Вопрос 1. Какой вид породоразрушшощего инструмента находит наибольшее применение при бурении?
Ответ. Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен для формирования ствола скважины путем разрушения горной породы.
Основным породоразрушающим инструментом при бурении являются буровые долота.
Шарошечное долото — породоразрушающий инструмент, у которого основным рабочим органом является шарошка — стальная конусообразная деталь, свободно посаженная на ось и несущая на своей поверхности инденторы — зубцы, штыри. Шарошечное долото представляет собой своеобразный механизм, у которого вращение корпуса преобразуется во вращательное движение шарошек вокруг их оси, в результате чего происходит поражение забоя зубцами, периодически вступающими с ним в контакт.
В нашей стране на долю шарошечных долот приходится свыше 90% объема глубокого бурения.
Вопрос 2. Перечислите основные причины редкого использования лопастных долот в практике бурения нефтяных и газовых скважин.
Ответ. Лопастные долота выпускаются трех типов: двухлопастные, трехлопастные, многолопастные.
По размеру вооружения лопастные долота подразделяются на: длиннолопастные, коротколопастные.
По механизму разрушения горных пород лопастные долота подразделяются на: режуще-скалывающего действия, истирающе-режущего действия.
Несмотря на простоту конструкции, лопастные долота имеют ряд существенных недостатков:
• интенсивный износ лопастей в связи с непрерывным контактом режущих и калибрующих ствол скважины кромок лопастей долота с забоем и стенками скважины;
• сужение ствола скважины в процессе бурения из-за относительно быстрой потери диаметра долота;
• относительно высокий крутящий момент на вращение долота;
• неудовлетворительная центрируемость на забое, приводящая к интенсивному непроизвольному искривлению.
Отмеченные недостатки объясняют причины редкого применения лопастных долот в практике бурения нефтяных и газовых скважин даже при разбуривании мягких пород.
Вопрос 3. Опишите сложное вращательное движение, совершаемое шарошкой.
Ответ. Особенность кинематики работы шарошки состоит в том, что каждая шарошка участвует в сложном вращательном движении со скольжением: относительном движении вокруг собственной оси; переносном вращательном движении вокруг оси долота.
При этом зубцы шарошек наносят удары по породе, дробят и скалывают ее.
Вопрос 4. Укажите, по каким причинам матричные алмазные долота целесообразно применять при бурении на большой глубине?
Ответ. Алмазные долота предназначены для разрушения истиранием (микрорезанием) или еще дополнительно и резанием (при более выраженных лопастях) пород С и Т на больших глубинах (с глубины 3000 м).
Вопрос 5. Каким образом формируются условные обозначения шарошечных долот согласно ГОСТ 20692-2003, по коду IADC и по продуктовым линиям?
Ответ. Шарошечные долота выпускаются в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 20692-2003, действующим в России и странах СНГ.
- Типы шарошечных долот и области их применения (ГОСТ 20692-2003)
- М — стальные зубья
- МЗ — твердосплавные зубки
- МС — стальные зубья
- МСЗ — твердосплавные зубки
- С — стальные зубья
- СЗ — твердосплавные зубки
- СТ — стальные зубья
- Т — стальные зубья
- ТЗ — твердосплавные зубки
- ТК — стальные зубья и твердосплавные зубки
- ТКЗ — твердосплавные зубки
- К — твердосплавные зубки
- ОК — твердосплавные зубки
- Шифры условного обозначения конструкций долот (ГОСТ 20692-2003)
- Расположение и конструкция промывочных и продувных узлов:
Ц — центральная промывка
Г — боковая гидромониторная промывка
ЦГ — комбинированная промывка
П — центральная продувка
ПГ — боковая продувка - Особенности изготовления опор шарошек:
В — опоры шарошек на подшипниках с телами качения и одном или более упорных подшипниках скольжения, или без упорных подшипников скольжения
ВУ — опоры шарошек на подшипниках с телами качения и одном или более упорных подшипниках скольжения и герметизацией опоры
Н — опоры шарошек на одном радиальном и одном или более упорных подшипниках скольжения (остальные подшипники с телами качения)
НУ — опоры шарошек на одном радиальном и одном или более упорных подшипниках скольжения (остальные подшипники с телами качения) и герметизацией опоры
А — опоры шарошек на двух или более радиальных подшипниках скольжения с одним или более упорным подшипником скольжения
АУ — опоры шарошек на двух или более радиальных подшипниках скольжения с одним или более упорным подшипником скольжения герметизацией опоры
- Условное обозначение долота формируется следующим образом:
- Вид долота
- Число шарошек
- Диаметр долота
- Тип долота
- Система промывки
- Вид опор
- Герметизация опор
Первая позиция условного обозначения «вид долота» может отсутствовать. Кроме того, после обозначения особенностей изготовления опор шарошек на последней позиции условного обозначения может указываться используемый стандарт, либо заводской номер долота, номер конструкции, количество использованных долот и др.
Например, условные обозначения трехшарошечного долота диаметром 215,9 мм для бурения абразивных пород средней твердости (СЗ), с боковой гидромониторной промывкой (Г), на двух или более радиальных подшипниках скольжения с одним или более упорным подшипником скольжения и герметизацией опоры (АУ):
Долото шарошечное III 215,9 СЗ-ГАУ ГОСТ 20692-2003
III 215,9 СЗ-ГАУ (2 дол.)
Кроме обозначений шарошечных долот по ГОСТ 20692-2003 в нашей стране часто пользуются классификацией по коду IADC (International Association of Drilling Contractors) — Международной ассоциации буровых подрядчиков — основанной на четырехсимвольном коде:
Серия вооружения долота (1-8) | Тип вооружения долота (1-4) | Характеристика конструкции опоры (1-7) | Дополнительные характеристики (A-Z)
Первые три символа — цифровые (обязательные), а четвертый — буквенный является дополнительной характеристикой.
Серия вооружения долота (первая цифра кода). Восемь категорий серий вооружения соответствуют общей характеристике горных пород, для бурения которых предназначено долото.
Серии от 1 до 3 определяют долота с фрезерованным вооружением, а серии от 4 до 8 — долота с твердосплавным вооружением.
Внутри групп фрезерованных и штыревых долот увеличение цифры серии означает увеличение твердости пород, для которых предназначено долото.
Тип вооружения долота (вторая цифра кода). Каждая серия разделена на четыре типа в зависимости от твердости разбуриваемых пород.
Тип «1» означает долота для бурения наиболее мягких пород в пределах серии, а тип «4» — относится к наиболее твердым породам в пределах серии.
Характеристика конструкции опоры (третья цифра кода) характеризует конструкцию опоры и наличие (или отсутствие) твердосплавных вставок на калибрующих поверхностях шарошек.
- Шифры условного обозначения характеристики конструкции опоры (классификация IADC)
- 1 — Открытая (негерметизированная) опора
- 2 — Открытая опора для бурения с продувкой воздухом
- 3 — Открытая опора с твердосплавными вставками на калибрующих поверхностях шарошек
- 4 — Герметизированная опора на подшипниках качения
- 5 — Герметизированная опора на подшипниках качения с твердосплавными вставками на калибрующих поверхностях шарошек
- 6 — Герметизированная опора на подшипниках скольжения
- 7 — Герметизированная опора на подшипниках скольжения с твердосплавными вставками на калибрующих поверхностях шарошек
- 8 и 9 — Резервные, для возможного применения в будущем
Дополнительные характеристики (четвертый буквенный символ (необязательно)). Для обозначения специальных конструкций вооружения, опор, промывочных устройств и защиты корпусов долот используются шестнадцать буквенных кодов.
- Шифры условного обозначения дополнительных характеристик долот (классификация IADC)
- A — Долота для бурения с продувкой воздухом
- B — Герметизированная опора, специальная конструкция уплотнений, допускающая, например, бурение с повышенной частотой вращения
- C — Центральная насадка
- D — Специальная конструкция вооружения, минимизирующая отклонение ствола скважины
- E — Удлиненные насадки
- G — Усиленная защита козырьков лап наплавкой или твердосплавными зубками
- H — Долота для направленного или горизонтального бурения
- J — Гидромониторные долота для бурения с набором кривизны
- L — Калибрующие накладки на спинках лап, армированные твердосплавными зубками
- M — Долота для бурения с забойными двигателями
- S — Стандартные долота с фрезерованным вооружением
- T — Двухшарошечные долота
- W — Усовершенствованное вооружение
- X — Зубки преимущественно клиновидной формы
- Y — Зубки конической формы
- Z — Другие формы зубков
Например, код IADC: 742Х — обозначает долото для бурения крепких пород с твердосплавным вооружением (74), открытая опора для бурения с продувкой воздухом (2), с зубками клиновидной формы (X).