Как выбрать рациональную конструкцию долота

info@tehtaim.ru
8 (800) 551-24-70

Пн-Вс Круглосуточно
24/7

Выбор буровых долот для стабильного бурения

Буровое долото – инструмент, предназначенный для механического разрушения грунта в ходе бурения скважины. Он изготавливается из прочных и износостойких материалов. В современной практике используются разные типы долот. Выбор буровых долот осуществляется с учетом планируемой глубины скважины, а также механических и абразивных свойств разрабатываемого грунта.

Какие виды долот бывают для бурения?

По конструктивному исполнению различают следующие виды:

Лопастный (режуще-скалывающий) тип. Используется для мягких и рыхлых грунтов. Особенностью инструмента считается то, что с увеличением глубины проникновения диаметр ствола уменьшается. Используется для формирования геологоразведочных скважин небольшой глубины (до 50 м). Шарошечный (дробяще-скалывающий) тип. Универсальный и самый распространенный вид инструмента. Пригоден для работы с породами любой твердости. Упрочненные модификации, изготовленные из сплавов повышенной прочности, могут разрушать даже горный камень. Алмазный (режуще-истирающий) тип. Устройства характеризуются алмазными режущими элементами и предназначены для взаимодействия с мало- и среднеабразивными породами средней твердости и твердых. Они, в свою очередь, делятся на ступенчатые, радиальные и спиральные.

Примечание: Такие как долота истирающе-режущего действия представляют собой инструменты с твердосплавным вооружением для разбуривания мягких абразивных горных пород. Во вращательном бурении скважин используется коронка буровая КНШ, характеризующаяся наличием штырев.

Где и как выбрать буровые долота для стабильного бурения?

Грамотный выбор бурового долота с учетом условий и режима эксплуатации обеспечивает его высокую производительность и длительный срок службы. Это гарантирует стабильность процесса бурения, увеличивает его эффективность, сокращает энергозатраты.

Если для сооружения мелких скважин в рыхлом грунте лучше использовать изделия лопастного типа, то для глубокого бурения твердых пород целесообразно применять шарошечный или алмазный инструмент.

Специалисты нашей компании дадут профессиональную консультацию и предложат оборудование для решения конкретной задачи.

Источник

Технико-экономические показатели работы долот. Выбор рациональных конструкций (типов) долот

Успех проводки скважины (скорость, качество и стоимость) прежде всего зависит от решения двух вопросов — рационального подбора и отработки долот в зависимости от физико-механичес­ких особенностей горных пород, подлежащих разбуриванию в про­цессе строительства скважины, и правильного подбора бурового раствора. Конечно, это не значит, что другие факторы (подбор бу­ровой установки, бурильного инструмента, способа бурения и т. п.) не влияют на процесс бурения, но подбор долот и бурового ра­створа являются решающими. В данном параграфе мы рассмотрим выбор рациональных типов долот. Но прежде чем перейти к рас­смотрению этого вопроса, остановимся на технико-экономичес­ких показателях работы долот.

Для оценки работы долот при бурении нефтяных и газовых сква­жин пользуются следующими показателями:

механической скоростью проходки г>_ш измеряемой числом мет­ров, проходимых долотом в течение 1 ч работы на забое (м/ч);

рейсовой скоростью проходки г>_р, измеряемой числом метров за один рейс, отнесенных ко времени пребывания долота на забое /₃ плюс время, затраченное на подъем инструмента /_п-и, замену до­лота /_д, спуск инструмента /_с и наращивание в процессе бурения ‘н.к (м/ч);

проходкой И за 1 рейс (м).

Из этого следует, что

где /_сп — продолжительность спускоподъемных операций, отне­сенных за один рейс, ч; /_пз — продолжительность подготовитель­но-заключительных работ, отнесенных за один рейс, ч; С_в — смет­ная стоимость 1 ч работы буровой установки по затратам, завися­щим от времени, откорректированная по фактической коммер­ческой скорости, р./ч; С_д — стоимость долота с районной надбав­кой, р.

Формула для вычисления эксплуатационных затрат может быть также записана в следующем виде, р./м:

Рациональной конструкцией (типом) долота данного размера является такая конструкция (тип), которая при бурении в конк­ретных геологических условиях обеспечивает минимум эксплуата­ционных затрат на 1 м проходки.

Обязательными условиями для выбора рациональных конструк­ций (типов) долот являются:

систематический учет показателей работы долот дифференци­рованно по нефтяным и газовым месторождениям, площадям, стратиграфическим подразделениям, интервалам глубин, спосо­бам и режимам бурения;

оценка и учет результатов промысловых испытаний опытных и опытно-промышленных партий долот новых конструкций;

изучение и учет характера износа элементов долота (опоры, вооружения, потери диаметра и др.);

систематическое изучение и анализ геологического разреза по данным геофизических исследований, исследований кернового и шламового материала;

проведение хронометража работы долот.

На основании вышеперечисленных условий для каждого мес­торождения подбираются рациональные типы долот. Достовер­ность выводов и рекомендаций зависит в первую очередь от доб­росовестного отношения буровых бригад и ИТР к выполнению перечисленных выше стадий выбора рациональных типов шаро­шечных долот. На основании проведенных экспериментально-ис­следовательских работ разрабатываются регламенты отработки долот для каждой площади (блока) или месторождения в целом дифференцированно по группам типовых конструкций скважин. Утвержденные регламенты отработки долот (рис. 3.16) обязательны для использования при разработке проектно-сметной докумен­тации и геолого-технического наряда на каждую вновь закладыва­емую скважину, определении потребности в долотах и формиро­вании заявок на планируемый период, а также при комплектова­нии наборов рациональных типов долот для проводки скважин.

Контрольные вопросы

1.Как классифицируются долота по характеру разрушения породы?

2. Каким образом классифицируются долота по назначению?

3. Расскажите о лопастных долотах для сплошного бурения.

4. Какие виды шарошечных долот изготавливаются в настоящее вре­
мя? Расскажите об их устройстве. Назовите виды изготавливаемых опор
шарошек.

5. Какие режимы эксплуатации рекомендуются для шарошечных долот?

6. Расскажите об алмазных долотах для сплошного разрушения забоя.
В чем особенность и преимущества долот, оснащенных алмазотвердо-
сплавными резцами (пластинами)?

7. Из каких основных частей состоят снаряды для колонкового буре­
ния? Каковы особенности работы со снарядом для колонкового бурения?

8. Какие существуют долота для специальных целей? Назовите их кон­
структивные особенности.

9. Какие показатели используются для оценки работы долот при буре­
нии нефтяных и газовых скважин?

10. Как выбрать рациональную конструкцию долота?

11.Каково содержание и назначение регламента отработки долот?

Источник

Выбор долота

Задачу выбора типа долота для разбуривания конкретной горной породы или пачки пород ВНИИБТ предлагает решать с помощью специальной методики, основанной на статистической обработке обширной промысловой информации.

Выбор рациональных типов долот осуществляется по Обобщенной классификационной таблице соответствия типов шарошечных долот свойствам горных пород (ОКТ) ( рис 2.1 ) или по Классификационной таблице парных соответствий категорий твердости и абразивности пород типам шарошечных долот (КТС) ( рис.2.2 ).

Рис.2.1. Обощённая классификационная таблица соответствия типов шарошечных долот свойствам горных пород

Структура ОКТ ( см.рис 2.1 ) разработана таким образом, что гистограммам содержания (в %) в пачках разных по твердости и абразивности горных пород классификационно поставлены в соответствие определенные типы шарошечных долот, наилучшим образом (по минимуму эксплуатационных затрат на проходку 1 м скважины) обеспечивающие это соответствие. Выбор рационального типа долота осуществляется путем сравнения гистограмм, полученных при построении МКР, с типовыми гистограммами в ОКТ.

Например, если при построении МКР получены гистограммы, в наибольшей степени совпадающие по форме и абсолютным значениям содержания пород с различными категориями твердости и абразивности, соответствующие типовым гистограммам в ОКТ, расположенным во второй строке сверху, то для такой пачки рациональным будет долото типа МЗГ.

В случае, если гистограммы, полученные в МКР, значительно отличаются от типовых в ОКТ, то необходимо выбирать рациональный тип долота по КТС.

Величина Е уд представляет собой меру эффективности работы долота в конкретных условиях и характеризует взаимодействие между долотом и породой:

(2.3)

породы за 1 мин, м3,

Е д =Р д 2πRn; (2.4)
V=πR 2 υ м ; (2.5)

Е уд зависит от типа и конструкции долота и не учитывает основные механические свойства пород. Однако то обстоятельство, что при бурении мягких и твердых горных пород значения Е уд различны, позволяет использовать эту величину как метод для выбора соответствующего типа долота.

При заданных способе бурения и сочетаниях параметров режима бурения критерием выбора рационального типа долота для конкретной породы является стоимость 1м проходки (в руб.)

(2.6)

Выбор долот на основе минимальной стоимости 1 м проходки обеспечивает самое низкое значение стоимости в данном интервале скважины.

Однако во всех случаях следует рассмотреть возможность применения новых, ранее не использовавшихся на площади высокопроизводительных породоразрушающих инструментов, в т.ч. и долот с новым типом опор, вооружения схемой промывки.

При оценке возможности применения лопастных долот следует учесть большой вращательный момент, необходимой для работы таких долот, наличие твердых и абразивных пропластков, снижающих способность этих долот.

На выбор алмазных и ИСМ долот, а также долот фрезерного типа влияет наличие твердых и абразивных пород, возможность использования турбобуров. При этом необходимо учесть положительные факторы алмазного бурения: уменьшение количества спускоподъемных операций и отсутствие вращения бурильной колонны. Уменьшение воздействия на стенки скважины при алмазном бурении имеет большое значение при наличии во вскрытом разрезе неустойчивых пород.

Интервалы гидромониторной промывки выбирают с учетом потерь давления при заданной по технологическим условиям подаче насосов. Вид опоры (низкооборотная или высокооборотная) и окончательный шифр долота выбирают после определения его рациональной частоты вращения и способа бурения. Бурильные головки и керноотборные снаряды выбирают с учетом рекомендаций, изложенных выше и действующих руководящих документов.

Пример 2.1. Подобрать тип шарошечного долота для выделенной пачки горных пород в интервале 300-1300 м, представленной следующими породами:

Источник

Выбор рациональных типов долот

Технико-экономические показатели работы долот.

ЛЕКЦИЯ №17

Эффективность проводки скважины определяется такими показателями как скорость, качество и стоимость. В свою очередь эти показатели определяются тем, насколько правильно было подобрано и отработано долото, а также тем, насколько правильно был подобран буровой раствор.

Для оценки работы долота пользуются следующими показателями:

проходка h за один рейс, м;

механическая скорость проходки V_м, измеряемая числом метров, проходимых долотом за один час работы на забое;

рейсовая скорость проходки V_р, измеряемая числом метров проходки за один рейс, отнесенных ко времени пребывания долота на забое t_з, плюс суммарное время t_сп на замену долота, подъем, спуск инструмента и наращивание колонны в процессе бурения.

Износ трехшарошечного долота происходит в среднем за 24–48 часов вращения. Об изношенности долота можно судить по изменению шума, создаваемого бурильной колонной, и по снизившейся механической скорости проходки. Долото заменяют в ходе спускоподъемной операции.

Комплексный критерий оценки эффективности работы долот – эксплуатационные затраты на 1м проходки. Формула для вычисления этого критерия следующая:

В подавляющем большинстве случаев для проходки скважин может быть использован роторный способ бурения. Турбинный способ обеспечивает более высокие показатели при бурении скважин глубиной до 3000 м с промывкой водой и неутяжеленными буровыми растворами. Комбинированный турбинно-роторный способ рекомендуется использовать: при бурении долотами больших диаметров в геологических условиях, способствующих искривлению скважин; при бурении с применением растворов высокой плотности и вязкости.

Для геологического разреза характерны многочисленные интервалы, представленные породами ниже третьей категории твердости (мягкими породами). Бурение таких пород целесообразно вести энергоемкими лопастными долотами. К важнейшим геологическим особенностям, существенно влияющим на технологию бурения, относятся наличие зон аномально высоких пластовых давлений (АВПД) и высоких забойных температур.

Рациональной конструкцией (типом) долота является такая, которая при бурении в конкретных геологических условиях обеспечивает минимум эксплуатационных затрат на один метр проходки. Для каждого месторождения подбираются рациональные типы долот. Тип долота и рекомендуемые режимы работы назначаются с учетом геологического разреза, исследований кернового и шламового материала, с учетом результатов промысловых испытаний опытных партий долот и характера износа их элементов.

Выбор типа долота для бурения конкретной горной породы с известными категориями твердости и абразивности можно осуществить с помощью классификационной таблицы (рис. 17.1). В данной таблице на основании обощения опыта отработки долот эталонными точками помечены сочетания категорий твердости К_т и абразивности К_а пород, для разрушения которых наиболее подходят существующие типы шарошечных долот.

Рис. 17.1. Таблица парных соответствий категорий твердости и абразивности пород типам шарошечных долот

Если требуется выбрать тип долота для бурения пород с различными механическими свойствами, то необходимо определить средневзвешенные значения категорий твердости и абразивности. Из таблицы, например, следует, что для средневзвешенных значений К_т = 6,6 и К_а = 5,4 расчетная точка Д наиболее близко расположена к эталонной точке, соответствующей долоту типа ТЗ.

Тип долота и основные параметры режима бурения (осевая нагрузка на долото, число оборотов, проходка за рейс и др.) устанавливаются геолого-техническим нарядом (ГТН). Регламенты отработки долота разрабатываются для каждой площади или месторождения в целом.

Регламент отработки долота содержит шифр долота для разбуривания каждой представленной в разрезе пачки, способ бурения и типы применяемых забойных двигателей. Для каждого интервала залегания пачек регламент рекомендует параметры режимов бурения: осевую нагрузку на долото; частоту вращения ротора; параметры и расход промывочной жидкости; давление в нагнетательной линии насоса. В регламенте также обозначаются планируемые показатели на долото (проходка, стойкость, механическая скорость) и планируемые показатели для разбуривания каждой пачки (количество долот, время механического бурения, коммерческая скорость бурения, эксплуатационные затраты на 1м проходки).

Долото поступает на буровую с паспортом. После отработки долота буровой мастер заносит в соответствующие графы паспорта все необходимые данные из бурового журнала и индикаторной диаграммы.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Теоретическое обоснование. Выбор рациональных типов шарошечных долот

Выбор рациональных типов шарошечных долот

Практическое занятие 3

Цель и содержание:изучение методики и выбора типов шарошечных долот

Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен для разрушения горной породы на забое при бурении скважины.

По принципу разрушения породы долота можно классифицировать следующим образом:

1. Режуще-скалывающего действия, предназначенный для разбуривания вязких и пластичных пород небольшой твердости (вязких глин, глинистых сланцев и др.) и малоабразивных;

2. Дробяще-скалывающего действия, предназначенные для разбуривания неабразивных и абразивных пород средней твердости, твердых, крепких и очень крепких пород;

3. Истирающе-режущего действия, предназначенные для бурения в породах средней твердости, а также при чередовании высокопластичных маловязких пород с породами средней твердости и даже твердыми.

По назначению долота можно разделить также на три группы:

1. для бурения сплошным забоем (без отбора керна) – буровые долота;

2. для бурения по кольцевому забою (с отбором керна) – бурильные головки;

3. Для специальных работ в пробуренной скважине (выравнивание и расширение ствола) и в обсадной колонне (разбуривание цементного камня и т. д.) По материалу породоразрушающих элементов ПРИ делится на четыре группы:

1. со стальным вооружением;

2. с твердосплавным вооружением;

3. с алмазным вооружением;

4. с алмазно-твердосплавным вооружением.

Наибольшее распространение в практике бурения нефтяных и газовых скважин получили шарошечные долота дробяще-скалывающего действия с твердосплавным или стальным вооружением.

Таблица 3 – Типы трехшарошечных долот и их назначение и исполнение

Выбор рациональных типов шарошечных долот производят для характерных пачек пород, выделенных в исследуемом геологическом разрезе [1]. Для каждой характерной пачки вычисляются средневзвешенные (по мощности) категории твердости и абразивности по формуле (1)

; (1)

где средневзвешенные для данной характерной пачки пород величины категорий соответственно твердости и абразивности;

соответственно категории твердости и абразивности i-той разности пород;

m_i – мощность i- той разности пород в характерной пачке, м;

мощность рассматриваемой характерной пачки пород, м.

В справочной литературе приведены данные по твердости и пределу текучести горных пород в МПа [2].

Для перехода к категориям твердости, предложены формулы [3]

Т = 0,164 Р_ш 0,479 ; Т = 0,305 Р_о 0,426 (2)

где Т – твердость горной породы в категориях;

Р_ш, Р_о – твердость и предел текучести горной породы соответственно, МПа.

Категорию абразивности горной породы, при известной категории твердости, следует определять по «Обобщенной классификационной шкале абразивности горных пород» из [2], которая приведена в приложении 4.

Приложение 4

Вычисленные величины средневзвешенных категорий твердости и абразивности для рассматриваемой пачки горных пород наносятся на поле «Классификационной таблицы парных соответствий категорий твердости и абразивности пород типам шарошечных долот» (КТС) [1], которая приведена в приложении 5.

Приложение 5

Если нанесенные точки с координатами ( ) занимают промежуточное положение по отношению к двум или нескольким табличным точкам, соответствующим определенным типам долот, то выбор долота (или конкурирующих вариантов) наиболее отвечающего характеристике рассматриваемой пачки пород, производится из условия минимальности расстояния нанесенной расчетной точки до табличных.

Если нанесенная точка оказывается на равном расстоянии от двух или более табличных точек, то конкурирующими вариантами являются типы долот, соответствующие табличным точкам.

Область рационального применения каждого из тринадцати типов долот, выпуск которых предусмотрен ГОСТ20692-75 «Долота шарошечные. Типы и основные размеры», приведена также в приложении 6 [2].

Приложение 6

Тип долота	Смещение осей цапф в направ- лении вращения долота (мм) при диаметре долота, мм	Область рационального применения
139,7-161,0	165,1-190,5	215,9-244,5	269,9-и более	Класс горных пород, ка тегории твердости (Т), абра- зивности (А)	Литолого-петрографическое описание класса горных пород
М	4-5	Мягкие =2,4; =3,9	Глины плотные известковистые и неизвестковистые, часто песча- нистые и слюдистые с прослоями песков, алевролитов и песчани- ков, рыхлых мергелей, известня- ков, иногда аргиллитов.
МЗ	4-5	Мягкие абразив- ные =3,2; =4,9	1. Чередование аргиллитов известковистых, местами окрем- нелых, алевролитов, иногда ок- варцованных, песчаников, гли- нистых сланцев. 2. Переслаивание глин, алевроли- тов и песчаников с прослоями мергелей и мергелистых извест- няков. 3. Чередование глин, песков, пес- чаников с известковисто-глинис- тым цементом. 4. Известняки с прослоями разно- зернистых песчаников, глин и алевролитов.
МС	5-6	Мягкие с пропласт- ками средней твердости =3,0; =4,0	Глины, аргиллиты с прослоями песчаников, конгломератов, сце- ментированных известково-гли- нистым материалом, алевроли- тов глинистых и известняков.
МСЗ	5-6	Мягкие абразив- ные с про пластками средней твердости =4,5; =3,2	1. Чередование аргиллитов известковистых и неизвестковис- тых с алевролитами, песчаника- ми, встречаются кремни карбона- тизированные. 2. Переслаивание песчаников, алевролитов и аргиллитов, места ми переходящих в мергель с включениями пирита. 3. Известняки, иногда с включе- нием кремня, с прослоями доло- митов, мергелей, ангидритов, аргиллитов, реже песчаников.
С	4-5	Средней твердости =3,7; =4,4.	1. Переслаивание, чередование глин, песчаников, песков, алевро литов, реже аргиллитов, отдель- ных горизонтов конгломератов и прослоев мергелей. 2. Известняки и доломиты с прос лоями глин и аргиллитов, раку- шеечные известняки, мел писчий рыхлый. 3. Каменная соль крупнокристал- лическая с прослоями глин, ан гидритов, доломитов, известня ков.
СЗ	4-5	Абразивные средней твердости =4,2; =5,8	1. Переслаивание глин, с вклю- чением гипса и ангидрита, с песчаниками от мелко до круп- нозернистых, аргиллитами, алевролитами, прослои конгло- мератов, глинистых сланцев, роговиков, мергелей, туффиты. 2. Известняки, иногда долото- мизированные, с прослоями глин, аргиллитов и песчаников.
СТ	4-5	Средней твердости с пропластка- ми твердых =4,5; =4,0	1. Известняки и доломиты не- равномерно глинистые, участ- ками окремнелые, доломиты часто известковистые. 2. Переслаивание глин алевро- листых, алевролитов, песчани- ков, аргиллитов известковис- тых, ангидритов, гипсов, мерге- лей. 3. Соль каменная крупнокрис- таллическая с прослоями глин, мергелей, ангидритов, доломи- тов.
Т	0,5	1,0	1,0	1,5	Твердые =5,6; =4,5	Известняки и доломиты с прос- лоями глин и включением ан- гидритов, гипсов и кремня.
ТЗ	0,5	1,0	1,0	1,5	Твердые абразивные =6,2; =5,9	1. Известняки, участками окрем нелые, доломитизированные. 2. Доломиты, участками окрем- нелые, с включениями гипса, прослои глин и мергелей. 3. Аргиллиты, иногда окремне- лые, алевролиты и песчаники, кварцевые, глинистые сланцы, роговики, андезиты, андезито-базальты.
ТК	0,5	1,0	1,0	1,5	Твердые с пропластками крепких =5,9; =4,9	1. Известняки и доломиты ок- ремнелые, иногда с прослоями мергелей, горючих сланцев с включениями ангидрита и кремня. 2. Аргиллиты, алевролиты и песчаники кварцевые, с прос- лоями каменного угля.
ТКЗ	0,5	1,0	1,0	1,5	Твердые абра зивные с пропластками крепких =6,2; =6,0	1. Известняки, участками ок- ремнелые, иногда доломити- зированные, трещиноватые и кавернозные. 2. Доломиты, участками окрем нелые, с включениями гипса, прослоями глин и мергелей. 3. Аргиллиты, иногда окрем- нелые, алевролиты и песчани- Ки, кварцевые, глинистые сланцы, роговики, андезиты, андезито-базальты.
К	0,5	1,0	1,0	1,5	Крепкие =7,3; =7,8	1. Кварцитовидные песчаники с прожилками кварца. 2. Андезиты, андезито-базальты. 3. Песчаники кварцевые с прослоями аргиллитов, известняков. 4. Аргиллиты и алевролиты. 5. Известняки и доломиты ок- ремнелые.
ОК	0,5	1,0	1,0	1,5	Очень креп- кие =8; =8	1. Кварцитовидные песчаники с прожилками кварца. 2.Андезиты, андезито-базальты. 3. Песчаники кварцевые с прослоями аргиллитов, известняков. 4. Аргиллиты и алевролиты. 5. Известняки и доломиты ок- ремнелые.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник