3.Классификация горных пород по твердости.

Способность материала сопротивляться внедрению другого твердого тела в его поверхность называется твердостью.

По характеру деформации под штампом все породы поделены на три класса: хрупкие, упруго-пластичные, пластичные.

Твердость (твердость по штампу) Рш (МПа) - критическое давление под штампом на контакте с породой, соответствующее первому скачку разрушения. Рш = Рр/S, где: Рр – нагрузка в момент хрупкого разрушения, Н; S – поверхность контакта, м2

Рис. 1. Графики деформации горных пород при вдавливании в них пуансона (штампа):

а – упруго-хрупкие,

б – пластично-хрупкие,

в – высокопластичные и пористые,

г, д – пуансоны.

Билет 3.

1.Способы бурения скважин

По способу воздействия на горные породы различают механическое и немеханическое бурение. При механическом бурении буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее. Немеханические способы (гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются. Промышленное применение находят только способы механического бурения — ударное и вращательное.

Ударное бурение скважин

Из всех разновидностей ударного способа наибольшее распространение получило ударно-канатное бурение.

При ударном бурении скважина, как правило, не заполнена жидкостью. Поэтому, во избежание обрушения породы с ее стенок, в скважину спускают обсадную колонну, состоящую из металлических обсадных труб, соединенных друг с другом с помощью резьбы или сварки. По мере углубления скважины обсадную колону продвигают к забою и периодически удлиняют (наращивают). В настоящее время ударный способ не применяется при строительстве нефтяных и газовых скважин.

Вращательное бурение скважин

При вращательном бурении разрушение породы происходит в результате одновременного воздействия на долото осевой нагрузки и крутящего момента. Под действием осевой нагрузки долото внедряется в горную породу, а под влиянием крутящего момента скалывает ее. При роторных способах бурения углубление долота в породу происходит при движении вдоль оси скважины вращающейся бурильной колонны, а при бурении с забойными двигателями - не вращающейся бурильной колонны. Характерной особенностью вращательного бурения является одновременная промывка скважины.

 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ВРАЩАТЕЛЬНЫХ СПОСОБОВ - роторное бурение; - бурение забойными двигателями.

 КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ:

 - гидравлические забойные двигатели (турбобуры, винтовые заб. Двиг.);

 - электрические забойные двигатели (электробуры).

2.Конструкция центрирующих фонарей, скребков, турбулизаторов.

Центрирующие фонари значительно улучшают вытеснение бурового раствора. Если обсадная колонна не отцентрирована в скважине, то цементный раствор не вытесняет буровой по всей площади кольца, а оставляет застойные зоны бурового раствора. Центрирующий фонарь представляет собой устройство, центрирующее обсадную колонну в скважине, способствуя, таким образом, образованию более равномерного цементного кольца вокруг колонны. Применяют фонари двух видов: пружинные разборные и жесткие неразборные. Наружный диаметр фонаря должен быть на 50 мм больше диаметра долота, которым бурили скважину. Если скважина имеет кривизну до 3 градусов и не имеет каверн, допускается применение фонарей, диаметром меньше диаметра долота, но не более чем на 30 мм. Число фонарей на спускаемой обсадной колонне в каждом конкретном случае определяют мощностью интервала, в котором необходимо надёжно разобщить пласты.

Скребки применяют для удаления со стенок скважины фильтрационной глинистой корки при спуске обсадной колонны. Их устанавливают на тех же участках обсадной колонны, что и центрирующие фонари. Наибольший эффект получается при совместном применении скребков и центраторов.

Турбулизаторы способствуют лучшему замещению бурового раствора цементным. Турбулизатор состоит из корпуса, неподвижно закрепляемого на обсадной трубе, с упругими (обычно резиновыми) лопастями, наклонёнными под углом 30..50 градусов к образующей оси. Лопасти изменяют направление восходящего потока промывочной жидкости и цементного раствора, способствуют образованию местных вихрей и разрушению структуры в застойных зонах. Турбулизаторы целесообразно устанавливать в интервалах недостаточного хорошего цементирования колонны со сложной конфигурацией сечения ствола скважины, а также на участках с не очень большими кавернами.