Расчёт конструкции скважины (стр. 2 из 2)

Минимальные диаметры УБТ наддолотного комплекса, обеспечивающие успешный спуск обсадных колонн в скважину, приведены на рис. 5.

Жёсткость УБТ, обеспечивающая успешный спуск ОК должна быть > 1.

Рисунок 5

3.3. Выбор профиля скважины

При необходимости проводки наклонной скважины с заданным геологической службой предприятия отходом от вертикали А технологическая служба выбирает профиль (рис. 6), основываясь на её расчётной конструкции, технических возможностей предприятия, квалификации и опыте исполнителей, достигнутом технологическом уровне бурения в данном регионе. При выборе профиля необходимо учитывать естественное искривление скважин в азимутной плоскости, имеющееся на данном месторождении. В случае дальнейшей эксплуатации скважин штанговыми насосами градиент кривизны ствола в интервале под насосом не должен превышать 0,5 градуса на 10 м во избежание протирания труб и поломки штанг.

После выбора профиля устанавливают глубину и её характерные точки по инструменту, рассчитывают траекторию ствола, компоновки для бурения вертикальных, наклонных и кривых участков. Траекторию ствола определяют практически методом подбора, задаваясь градиентами набора и спада кривизны, а также максимальным углом наклона.

1 2 3 4 5 6

А

Рисунок 6. Типы профилей наклонных скважин с отходом от вертикали А:

1– двухинтервальный; 2, 5 – трёхинтервальный; 3, 6 – четырёхинтервальный;

4 – пятиинтервальный.

3.4. Выбор типа шарошечного долота

Рациональное сочетание типа шарошечного долота и разбуриваемой породы показано ниже.

Диаметр насадок Dн шарошечных долот выбирают по номограмме (рис. 7).

Рисунок 7: Номограмма определения диаметра насадок для получения гидромониторного эффекта

4. Породоразрушающий инструмент. Долота

Породоразрушающий инструмент предназначен для передачи энергии горной породе с целью ее разрушения. Эффективность разрушения породы зависит от ее механических свойств и характера воздействия породораз-рушающего инструмента. Приведём здесь классификация породоразру-шающего инструмента по превалирующему механизму разрушения горной породы:

- режущего и режуще-скалывающего действия,

- скалывающего и дробяще-скалывающего,

- дробящего;

- истирающего действия.

По назначению:

- инструмент для сплошного бурения (бурение без отбора керна). Разрушает горную породу по всему забою и предназначен для проходки ствола скважины. Инструмент, принадлежащий к этой группе, обычно называют долотом;

- инструмент для бурения с отбором керна (колонковое бурение). Горная порода разрушается по кольцевому забою. В осевой части забоя формируется керн - целик породы в виде колонки, который извлекают на поверхность. В зависимости от конструктивных особенностей различают коронки и бурильные головки;

- инструмент (долота) специального назначения. Применяют для разбуривания цементных стаканов в обсадных колоннах, искривления скважин, разрушения попавших на забой посторонних металлических предметов, расширения ствола скважины и выполнения различных вспомогательных работ.

По конструкции:

- опорный (шарошечный). Имеет опору, на которой закреплена шарошка, независимо вращающаяся во время вращения долота по забою. Опора может быть герметизированной (современные конструкции долот) и негерметизи-рованной. Шарошка имеет породоразрушающие элементы - зубья (литые, кованные или фрезерованные) или твердые зубки(штыри). Шарошек может быть несколько, как правило, три.

- безопорный. Имеет лопасти или матрицу, составляющие с корпусом одно целое (лопастной, истирающе-режущий, алмазный инструмент). На лопастях или матрице закреплены породоразрушающие элементы.

По конструкции системы промывки:

- с центральной промывкой;

- с периферийной промывкой, в том числе гидромониторной.

Долота

Долота лопастные

Лопастное долото в качестве рабочего элемента имеет лопасти, которые изготовляют либо с корпусом, либо приваривают к корпусу. Лопастные долота относятся к инструменту режущего или режуще-скалывающего действия. Они предназначены для бурения в породах мягких и отчасти средней твердости. Производят двух- и трехлопастные долота:

двухлопастные диаметрами от 76,0 до 165,1 мм и трехлопастные – от 120,6 до 469,9 мм. Простейшим по конструкции является двухлопастное долото. Оно состоит из корпуса и двух лопастей, в головке корпуса имеется присоединительная резьба, а в нижней части ближе к лопасти расположены каналы для подачи промывочной жидкости к забою. У гидромониторных долот в каналах устанавливают насадки для формирования высокоско-ростной струи промывочной жидкости. На эффективность работы долота наиболее существенное влияние оказывают профиль лопасти долота и правильный подбор его конструкции по свойствам проходимых горных пород.

Долота истирающе-режущие (ДИР)

Истирающе-режущие долота относятся к лопастным, но отличаются наличием разновысоких лопастей, армированных мелкими твердосплавными резцами. Такое долото формирует ступенчатый забой и в зависимости от свойств проходимых пород может работать как режущее долото - по всей длине лопасти снимать слой с забоя, или как истирающее - каждый мелкий резец обособленно взаимодействует с забоем и скалывает очень мелкие частицы горной породы.

Долота шарошечные

Шарошечным долотом называется породоразрушающий инструмент, у которого основным рабочим органом является шарошка. Наиболее распро-странены трехшарошечные долота; одно- и двухшарошечные долота производят в ограниченном количестве. Каждая шарошка снабжена множеством породоразрушающих элементов, которые располагаются венцами. Вращение корпуса преобразуется во вращательное движение шарошек вокруг их оси. В результате происходит поражение забоя породоразрушающими элементами, периодически вступающими с ним в контакт. Венцы соседних шарошек расположены таким образом, что разрушают породу по всей поверхности забоя. Применяют два способа оснащения шарошек породоразрушающими элементами:

· фрезерование зубьев из тела шарошки с последующей наплавкой твердого сплава;

· установка твердосплавных зубков (штырей) в гнезда методом холодного прессования.

Изготавливают шарошечные долота 39 номинальных диаметров – от 46 до 508 мм.

Долота алмазные

Алмазное долото – это разновидность породоразрушающего инструмента, у которого в качестве породоразрушающих элементов используются алмазные зерна. Алмазные долота оснащаются в основном достаточно крупными алмазами – от 2 до 15 зерен/кар. Размер зерен подбирают в зависимости от твердости пород и места размещения алмазов на рабочей поверхности долота. С повышением твердости пород размер зерен уменьшают. Конструктивно состоит из корпуса с присоединительной резьбой и твердой матрицы с алмазными зернами. Матрицу изготовляют из сплава кобальта, никеля, вольфрама, карбида вольфрама, алюминия, меди. Состав сплава подбирают таким образом, чтобы выдерживалась опреде-ленная твердость материала, которая обеспечивала бы постепенный износ матрицы при работе долота и обнажение алмазных зерен для работы.

Тип алмазного долота определяется формой торцовой части (спиральная, радиальная, ступенчатая с торовидными выступами) и конструкцией промывочных каналов. Форма рабочей поверхности алмазного долота зависит от условий бурения.

К алмазным долотам могут быть отнесены долота типа ИСМ, созданные на базе сверхтвердого материала “славутич”. Представляют собой твердо-сплавную матрицу, насыщенную очень мелкими синтетическими алмазами.

Алмазные долота типа АТП оснащены алмазно-твердосплавной пластиной.

Породоразрушающий инструмент для отбора керна

Колонковое бурение имеет целью получение из скважины образцов горных пород (керн). Керн формируется на забое скважины в процессе ее углубления с помощью породоразрушающего инструмента, который разрушает горную породу лишь по кольцевому забою и оставляет в центре нетронутый целик породы (колонку). При этом должно обеспечиваться не только эффективное разрушение породы на забое, но и сохранность керна при его формировании и поступлении в керноприемную трубу. Отбор керна возможен при всех способах бурения. Применяют коронки и бурильные головки. Буровая коронка представляет собой кольцо с присоединительной резьбой, у которого резцы располагаются на нижнем торце и боковых повер-хностях. В глубоком бурении они практически не используются.

При бурении скважин на нефть и газ используют колонковые наборы, состоящие из бурильной головки, корпуса и керноприемной трубы. Бурильная головка, разрушая породу по периферии забоя, оставляет в забоя колонку породы (керн), поступающую по мере углубления скважины в керноприемную трубу. Корпус колонкового набора служит для соединения бурильной головки с бурильной колонной, размещения керноприемной трубы и защиты ее от механических повреждений, а также для пропуска ПЖ между ним и керноприемной трубой. Керноприемная труба предназначена для приема керна, сохранения его во время бурения и при подъеме на поверхность. Для выполнения этих функций в нижней части керноприемной трубы размещены кернорватели и кернодержатели, а вверху - шаровой клапан для пропуска вытесняемой из керноприемной трубы жидкости по мере заполнения ее керном. Керноприемная труба в корпусе колонкового набора может быть вращающейся и невращающейся, со съемной и несъем-ной.