Породоразрушающие инструменты применяемые при капитальном ремонте скважин

Породоразрушающий инструмент в процессе бурения скважин

В ходе бурения скважин, предназначенных для добычи нефтегазового продукта, используется породоразрушающий инструмент различных видов.

Основное назначение этих предметов заключается в преодолении слоев, состоящих из твердой каменной породы и препятствующих проникновению к продуктивным горизонтам, содержащим нефть и газ

Эффективность применения инструмента обуславливается свойствами конкретной породы, поэтому перед тем, как определиться с инструментом, важно определить, какие пласты предстоит преодолеть в ходе бурения ствола. Правильно подобранные устройства сделают работу максимально быстрой и малозатратной.

Породоразрушающий инструмент: что это и зачем он нужен?

В рамках создания нефтяных и нефтегазовых скважин обычно применяются следующие разновидности:

• Долота для бурения по методу сплошного забоя.
• Головки для бурения по типу кольцевого забоя.
• Специальные расширители, увеличивающие стволовой диаметр.
• Стабилизирующие элементы и компоненты для центровки, которые делают стенки ствола ровными.

Износоустойчивость долота – важный критерий, который зависит от времени эксплуатации, в которое долото может стереться до максимальных пределов, так что его потребуется заменить. Стойкость инструмента показывается в часах, она напрямую зависит от тех же критериев. Огромную важность имеет частота вращения инструмента, нагрузка, подаваемая на его основную ось, физические свойства рабочего раствора. Все эти критерии определяют не только длительность применения инструмента, но и характер бурения в тех или иных условиях.

Также важными факторами функциональности инструмента являются проходка и механическая бурильная скорость. Если проходка увеличивается, то объем манипуляций по спуску и подъему оборудования в стволе делается меньше, что влечет высокую эффективность работы. Если же увеличивается механический скоростной режим, занятость основных элементов оборудования снижается, поэтому износостойкость будет более высокой, а затраты энергии будут пропорционально падать.

Классификация породоразрушающего инструмента

Существует большое количество категорий долот, которые отличаются способами применения и функциональностью.

Инструменты классифицируются по свойствам материала, форме, составу компонентов, расположением отдельных частей касательно оси, интенсивностью выброса породы при работе и другим критериям.

Исходя из классификации, можно выделить три типа инструмента:

1. Приспособления для работы сплошного типа, которые используются для увеличения глубины ствола. Разрушение пластов производится в одной плоскости либо постепенно.
2. Головки, предназначающиеся для углубления, которые работают по контуру забойной зоны.
3. Специальные долота, используемые в готовых скважинах.

По типу материала, из которого может изготавливаться породоразрушающий инструмент, он делится на следующие типы:

• Оборудование из стали.
• Твердосплавные устройства.
• Алмазно-твердосплавное оборудование.
• Алмазное оборудование.

Также буровые устройства классифицируются по конструкции промывочных приборов и мощности растворной струи. Всего существуют два типа таких долот – стандартные и струйные. Первый тип отличается тем, что раствор, создаваемый для бурения, вытекает через специальные промывочные отверстия, которые расположены в середине инструмента. Оттуда раствор течет на лопасти, и в забой попадает только небольшой процент жидкости. Что касается струйных долот, то в них жидкость попадает в забой через отверстия сбоку, благодаря чему раствор также разрушает породу.

Еще один признак классификации долот – степень воздействия на пласт, вызывающего разрушение породы, когда вращается бур. Можно выделить следующие типы породоразрушающего инструмента:

• Дробящие приспособления.
• Шарошечные устройства с функцией дробления и скола.
• Лопастные.
• Фрезерные.
• Истирающие с функцией резки.
• Истирающие с функцией разрезания и алмазной обработкой.

Исходя из этого разделения, можно сказать, что породоразрушающий инструмент следует подбирать в соответствии конкретных условий в каждом случае, беря во внимание геологический состав пластов, тип работы и другие факторы.

Типы породоразрушающего инструмента

Шарошечный породоразрушающий инструмент. Он представляет собой одну из самых популярных разновидностей, и он позволяет создать ствол скважины посредством дробления либо дробления со скалыванием элементов горной породы. Такой инструмент может применяться на породах с разной твердостью почти без ограничений.

Конструктивно шарошечное долото состоит из оси, сваренных друг с другом секций, вращающихся шарошек с зубцами. Шарошки, которые имеют форму конуса, разбивают породу в ходе бурения. При вращении долота инструмент ввинчивается в верхнюю грунтовую часть, из-за чего куски породы, отделяемые от общего пласта, дробятся на более мелкие.

Более эффективным представляется породоразрушающий инструмент, который работает по дробяще-скалывающему способу. Эта конструкция при функционировании сочетает дробление со скольжением шарошек по скважинному забою, благодаря чему осуществляется дополнительный скол обрабатываемого пласта. Лучше всего такие долота подходят для работы на твердых и средних горных породах.

В целом шарошечные приспособления отличаются и количеством используемых шарошек. Одношарошечные разновидности инструмента работают на увеличенной глубине, и такое приспособление обычно имеет усиленную опору, более износостойкие элементы для дробления. Лучше всего одношарошечные инструменты показывают себя при обработке известняковой, карбонатной породы с высокой степенью хрупкости. Что касается двухшарашечных разновидностей, то наиболее часто они используются для поисково-разведочных скважин.

Помимо этого, существуют долота трехшарошечного типа: этот вариант наиболее известен, поскольку они имеют удобную форму, идеально подходящую классическому скважинному стволу с круглым сечением. Благодаря трем шарошкам обеспечивается грамотное равновесие приспособления. Также выпускаются и четырехшарошечные долота, которые применяются в основном затрудненных условиях.

Лопастный породоразрушающий инструмент. Эти разновидности долот имеют сравнительно простое устройство, их достаточно легко выпускать и обслуживать. Они также отличаются по твердости породы, лучше всего выполняя бурение на размягченных грунтах с вязкой породой, которая имеет достаточно высокую пластичность. Особенности структуры позволяют давать проходку до 1,5 километров за рейс. Минусом конструкции является то, что время от времени нужно увеличивать диаметр скважины, а также быстрый износ инструментов, из-за чего их нужно часто менять.

Устройства лопастного типа отличаются по числу лопастей. Наиболее часто в нефтяной и газовой отрасли применяются трехлопастные приспособления, а также шестилопастные конструкции. Среди таких инструментов выделяются монолитные алмазные устройства, которые применяются на породах средней твердости либо высокой пластичности.

Разрушение при использовании долота с алмазной обработкой осуществляется путем микрорезки. Минусом алмазных инструментов считается их капризность: очень важно, чтобы в стволе и забое не было лишних веществ, примесей, инородных частиц, иначе алмазные фрагменты расколются и попадут в раствор для бурения.

Фрезерный породоразрушающий инструмент. Это самый простой тип конструкции, отличающийся повышенной прочностью и износоустойчивостью. В отличие от предыдущего вида инструмента, фрезерное долото не боится инородных тел и примесей в стволе, такие инструменты применяют для раскалывания, например, застрявших шарошек в забое и других посторонних предметов. Фрезерное оборудование используется и для того, чтобы раскалывать цементные пробки и мосты внутри ствола.

По конструкции фрезерное долото выглядит как удлиненный инструмент, который сделан монолитным с дробящими компонентами, которые усилены твердыми металлами. Промывка такого инструмента очень проста, а минусом считается малая проходка.

Истирающе-режущий инструмент. Такие долота имеют вставки из славутича, форма которых обусловлена условиями породы. Такие инструменты имеют высокую устойчивость к износу, невысокую стоимость и быструю проходку, а наличие сверхпрочных элементов не позволяет им ломаться.

Бурение скважин разными типами породоразрушающего инструмента

Источник

Породоразрушающий инструмент – назначение, классификация и типы

Уважаемые читатели Портала!

Сегодня мы подготовили к публикации статью о породоразрушающем инструменте. Ниже мы рассмотрим назначение породоразрушающего инструмента, рассмотрим его классификацию и типы.

Что такое породоразрушающий инструмент

Породоразрушающий инструмент (далее сокращенно будем называть его ПРИ) – это инструмент, который разрушает грунт (породу) при бурении скважины. Именно он формирует ствол скважины посредством разрущения породы. Если рассматривать эффективность использования ПРИ, то в первую очередь она обусловлена свойствами конкретной породы, способом бурения и целями и задачами, которые необходимо решить в данной, конкретной ситуации.

Для правильного выбора ПРИ требуется определить что за грунт предстоит преод

олевать в ходе бурения скважины, а также определить оптимальный метод бурения.

Породоразрушающий инструмент – классификация.

Классификация породоразрушающего инструмента по назначению

1. Для бурения сплошным забоем используют долота шарошечные, долота лопастные

Долота шарошечные.
Именно шарошечные долота используют ля бурения нефтяных, газовых, геологоразведочных скважин. Атакже для бурения скважин разного назначение в горнодобывающей промышленности и в строительстве

В зависимости от конструкции и оснащения твердым сплавом предназначаются для бурения мягких пород и пород средней твердости. Такими долотами разбуривают цементные пробки, металлические детали обсадных колонн и расширяют ствол скважины

2. Для бурения кольцевым забоем применяют коронки твердосплавный, коронки алмазные или бурголовки

3. ПРИ для иных целей. В качестве примера приведем скважинные расширители, фрезеры, калибраторы, центраторы и подобные

Классификация ПРИ по принципу разрушения породы

• Режуще-скалывающие долота, разрушают породу породу лопастями, которые наклонены в сторону вращения долота. Применимы для бурения мягких, пластичных и малообразивных пород;
• Дробяще-скалывающие (или ПРИ дробяще-скалывающего действия). Разрушают породу зубьями или штырями, которые располагаются на шарошках, которые вращаются вокруг своей оси. Применяется эти долота для пород любой твердости. Ими разбуривают породы средней твердости, твердые, крепкие и очень крепкие породы;
• Истирающе-скалывающие (или истирающе-режущие). Разрушают породу алмазными зернами или штырями из твердых сплавов, которые располагаются в торцевой части долота. Применимы для бурения прды средней твердости.

Классификация ПРИ по конструкции

• Опорные – на опоре закреплена шарошка с вооружением;
• Безопорные – не имеющие подвижных частей;
• Если рассмотреть тип конструкции рабочих элементов – получится выделить три типа:

Материалы применяемые для изготовления долот

Лопастные долота изготавливают из:

• Корпус – углеродистая, нелегированная сталь, Штампованные или кованные
• Лопасти – сталь с легирующими добавками хром, кремний, марганец.

Шарошечные долота изготавливают из:

• Детали – из стали различных марок;
• Шарошки – из конструкционной стали, из легированной стали, из цементируемой малоуглеродистой стали.

• Корпус — из конструкционной углеродистой стали;
• Рабочая фасонная поверхность (матрица) — выполняется из порошкообразного или зернистого твердого сплава

Источник

Породоразрушающий инструмент для горных работ

Породоразрушающий инструмент для горных работ — комплекс буровых инструментов для бурения взрывных скважин, а также для ударно-канатного бурения

Породоразрушающий инструмент для горных работ — комплекс буровых инструментов для бурения взрывных скважин, а также для ударно-канатного бурения геологоразведочных, инженерно-геологических и прочих скважин.

Твердосплавные коронки типа «СА», «СМ» предназначены для колонкового вращательно-ударного и вращательного способов проходки скважин в мягких и средней твердости породах I-VIII и частично IX категорий по буримости.

Долота буровые типа «К», «КНШ» используются для разрушения горных пород крепостью f=6-20 по шкале проф. М.М. Протодьяконова при бурении скважин погружными пневмоударниками на открытых и подземных горных работах.

Шлицевое или байонетное соединение бурового долота с пневмоударником обеспечивают надежное крепление и быструю смену инструмента.

Штыревые долота со штырями различной геометрии могут быть оснащены твёрдым сплавом отечественного или импортного производства повышенной стойкости для труднобуримых пород.

Шарошечными долотами осуществляется свыше 90% объема бурения на нефть и газ.

Они наиболее производительны и при бурении геологоразведочных (сплошным забоем) и взрывных скважин в крепких породах.

Эффективное бурение скважин обеспечивается своевременной очисткой забоя от выбуренных частиц породы и выносом их к устью скважин, а также охлаждением рабочих поверхностей бурового инструмента продувкой сжатым воздухом — при бурении неглубоких (до 20 м) скважин, и промывкой — при бурении глубоких и сверхглубоких скважин.

Для бурения шпуров перфораторами разного типа по горным породам крепостью до 20 по шкале проф. М.М. Протодьяконова используются коронки типа БКПМ, БКР, КТШ. Коронки, благодаря применению высоколегированной стали мартенситного класса марок 38ХН3МФА и 18Х2Н4МА для корпусов, специальной технологии пайки и термообработки, виброобъёмного упрочнения инструмента, имеют стойкость в 2-3 раза выше, чем однотипные коронки КДП.

Коронки со штангой соединяются через промежуточную латунную втулку, вставляемую в гнездо посадочного конуса.

Втулка компенсирует небольшие отклонения в размерах поверхности конуса штанги и корпуса коронки, обеспечивая эластичность соединения и тем самым, увеличивая усталостную прочность инструмента.

Для ударно-канатного бурения твердых и каменистых грунтов используется буровое долото со сменными лезвиями.

Удары бурового долота разрушают и измельчают твердую породу, а образовавшийся шлам извлекается со дна скважины с помощью желонки.

Если канатно-ударное бурение скважины происходит в несвязных, сыпучих грунтах, и сильно трещиноватых породах или хотя бы с прослойками такого грунта, то всегда сохраняется риск засыпки скважин грунтами.

Чтобы этого не допустить в скважину с самой верхней её части опускается обсадная труба.

На первом отрезке обсадной трубы закрепляется конусный расширительный башмак.

По мере увеличения глубины скважины, обсадные трубы под собственным весом или под действием несильных ударов сверху опускаются вниз.

Диаметр обсадных труб должен быть несколько большим, чем диаметр забивного стакана, чтобы последний мог свободно перемещаться в скважине.

Таким образом, диаметр скважины оказывается меньше диаметра обсадных труб, и часть грунта со стенок скважины срезается самой обсадной трубой.

Источник