книги из ГПНТБ / Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник

Кинематика шарошек этих долот обеспечивает чистое качение шарошек по забою скважины. Рабочие и затылочные конуса этих шарошек армируются твердосплавными зубками со сферической, конусной и плоской головками. Наиболее эффективно шарошечные долота типа К работают в крепких крупнозернистых хрупких по­ родах.

Долота типа Т предназначены для бурения скважин в твердых породах от VII до IX категории. Эти долота имеют кинематику

Рис. 114. Трехш арош еч­ ные долота диаметром от 76 до 151 мм для р азве­ дочного бурения.

а — долото типа К штыре­

вое; б — долото типа С с фрезированными стальными

зубьями: 1 —конусная резь­ ба; 2 — лапа долота; 3 — запорная пробка; 4 — ша­ риковая опора; 5 — шарош­ ка; 6 — твердосплавные

штыри.

б

шарошек, обеспечивающую чистое качение рабочих конусов по забою. Конуса шарошек имеют вооружение, состоящее из фрезеро­ ванных стальных зубьев с односторонней наплавкой зернистым твердым сплавом типа «Релит». Периферийные зубья имеют Т-об- разную форму с двусторонней наплавкой зернистым твердым сплавам.

Затылочные конуса шарошек армируют зернистым твердым спла­ вом или твердосплавными зубками цилиндрической формы с плос­ кой головкой. Наиболее эффективно долота типа Т работают в из­ вестняках, доломитах, абразивных песчаниках и др.

Шарошечные долота типа С предназначены для бурения скважин в породах средней крепости (рис. 114, б).

Кинематика шарошек долот типа С обеспечивает качение рабо­ чих конусов с проскальзыванием за счет смещения осей шарошек

относительно оси долота и за счет увеличенного угла наклона осей шарошек к оси долота. Вооружение шарошек состоит из фре­ зерованных стальных зубьев, имеющих притупление, направлен­ ное под разными углами к образующим конусов. Зубья наплавлены с одной стороны зернистым сплавом типа «Релит». Затылочные конуса шарошек также армированы зернистым твердым сплавом.

Рис. 115. Д вухш арош еч­ ное гидромониторное до ­ лото типа М.

1 — лапа долота; 2 — за ­ порная пробка; з — шарош­ ка; 4 — гидромониторная насадка.

Шарошки долот типа С, перекатываясь по забою с проскальзы­ ванием, оказывают своими зубьями ударно-скалывающее воздей­ ствие на породу. Наиболее эффективно шарошечные долота типа С работают в породах V—VIII категории; в трещиноватых базальтах, лабрадоритах, фосфоритах, пористых кварцах, аргиллитах и др.

Шарошечные долота типа М предназначены для бурения мягких пород. Долота двухшарошечного типа с косыми лапами, у которых на выходе каналов монтируются минерало-керамические насадки для гидромониторной или струйной промывки. Шарошки имеют увеличенное смещение осей относительно оси долота, а также боль­ шой угол наклона, что позволяет зубьям шарошек при значитель­ ном их внедрении в забой производить одновременный сдвиг и

вынос разрушенной породы. Высокие острые стальные фрезерованные зубья имеют одностороннюю наплавку зернистым твердым сплавом (рис. 115).

В гидромониторных долотах струи промывочной жидкости, вы­ летающие под большим давлением из гидромониторных насадок, должны участвовать в разрушении породы забоя. Поэтому в гидро­ мониторных долотах стремятся:

1)приблизить сопла насадок к забою;

2)усилить мощность промывочных струй и рационально напра­ вить струи в забой.

Наиболее эффективно долота типа М работают в породах I—IV категорий: в сланцах, мергелях, мелу, глинах, лёссах и т. п., обе­ спечивая механическую скорость до 30 м/ч.

Опорные подшипники являются наиболее слабым звеном в кон­

стойкости вооружения шарошек интенсивный износ подшипников влечет за собою торможение их вращения, в результате чего зубья начинают проскальзывать и истираться.

В существующих конструкциях шарошечных долот приняты три

цапфы и роликового радиального, расположенного на конце цапфы лапы.

2. В долотах диаметром 112 мм принята двухрядная схема опорных подшипников, состоящая из шарикового замкового подшипника, расположенного у основания цапфы, и радиального

ванная схема, состоящая из подшипников качения и скольжения (рис. 114, а).

При бурении в твердых породах зубчатыми шарошечными долотами большое значение имеет величина притупления зубьев, которая оказывает значительное влияние на проходку и механиче­ скую скорость.

Исследования, проведенные в СКВ МГ СССР, показали, что для долот, работающих в условиях сравнительно небольших осевых нагрузок, рациональным являются притупления, лежащие в пре­ делах от 1,0 до 2 мм.

Наибольшей величиной, влияющей на потерю работоспособности долот при бурении скважин в крепких и абразивных породах, яв­ ляется потеря диаметра долота и сужение скважины на конус. В этом случае новым долотом необходимо производить дополнитель­ ную проработку (расширку) ствола скважины. В условиях бурения скважин в крепких породах наряду с созданием для шарошек долота

кинематики чистого качения необходима дополнительная армировка периферийного конуса шарошек, наиболее сильно подверженного абразивному износу.

В. С. Травкиным рекомендуются следующие типы долот и режимы бурения в породах различной буримости (табл. 31).

Как видно из табл. 31, осевую нагрузку на забой создают с уче­ том диаметра долота и твердости пород. При шарошечном бурении осевые нагрузки могут достигать значительных величин.

Для поддержания рациональной нагрузки на забой необходимо применять УБТ. При бурении мягких пород с целью сокращения времени на вспомогательные операции следует применять ведущую штангу.

Длину УБТ можно определить по формуле (84).

Шарошечное бурение может осуществляться колонковым спосо­ бом. Для этого СКВ МГ СССР разработало шарошечные колонковые снаряды диаметром 112 и 93 мм, которые показали высокие меха­ нические скорости при хорошем выходе керна (рис. 116).

ром 112 мм типа 5-КС-112А.

внутренней керноприемной тру­ бы; 7 — шариковый клапан; 8 — керноприемная труба; 9 —

шар ошка.

§ 2. БОКОВЫЕ ГРУНТОНОСЫ

При бескерновом и колонковом бурении с низким выходом керна приходится брать образцы пород из стенок скважины. Для взятия проб из мягких пород применяются стреляющие грунтоносы.

Разработаны и запатентованы многочисленные конструкции боко­ вых стреляющих грунтоносов, дающих возможность отбора образцов мягких и средних по крепости пород из стенок скважины. Одна из

конструкций имеет электрическое управление и действует по прин­ ципу цилиндрического пулевого метательного снаряда (пробоотбор­ ника), врезающегося в результате взрыва порохового заряда в стенку скважины на ту или иную глубину (рис. 117). Такие грунтоносы могут найти применение в глубоких структурных, опорных и дру­ гих буровых скважинах, проводимых роторным способом или при помощи забойных двигателей.

7

В

Рис. 117. Стреляю щ ий грунтонос.

Для взятия проб из стенок скважины, сложенных скальными породами, применяются сверлящие грунтоносы.

Сверлящий грунтонос состоит из следующих основных узлов (рис. 118, а): головка — свечной мост, верхний распор, электро­ двигатель, буровая головка с редуктором, нижний распор, насос с электродвигателем, компенсатор. Все узлы прибора выполнены как отдельные агрегаты, соединенные друг с другом специальными муфтами. В собранном виде прибор представляет собой цилиндри­ ческий снаряд, заполненный маслом.

кабеле на заданную глубину с помощью специальной самоходной станции управления.

Положение II. Прибор закреплен в скважине при помощи гидрав­

лических распоров.

Положение III. Бур выдвигается и высверливает образец породы. Прибор остается прижатым к стенке скважины.

Положение IV. Бур с помощью кернорвателя отрывает высвер­ ленный образец и уходит вместе с ним внутрь прибора.

Положение V. Распоры принимают первоначальное транспортное положение.

Прибор готов к подъему или перемещению в скважине для отбора следующего образца.

РОТОРНОЕ БУРЕНИЕ И БУРЕНИЕ

ЗАБОЙНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

§ 1. БУ РО В Ы Е УСТАНОВКИ

Для бурения разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ применяются установки для вращательного бурения, которое может проводиться двумя способами:

а) роторным, при котором ротор, установленный над устьем скважины, вращает колонну бурильных труб с долотом на нижнем конце;

б) с помощью забойных двигателей, когда колонна бурильных труб не вращается, а долото приводится во вращение от вала забой­ ного двигателя.

показана на рис. 119.

В буровой вышке 1 с буровым зданием 12 и лестницами 22 смон­ тированы: ротор 2, лебедка 3, силовой агрегат 4 привода лебедки и ротора, два буровых насоса 11, приводимых от электродвигателей 10.

Кроме того, в буровой вышке смонтированы компрессорная станция 5 с воздухосборником 6, аварийная дизель-генераторная станция 8 и комплекты электропусковой аппаратуры 7 и 9 для электро­ привода лебедки и буровых насосов.

На вершине вышки установлен кронблок 13, собранный из несколь­ ких роликов. Канат 14, конец которого закреплен на барабане ле­ бедки 3, огибает ролики кронблока и ролики подвижного талевого блока 15.

Р и с. 119. У становка д л я глубокого роторного и турбинного бурения.

Для затаскивания труб и других предметов устроены мостки 23. К талевому блоку подвешен крюк 16, который подхватывает при помощи серьги вертлюг 17, который соединяет колонну бурильных труб с нагнетательным шлангом 19.

Верхняя рабочая труба 20 квадратного сечения проходит сквозь, вкладыши ротора 2, соединяется вверху с вертлюгом и внизу с колон­ ной бурильных труб 24.

При роторном бурении долото 26 присоединяется к низу утя­ желенной колонны бурильных труб (УБТ) 25.

При турбинном бурении долото навинчивается на вал турбобура. Последний через переводник соединяется с колонной бурильных труб 24. При этом ротор 2 заторможен, и колонна бурильных труб не вращается.

Во время бурения насосы 11 нагнетают промывочную жидкость через стояк 21, шланг 19 и вертлюг 17 в колонну бурильных труб. Поток промывочной жидкости движется вниз в трубах 24, охлаждает долото и транспортирует разрушенную породу на поверхность по кольцевому каналу между колонной бурильных труб и стенками скважины. При турбинном бурении он приводит в действие рабочие колеса (роторы) турбобура.

Колонна бурильных труб, подвешенная при помощи крюка к талевому блоку, по мере углубления долота в породу плавно опус­ кается бурильщиком с помощью тормозов барабана лебедки. При этом бурильщик так регулирует подачу инструмента, чтобы нижняя часть колонны, собранная из тяжелых труб (УБТ), давила на шаро­ шечное долото.

Для замены износившегося долота колонну бурильных труб поднимают на поверхность, развинчивая ее на свечи.

Во время подъема и спуска бурильной колонны на верхних полатях 18 помещается верховой рабочий, двое рабочих работают с ключами возле ротора, а бурильщик управляет лебедкой. Для со­ общения с рабочими полатями и кронблоками служат лестницы 22.

Для глубокого бурения на нефть и газ имеется много типов, буровых установок, рассчитанных на различную глубину бурения.

Ввиду того что с увеличением глубины бурения растет вес буриль­ ных и обсадных колонн, принято характеризовать установки их грузоподъемностью. На разведочных работах часто применяются буровые установки БУ-50, БУ-75 (БУ-80), БУ-120 грузоподъемностью 50, 80 и 120 т.

§ 2. П Е РЕ Д В И Ж Н Ы Е РО ТО РН Ы Е Б У Р О В Ы Е УСТАНОВКИ

Для структурно-картировочного бурения и для проходки сква­ жин на воду применяются легкие передвижные роторные буровые установки. Характеристика их приведена в табл. 32.

Наиболее часто на различных работах применяются самоходные установки типа УРБ-ЗАМ, особенно при бурении гидрогеологических скважин. .