Основные элементы системы приготовления и очистки промывочной жидкости

Промывочные жидкости можно готовить непосредственно на буровой или централизованно на глинозаводи, обслуживающий участок или район. Жидкость, приготовленная на заводе, транспортируя или специально приложенными к буровым трубопроводами или в автоцистернах.

Для приготовления промывочной жидкости из порошкообразных материалов используют специальный блок оборудования. Такой блок включает в себя два цельнометаллических бункеры от 20 до 50 м3 каждый. Бункеры предназначены для хранения и подачи в камеру смесителя порошкообразных материалов (глинопорошков, барита и т. д.).

Для приготовления промывочной жидкости насосом подают дисперсионное среду в эжекторное гидро смеситель через штуцер. Так, как жидкое среду вытекает из штуцера с большой скоростью, то в камере смесителя возникает вакуум. Под действием вакуума порошкообразный материал из бункера по рукаву поступает в камеру смесителя, где смешивается с жидкостью, и по сливной трубе направляется в емкость. Для равномерного распределения компонентов промывочной жидкости по всему объему в емкости установлены механические лопастные перемешиватели, которые приводятся в действие с помощью электродвигателей. 

Для приготовления промывочных жидкостей с порошкообразных глин используют эжекторное мешалки. 

Такая мешалка состоит из углубления для загрузки порошка, камера смешивания с соплом, емкости и сварной рамы, на которой смонтированы все элементы.

Промывочную жидкость необходимо очищать от выбуренного породы, абразивных частиц, содержащейся в исходном материале, а порой от избыточного твердой фазы. 

Очистка промывочной жидкости при бурение скважин производится двумя способами: гидравлическим и принудительным.

Гидравлический способ очистки основан на естественном осадке обломков выбуренного породы под действием силы тяжести. При этом способе жидкость самостоятельно освобождается от обломков выбуренного породы, протекая по желобной системе.

При принудительном способе промывочные жидкости очищается с помощью специальных механизмов.

Основным механизмом в очистительной системе для удаления из промывочной жидкости крупных фракций частиц выбуренного породы является вибрационное сито. Проще вибрационное сито представляет собой металлическую раму, установленную с помощью амортизаторов на прочной основе под некоторым углом к горизонту. На раме смонтированы решето с прорезиненной поверхностью и натянутой сверху сеткой из нержавеющего стального провода, часто со специальным против абразивным покрытием. Рама приводится в движение с частотой от 100 до 2000 колебаний в минуту с помощью электродвигателя через эксцентричный вал.

Породоразрушающий инструмент для сплошного бурения

При бурении скважин на нефть, газ и другие полезные ископаемые в качестве породоразрушающего инструмента применяют шарошечные, лопастные, ИСМ, алмазные и фрезерные буровые долота.

Шарошечные долота

Шарошечные долота, несмотря на сложность их конструкции и технологии изготовления, - основной породоразрушающий инструмент при бурении скважин. На их долю ежегодно приходится 90-95% объема проходки скважин в России и за рубежом. Шарошечные долота для сплошного бурения конструктивно могут быть выполнены трехшарошечными , двухшарошечными и одношарошечными . Наибольшее применение при бурении скважин получили трехшарошечные долота.

Основные элементы шарошечных долот: корпус, шарошки, лапы с цапфами, опоры и промывочные устройства. Опора шарошек состоит из подшипников и торцовой пяты.

Лопастные долота

Эти долота отличаются простотой конструктивного исполнения и технологии изготовления. Разрушая породы по принципу резания и истирания, в мягких, рыхлых и несцементированных породах они оказываются наиболее эффективными: обеспечивают проходку за рейс в несколько сотен, а иногда и более тысячи метров. Однако вследствие наличия в разрезе скважин перемежающихся по твердости пород, а также твердых и абразивных пропластков, диаметр долота часто уменьшается, что приводит к значительному уменьшению диаметра скважины и необходимости расширения и проработки ствола перед спуском очередного долота, а также обсадных колонн.

Ввиду того, что контактная поверхность этих долот по сравнению с шарошечными больше и постоянно взаимодействует с забоем скважины, лопастные долота применяются при разбуривании высокопластичных пород. Моментоемкость их высока, что требует подведения к долоту повышенных вращающих моментов.

Лопастные долота выпускаются следующих разновидностей: 2Л - двухлопастные, ЗЛ - трехлопастные, ЗИР - трехлопастные истирающе-режущие и 6ИР - шести лопастные ис- тирающе-режущие.

Трехлопастные долота ЗЛ выпускаются диаметром 118-445 мм типа М и МС в сварной модификации, т.е. с приваренными к корпусу лопастями. Режущие кромки лопастей у долот типа М армированы релитом, а у долот типа МС - твердосплавными пластинками. Промывочные устройства выполняются с соплами (гидромониторными) или без них.

Долота ИСМ

Долота ИСМ отличаются от фрезерных и алмазных долот тем, что их рабочие элементы оснащены сверхтвердым материалом славутич. Вставки из славутича прикрепляются к стальному корпусу долота своей цилиндрической посадочной частью методом пайки. Форму рабочей поверхности и количество вставок, марку славутича и его содержание (объем, выраженный в см3 выбирают, исходя из типа долота, т.е. в соответствии с физико-механическими свойствами разбуриваемых пород.

Торцовые (зарезные) долота ИСМ предназначены для бурения наклонно направленных скважин и зарезки нового ствола на больших глубинах. Их изготовляют с полым цилиндрическим корпусом , верхняя часть которого имеет замковую муфтовую резьбу, а нижняя выполнена с расширением снаружи и коническим внутренним вырезом, армированным вставками из славутича. Боковую поверхность нижней части также армируют этими вставками.

В центральной части торца просверлены промывочные каналы, выходящие в радиальные канавк, которые разделяют рабочую торцовую поверхность на секторы и соединяются с боковыми пазами. Такая схема промывки улучшает охлаждение рабочей поверхности долота и удаление из-под нее шлама.

Алмазные долота

Эти долота изготовляют с режущими элементами из природных или синтетических алмазов различной величины.

По форме и направлению пазов, промывочных канавок, рабочих органов и всей рабочей части выделяют три разновидности алмазного долота: радиальную, ступенчатую и спиральную.

По размещению алмазов в матрице различают две разновидности долот: однослойную и многослойную, т.е. импрегнированную алмазами.

Диаметры алмазных долот, как и долот ИСМ, на 2 мм меньше соответствующих диаметров шарошечных и лопастных долот с целью предотвращения преждевременного истирания калибрующих алмазов или заклинивания долота в суженных участках ствола скважины. По конфигурации и принципу действия алмазные долота близки к долотам ИСМ, особенно к истирающим.

Долота для колонкового бурения

Эти долота предназначены для отбора образцов проходимых пород (керна) с целью изучения геологического строения разреза скважин, механических, абразивных, коллекторских свойств, состава и строения горных пород, а также состава и свойств насыщающего породу флюида.

Для отбора керна бурят кольцевым забоем, при этом конструкция долота и режим бурения должны обеспечить сохранность керна.

Колонковое долото состоит из следующих элементов: бурильной головки , корпуса, грунтоноски с дренажным клапаном, в которую входит керн, керноприемного устройства, кернорвателя. Долото соединено с бурильной колонной переводником. Грунтоноска подвешена к корпусу долота жестко или на подшипниках, предотвращающих ее вращение при вращении бурильного инструмента, что способствует сохранности керна внутри грунтоноски.

При использовании колонковых долот со съемной грунтоноской керн извлекают без подъема бурильной колонны при помощи специального ловителя на канате. Затем съемную грунтоноску вновь опускают, устанавливают в колонковом долоте и продолжают отбор керна.При турбинном бурении керн отбирают колонковым турбодолотом со съемной грунтоноской типа КТДЗ и КТД4.При колонковом бурении применяют шарошечные, лопастные, фрезерные, твердосплавные, алмазные и ИСМ бурильные головки. Шарошечные бурильные головки изготовляют одно-, трех-, четырех-, пяти-, шести- и восьмишарошечными.