. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Принцип самозатачивания коронки Он заложен в конструктивном исполнении вставки резца твердого сплава. Режущая вставка состоит из мягкой опорной пластины 4 к которой крепятся твердосплавные основные резцы 5 с помощью мягкой ленты . При бурении мягкая опорная пластинаизнашивается быстрее обнажая твердосплавные резцы 1 - установочная пластина 2 - подрезные резцы 3 - оберточная мягкая лента 4 - опорная пластина 5 - основные резцы. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Самозатачивающиеся коронки типа СА ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Алмазные коронки Алмазная коронка представляет собой короночное кольцо, к торцу которого прикреплена алмазосодержащая матрица с рассредоточенными в ней мелкими зернами алмазов. На торцевой и боковых поверхностях матриц имеются от 2 до 8 промывочных каналов в зависимости от назначения и диаметра коронки. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Схемы конструкций алмазных коронок а - однослойные, б - многослойные, в – импрегнированные коронки с плоской торцевой частью. 1 - объемные алмазы, 2 - подрезные алмазы, 3 матрица, 4 - корпус коронки, 5 - матрица, насыщенная мелкими алмазами. а б в ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Породоразрушающий инструмент для специальных работ К породоразрушающему инструменту специального назначения относятся • вспомогательный (расширители, калибраторы, • долота для прохода цементных пробок. ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Калибраторы и расширители предназначены - для выравнивания стенок скважины до номинального диаметра и калибрования ее ствола. Шарошечные Лопастные РDС ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ Долота для прохода цементных пробок предназначены для разбуривания оснастки хвостовиков, цементных мостов, песчаных пробок и прочих операций в обсаженном стволе скважины. PDC Лопастное Долото-фрезер ГГУ им. Ф. Скорины Верутин МГ |