Долота для бурения с отбором керна

Керноотборочный инструмент состоит из: бур головки, которая разрушает г.п. по кольцу, оставляя в центре столбик породы – керн. Керноприемное устройство – для приема и отрыва от массива г.п. керна, а также сохранения его в процессе бурения и транспортировки на поверхность. Корпус с верхней и нижней замковой резьбой внутри корпуса находится керноприемная труба, с кернорвателями и кернодержателями внизу и с обратным клапаном наверху. Керноприемная труба (съемная и несъемная) может вращаться с корпусом или подвешенная на подшипниках оставаться относительно корпуса неподвижно. Кернорватели – рычажкового и цангового типа. Кернодержатели: рычажковые, лепестковые.

Классификация керноотборных устройств.

Бурильная головка, предназначен­ная для бурения с отбором керна в малоабразивных мягких по­родах (тип М), средней твер­дости с пропластками твердых пород (тип СТ).

Созданы и успешно эксплуатируются бурильные головки ИСМ для бурения с отбором керна в тех же породах, в которых при­меняют алмазные бурильные головки. Конструктивно бурильные головки ИСМ выполнены аналогично алмазным.

Наряду с керноприемным устройством типа «Недра» суще­ствуют керноприемные устройства с несъемным керноприемником типа «Силур» для отбора керна в осложненных условиях..

Помимо керноприемных устройств типа «Недра» и «Силур», созданы и применяются при ро­торном бурении керноприемные устройства типа «Кембрий», обе­спечивающие при том же диаметре бурильной головки отбор керна диаметром 100 мм.

Конструктивно керноприемные устройства «Недра», «Силур» и «Кембрий» аналогичны, но увеличенный диаметр керноприемника у последнего привел к необходимости создания для них спе­циальных бурильных головок. Отличаются они от рассмотренных выше бурильных головок в основном возможностью формирова­ния керна большого диаметра.

Для бурения с отбором керна с колонковым турбобуром типа КТДЗ созданы четырехшарошечные бурильные головки. Такие бурильные головки изготовляются только типа СТ,

Применяются с колонковыми турбобурами типа КТД4С и че­тырехшарошечные бурильные головки типа ТКЗ, отличающиеся от бурильных головок типа СТ только породоразрушающими эле­ментами на шарошках.

С колонковыми турбобурами типа КТД4С применяются также алмазные и твердосплавные бурильные головки типа С для бу­рения с отбором керна в неабразивных породах средней твердо­сти. Конструктивно они выполнены аналогично бурильным голов­кам для керноотборочных устройств типа «Недра».

Буримость г.п.

Процесс механического разрушения породы при бурении основан на отделении частиц от массива на забое скважины, при внедрении рабочего инструмента. Процессы, проходящие при разрушении пород, зависят от свойств пород, от способа бурения, типа и конструктивных особенностях породоразрушающих инструментов.

Разрушение может быть произведено механическим воздействием породоразрушающих инструментов, а также с использованием энергии взрыва, высоконапорного гидравлического потока, ультразвука, электрического разряда, а также может производиться расплавлением, растворением, или выщелачиванием пород.

Буримость – комплексный показатель процесса разрушения породы, обусловленный природными и технологическими (производственными) факторами.

Расчленение разреза на интервалы равной буримости

Для обеспечения возможности анализа отработки долот, прогнозирования результатов бурения горные породы разделяют на интервалы (пачки) одинаковой буримости.

Расчленение разреза на интервалы одинаковой буримости (ИОБ) производят по показателям механической скорости бурения поинтервально или рейсовой скорости бурения, т.е. в интервале определяется среднее значение механической скорости, определяется граница резкого изменения (об изменении буримости пород). Учитывается к какому классу относят породы, каковы режимы бурения, модели долот).

Понятие о режиме бурения

Режим бурения - это совокупность параметров, обеспечивающих разрушение горных пород при бурении скважины. Определяется буримостью Г.П. (механической скоростью бурения) и проходкой на долото.

Нагрузка на долото обеспечивается при помощи УБТ. Измеряется в тоннах или килоньютонах. Определяется механическими свойствами разбуриваемой породы и типом породоразрушающего инструмента. Контролируется при помощи гидравлического индикатора веса.

Число оборотов определяется частотой вращения, при которой достигаются наивысшие показатели по механической скорости бурения и проходке на долото. Измеряется в оборотах в минуту.

Давление и расход промывочной жидкости выбираются исходя из условия эффективной очистки забоя скважины от шлама, мощности насосной группы, компоновки бурильного инструмента и технологических свойств бурового раствора. Измеряются, соответственно, в МПа (атм.) и л/с.

Показатели качества бурового раствора– плотность, водоотдача, вязкость

Существует форсированный режим бурения (предельно высокая n и осевая нагрузка). Силовой режим (предельно высокая нагрузка и минимальная n). Щадящий режим (минимальная осевая, минимальная n). В целом выбирают оптимальный режим (при max механической скорости или max рейсовой скорости и стоимости 1 метра проходки.

При роторном бурении эти параметры не связаны между собой. При бурении забойными двигателями параметры взаимосвязаны.

Выбор способа бурения

Осуществляется с учетом ограничений по диаметру скважины, глубины, пластового давления, температуры и технических возможностей предприятия.

 -роторный. n = 20-200 об/мин. Мощность от двигателей передается через лебедку к ротору специальному вращательному мех-му, установленному над устьем скважины в центре вышки. Ротор вращает бурильную колонну и привинченное к ней долото. При роторном бурении углубление долота в породу происходит при перемещающийся вдоль оси скважины вращающейся бурильной колонне. Характерной особенностью вращательного бурения является промывка скважины водой или специально приготовленной жидкостью в течение всего времени работы долота на забое (так же как и у забойного двигателя).

-гидравл. забойный двигатель. n = 150-250 об/мин Долото привинчено к валу, а бурильная колонна - к корпусу двигателя. При работе двигателя вращается его вал с долотом, а бурильная колонна, как правило, ротором во вращение не приводится. Движение долота в породе происходит при не вращающийся бурильной колонне. Рабочим органом винтового забойного двигателя является винтовая пара: статор и ротор. Статор представляет собой металлическую трубу, к к внутренней пов-и которой привулканизирована резиновая обкладка, имеющая 10 винтовых зубьев левого направления, обращенных к ротору. При движении промывочной жидкости планетарное обкатывание ротора по зубьям статора и сохранение при этом непрерывного контакта ротора и статора по всей длине. В связи с этим образуютмя плоскости высокого и низкого давления и осуществляется рабочий процесс двигателя.

-электробур (состоит из электродвигателя, шпинделя и системы защиты этих механизмов от проникновения промывочной жидкости. Электродвигатель представляет собой высоковольтную трехфазную асинхронную маслонаполненную машину с короткозамкнутым секционированным ротором. Монтируется он в трубных секциях, соединенных друг с другом с помощью конической резьбы. Выходные концы обмоток, заложенных в пазах статора, присоединены к кабелю, через который ток подводится к электродвигателю. Для диаметров 190,5 – 393,7; промывка утяжеленными растворами до 2300 кг/м^3.

- комбинированныйтурбинно-роторный способ. При бурении долотами свыше 349 мм в условиях, когда имеется вероятность искривления ствола скважины.

Выбор типоразмера долота

Размер долота выбирают совместно с определением количества обсадных колонн и их диаметра. Диаметр эксплуатационной колонны назначают из ожидаемой продуктивности скважины. D = D_m + ∆M. D_M – диаметр муфты обсадной. ∆М – требуемый зазор между скважиной и муфтой обсадной. ∆М (15 –20) мм для обсадной (114 – 146); 25-30 для 162 – 245; 35 – 45 для 273 – 351; 50 для 377 и более. Выбор типа и модель долота производится на основе анализа отработки долот в ИОБ или исходя из физико-механических свойств г.п. проходимого разреза. Выбор типа долота, вида вооружения осуществляется или на основе анализа или с помощью классификаторной диаграммы парных соответствий твердрости и абразивности. По результатам первого долбления вид вооружения и опор может корректироваться.

24. ВЫБОР ТИПОРАЗМЕРА ДОЛОТА

Выбранный типоразмер долота для бурения заданного интервала должен удовлетворять следующим условиям:

· соответствовать твердости горных пород;

· обеспечивать наиболее высокую область разрушения пород по сравнению с альтернативными долотами;

· вооружение шарошечного долота первого класса должно обеспечивать использование ресурса опоры, т.е. стойкость его вооружения при абразивном изнашивании должна быть не менее стойкости опоры.