ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 79
Скачиваний: 0
В. В. ЦАРИЦЫН, Н. А. ЖИДОВЦЕВ
Бурение
шарошечными
долотами
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
технической литературы УССР
КИЕВ |
1962 |
1 ГОСПУь |
-'AH |
1 гіАУЧН-ТЕХі |
Ті СКАЯ |
etllI.fi БИБЛИ0ТЕ_;А С 2С Р_
Ц 18
Б\
3bG \
В брошюре рассматриваются основные вопросы разрушения горных пород и удале ния шлама из скважины при бурении шарошеч ным долотом. Теоретические выводы доведены до формул, пригодных для инженерных рас четов.
Брошюра рассчитана на инженерно-техни ческих работников, буровиков, проектировщи ков и студентов вузов.
Рецензент В. И. Поняковский, инж.
Редактор В. И. Печковский, канд. техн. наук
Редакция литературы по горному делу и металлургии Заведующий редакцией инж. Я. Т. Кочерга
П Р Е Д И С Л О В И Е
Г"1ланом развития народного хозяйства на ближай- * 'шие 20 лет предусматривается значительный рост добычи нефти и газа, а также твердых полезных иско паемых. Для обеспечения проектируемых темпов раз вития добычи нефти и газа, а также необходимого при роста их запасов только на Украине предполагается про бурить уже в 1965 г. свыше 1 млн. м скважин. Успех буровых работ в первую очередь зависит от работоспо собности применяемых долот. Несмотря на то, что механические скорости бурения долотами вследствие форсирования режимов бурения и применения забойных двигателей возросли в 2—3 раза, проходка на долото почти не увеличилась. Это объясняется низкой стой костью применяемых долот и увеличением глубин бу рения.. Вместе с тем при применении одних и тех же долот в разных районах получаются разные результаты их работы. Так, по Украине средние механическая скорость бурения и проходка за долбление примерно в 2 раза ниже, чем по Союзу.
Так как шарошечные долота при бурении нефтяных и газовых скважин составляют примерно 85—90% от общего числа типов применяемого бурового инструмента, изучение их работы и определение области рациональ ного применения являются одним из важных вопросов повышения эффективности буровых работ.
1*
3
Совершенствованием технологии процесса бурения и, в частности, бурения резцовыми долотами занимались многие исследователи, тогда как изучением работы шарошечных долот занималось ограниченное число специалистов. В этой области заслуживают внимания многолетние исследования проф. В. С. Федорова и института ВНИИБТ, позволившие совершенствовать шарошечные долота, а также процесс бурения.
Непостоянство физико-механических свойств гор ных пород, слагающих геологические разрезы, отсут ствие достаточных данных по физике разрушения твердого тела, наличие столба жидкости в скважине, качество изготовления долот и другие факторы значи тельно усложняют решение задачи по взаимодействию долота с породой. Достаточно сказать, что до послед него времени не находила решения контактная задача при взаимодействии зубьев шарошек с горной породой.
Большинство исследователей, рассматривающих про цессы ударного разрушения горных пород, исходили из силовых зависимостей, мотивируя это ясностью ре шения, хотя этого недостаточно для объяснения про цесса разрушения породы даже при прямом ударе клина.
Впредлагаемой работе основное внимание уделено . рассмотрению физической стороны явлений, происхо дящих при разрушении горной породы шарошечными долотами, с учетом энергии, идущей на разрушение. Должное внимание также уделено очистке забоя сква жины от бурового шлама, которая в значительной мере определяет успех работы долота на забое.
Вработе не затрагиваются вопросы производства,
армирования долот, подбора материалов для их изго товления, а также установления режимов отработки долот, так как основной целью является ознакомление
4
читателей с полученными зависимостями, позволяющими как качественно, так и в некоторой степени количе ственно определять основные технологические показа тели процесса бурения шарошечными долотами.
Брошюра поможет производственникам, научным работникам, конструкторам и студентам вузов выбрать и правильно отработать долото, установить режим бурения, а также более правильно конструировать новые типы долот.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ
ЗАМЕЧАНИЯ
Бурение скважин является важнейшим технологичес ким процессом при разведке и эксплуатации нефтя ных, газовых, угольных и рудных месторождений. В настоящее время широкое применение получили способы бурения, связанные с механическим воздейст вием на горную породу; другие способы (термический, электроискровой, гидравлический и т. и.) находятся по
ка в стадии экспериментов.
Основные способы механического бурения с приво дом от двигателей, применяющиеся в настоящее время, приведены в табл. 1.
При бурении на нефть и газ самое широкое при менение получил вращательный способ бурения (ро торное, турбинное, электробурение).
Сущность вращательного способа бурения заклю чается в том, что инструмент, разрушающий породу, приводится во вращение или через колонну бурильных труб с помощью двигателя, установленного на поверх ности (роторное бурение), или с помощью забойного двигателя (турбинное, электробурение), устанавливае мого непосредственно над долотом. Разбуриваемая до лотом горная порода циркулирующей жидкостью вы-
6
Таблица 1
Способ |
Местоположение |
Разновидность |
Способ удаления |
бурения |
двигателя для |
способа бурения |
с забоя выбуренной |
|
привода долота |
|
породы |
|
На дневной |
Роторное |
|
Промывка жид |
||
|
поверхности |
|
|
костью |
или |
про |
9S |
|
|
|
дувка воздухом и |
||
|
|
|
газом |
|
|
|
3 |
|
Колонковое |
|
|
|
|
Я |
|
|
Промывка жид |
|||
Л |
|
|
|
костью |
или |
про |
4 |
|
|
|
|||
V |
|
|
|
дувка |
воздухом |
|
н |
|
|
|
|||
cd |
|
|
|
и газом |
|
|
СГ |
|
Шнековое |
|
|
||
cd |
|
|
Без промывки |
|||
о. |
|
|
|
|
|
|
СО |
На забое |
Турбинное |
|
Промывка |
|
|
|
|
Электробурение |
жидкостью |
жид |
||
|
|
Промывка |
||||
|
|
с помощью элек |
костью |
или |
про |
|
|
|
тробура на трубах |
дувка воздухом и |
|||
|
|
Электробурение |
газом |
|
|
|
|
|
Промывка |
|
|||
|
|
с помощью элек |
жидкостью |
|
||
|
|
тробура на канате |
|
|
|
|
Ударный |
На дневной |
Ударное |
на |
Без |
промывки |
|
|
поверхности |
канате |
на |
Без промывки |
||
|
|
Ударное |
||||
|
|
штангах |
|
|
|
|
Комбини- |
На дневной |
Турбинно-ро- |
Промывка жид- |
|||
рованный |
поверхности и |
торное |
|
костью |
|
|
|
на забое |
> Вибрационно |
Промывка жид |
|||
|
|
вращательное |
|
костью |
или |
про |
|
|
|
|
дувка воздухом и |
||
■ |
|
|
|
газом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ручной |
|
Различные спо |
Без промывки |
|||
|
|
собы инженерно- |
|
|
|
геологического бурения мелких скважин
7
носится на дневную поверхность или собирается в шламоулавливателях, устанавливаемых над двигателем (электробурение на канате), с последующим подъемом на дневную поверхность.
В |
буровую установку |
входят следующие узлы |
(рис. |
1): |
|
1. Подъемный механизм, состоящий из буровой |
||
лебедки 5 с двигателями 6, |
вышки 7 и талевой системы. |
Подъемный механизм служит для производства спускаподъема при замене долота и других вспомогательных операций, а также для осуществления подачи долота и наращивания инструмента в процессе бурения. Та левая система состоит из неподвижного блока или крон блока, устанавливаемого на верху вышки, подвижного или талевого блока 12, крюка 10 и талевого каната 13. Один конец каната (ходовой) 11 крепится к барабану лебедки, а другой (мертвый) 14 — к подроторному брусу основания вышки. При наматывании каната на бара бан лебедки происходит подъем талевого блока, а с ним
и колонны бурильных труб с долотом. |
из |
ротора 4 |
|
2. Вращающий механизм, |
состоящий |
||
с приводом и рабочей трубы |
(квадрата) |
8. |
Привод |
ротора может осуществляться от лебедки через цепную передачу или от индивидуального привода (при ротор ном бурении). Рабочая труба проходит через ротор, имеющий вкладыши квадратного (или шестигранного) сечения, и соединяется с колонной бурильных труб 3. Для соединения вращающейся колонны бурильных труб с невращающейся талевой системой служит верт люг 9.
3. Насосная группа, состоящая из буровых насосов 17 (от одного до трех) с двигателями 18 и служащая для осуществления циркуляции промывочной жидкости в системе устье скважины— забой — устье скважины.
8
9