Долото реферат 5022 4000
Обновлено: 02.07.2024
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
Министерство образования и науки РФ и РТ
Альметьевский государственный нефтяной институт
Проверил: старший преподаватель
Емельянычева С.Е. Альметьевск 2010 г.
Содержание 1. Введение
Глава 1. Основные параметры бурового инструмента
Глава 2. Виды буровых долот
2.1 Лопастное долото
2.2 Шарошечное долото
2.3 Алмазное долото
4. Список литературы 1.Введение Горные породы, слагающие разрез скважины, различны по составу, обладают различными свойствами и их разрушают резанием, скалыванием, истиранием, дроблением. Характер разрушения зависит от твердости и пластичности пород. Породы мягкие и пластичные наиболее эффективно разрушаются резанием, а твердые и хрупкие – дроблением. Поэтому для разрушения пород с определенными механическими и абразивными свойствами применяются соответствующего типа инструменты.
Основным инструментом для механического разрушения горных пород в процессе бурения скважины является долото. Термин "долото" сохранился от раннего периода развития техники бурения, когда единственным способом проходки скважины было ударное бурение, при котором буровое долото имело сходство с плотничным инструментом того же наименования. В современной практике применяются различные виды и типы долот. Энергозатраты, качество работы и скорость бурения напрямую зависят от правильной подборки долота, от качества его изготовления и свойств материала, из которого он изготовлен.
Бурильные долота и бурильные головки изготовляют из прочных и износостойких материалов, т.к. в процессе бурения на долото действуют осевые и ударные нагрузки, вращающий момент, а также давление и хим. активность промывочной жидкости. Для секций (лап) и шарошек бурового долота применяют хромникельмолибденовые, хромникелевые и никельмолибденовые стали. Выпускаются бурильные долота и бурильные головки, оснащённые природными или синтетическими алмазами. Некоторые типы долот изготовляют из сталей электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов.
Совершенствование буровых долот осуществляется в направлении улучшения их конструкций: создания новых схем опор с герметизированный маслонаполненными опорами для низкооборотного и высокооборотного бурения; применения новых форм твёрдосплавных зубков; изыскания более износостойких материалов; повышения точности изготовления деталей и сборки бурового долота, а также применения более совершенных схем подвода промывочной жидкости к забою скважины.
Глава 1 Основные параметры бурового инструмента Под параметрами инструмента обычно подразумевают все данные, которые позволяют оценить его конструкцию, технический уровень, степень надежности в работе, определяют его техническую и общественную полезность, экономическую эффективность, позволяют выявить область рационального применения и др.
Один из важнейших, наиболее универсальных параметров, общий для всех видов бурового инструмента — фактический срок его службы. Он обеспечивает возможность оценить общественную полезность (практическую ценность) конструкции
количество факторов которые каким-либо образом препятствуют прямому бурению.
Например при вскрытии нефтяных и газовых пластов, залегающ их под пологим сбросом или
при отклонении ствола от сбросовой зоны направлении продуктивного горизонта;
при проходке стволов на нефтяные пласты, залегающие под соляными куполами, в связи с
при необходимости обхода зон обвалов и катастрофиче ских поглощений промывочной
при вскрытии продуктивных пластов, залегающих под Дном океанов, морей, рек, озер,
В процессе бурения скважины, подверженные естественному искривлению, могут не выйти на
нефтегазоносные слои и, следовательно, не выполнить своих проектных заданий. Но
накопленный фактический материал по естественному ис кривлению позволил установить ряд
общих закономерностей, учитывая которые буровики научились проходить скважины в строго
заданном направлении. Такие скважины получили название наклонно направленных.
Искусственное отклонение - это направление ствола скважины в процессе бурения
определенному плану с доведением забоя до заданной точки. На искривление проходки
скважины влияют многие факторы, такие как отклоняющая сила, степень перфорации долота,
физические свойс тва горных пород, также влияют различные искусственные отклонители
(кривые переводники, эксцентричные ниппели, отклоняющие клинья и прочие специальные
устройства). Но мы рассмотрим особенности конструкций буровых долот, которые влияют на
Виды б уро вых поро доразо ушающих инст ру мент о в
При бурении скважин на нефть, газ и другие полезные иско паемые в качестве
породоразрушающего инструмента применяют шарошечные, лопастные, И СМ, алмазные и
Шарошечные долота, несмотря на сложность их конструкции и технологии изготовления, -
основной породоразрушающий инструмент при бурении скважин. На их долю ежегодно при -
ходится 90-95% объема проходки скважин в России и за рубежом.
Шарошечные долота для сплошного бурения конструктив но могут быть выполнены
трехшарошечными , двухша- рошечными и одношарошечными . Наибольшее приме нение при
Основные элементы шарошечных долот: корпус, шарошки, лапы с цапфами, опоры и
промывочные устройства. Опора шарошек состоит из подшипников и торцовой пяты.
а - 1АН244,5СГ; б - 2АН269,9СГ; в - 1АВ269.9СЗГ; 1 - узел принуди тельной смазки; 2 - секция
Двухшарошечные долота (рис.2.2) разрабатываются СКБ ВПО "Союзгеотехни ка" совместно с
Верхнесергинским долотным заводом в основном для бурения геологоразведочных скважин
[1]. Основные размеры этих долот должны соответство вать данным табл.2.1. Они
а - В112МГ; 1 - секция (лапа); 2 - узел опор; 3 - шарошка; 4 - вооружение; б - 2В93С
Трехшарошечные долота (рис.2.1) делятся: по конструкции Корпуса - на две группы; по
технологии изготовления - на шесть серий; по материалу и способу изготовления вооруж ения
шарошек - на три класса; по назначению и свойствам разбу риваемых пород - на четыре
группы и 13 типов; по типоразмеру - на более чем на 150 моделей (с учетом опытных до лот)
[2] ; по схемам выполнения опоры, вариантам выполнения промывочного устройства и
вооружения периферийных зубьев - на десятки модификаций.
Рис. 2.3. Модификация отечественных одношарошечных долот:
а - основная (серийная); б - с кольцевыми расточками на шарошке; в - с нижней промывкой; г -
Эти долота разработаны в СевкавНИПИнефти. Все они отно сятся к одному классу (с
твердосплавным вооружением) и к одному типу (СЗ), предназначены для разбуривания пород
средней твердости (доломитов, конгломератов, известняков и других хрупких пород) [2].
Одношарошечные долота (рис. 2.3) состоят из корпу са, вы полненного вместе с цапфой, на
По ГОСТ 20692-75 уни фицированные конструкции одно- шарошечных долот должны
выпускаться диаметрами 139,7; 165,1; 190,5; 215,9 и 244,5 мм[2].
Эти долота отличаются простотой конструктивного исполне ния и технологии изготовления.
Разрушая породы по прин ципу резания и истирания, в мягких, рыхлых и несцементи ров анных
породах они оказываются наиболее эффективными: обеспечивают проходку з а рейс в
несколько сотен, а иногда и более тысячи метров. Однако вследствие наличия в раз резе
скважин перемежающихся по твердости пород, а также твердых и абразивных пропластков,
диаметр долота часто уменьшается, что приводит к значительному уменьшению диаметра
скважины и необходимости расширения и проработ ки ствола перед спуском очередного
Ввиду того, что контактная поверхность этих долот по сравнению с шарошечными больше и
постоянно взаимодействует с забоем скважины, лопастные долота применяются при
разбуривании высокопластичных пород. Моментоемкость их высока, что требует подведения
Лопастные долота выпускаются следующих разновидностей: 2Л - двухлопастные, ЗЛ -
трехлопастные, ЗИР - трех лопастные истирающе-режущие и 6ИР - шести лопастные ис-
сварной модификации, т.е. с приваренными к корпусу лопастями. Режущие кромки ло пастей у
долот типа М армированы релитом, а у долот типа МС - твердосплавными пластинками.
Промывочные устройства выполняются с соплами (гидромониторными) или без них.
Долота ИСМ отличаются от фрезерных и алмазных долот тем, что их рабочие элементы
оснащены сверхтвердым материалом славутич. Вставки из славутича прикрепляются к
стальному корпусу долота своей цилиндрической посадочной частью методом пайки. Ф орму
рабочей поверхности и количество вставок, марку славутича и его содержание (объем,
выраженный в см3 выбирают, исходя из т ипа долота, т.е. в соответствии с физико-
Торцовые (зарезные) долота ИСМ (рис.2.5) предназначе ны для бурения наклонно
направленных скважин и зарезки нового ствола на больших глубинах. Их изготовляют с
полым цилиндрическим корпусом , верхняя часть которого имеет замковую муфтовую резьбу,
а нижняя выполнена с расшире нием снаружи и коническим внутренним вырезом, армиро -
ванным вставками 2 из славутича. Боковую поверхность ниж ней части также армируют э тими
В центральной части торца просверлены промывочные ка налы 3, выходящие в радиальные
канавки 4, которые разде ляют рабочую торцовую поверхность на секторы и соединя ются с
боковыми пазами 5. Такая схема промывки улучшает охлаждение рабочей поверхности долота
1 - корпус; 2 - лопасти; 3 - у плотнительные кольца; 4 - твердосплавные штыри;
5 - байонетная шайба; 6 - присоединительная резьба; 7 - сопло; 8 - болт; 9 - стопорн ая шайба;
Эти долота изготовляют с режущими элементами из природ ных или синтетических алмазов
По форме и направлению пазов, промывочных канавок, рабочих органов и в сей рабочей части
выделяют три разновидности алмазного долота: радиальную, ступенчатую и спи ральную.
По размещению алмазов в матрице различают две разно видности долот: однослойную
(рис.2.6, д, б, в) и многослойную (рис.2.6, г), т.е. импрегнированную алмазами.
Диаметры алмазных долот, как и долот ИСМ, на 2 мм меньше соответствующих диаметров
шарошечных и лопаст ных долот с целью предотвращ ения преждевременного истирания
калибрующих алмазов или заклинивания долота в су женных участках ствола скважины[2]. По
конфигурции и принципу действия алмазные долота близки к долотам ИСМ, осо бенно к
Эти долота предназначены для отбора образцов проходимых пород (керна) с целью изучения
геологического строения разреза скважин, механических, абразивных, коллекторских свойств,
а - однослойное радиальное биконическое долото М311 и отдельные алма зы, используемые
для его армирования; б - ступенчатое; в - спиральное ТВ 573; г - импрегнированное ТВ54
свойств насыщающего породу флюида. Для отбора керна бу рят кольцевым забоем, при этом
конструкция долота и режим бурения должны обеспечить сохранность керна.
Колонковое долото (рис. 2.7) состоит из следующих элемен тов: бурильной головки , корпуса
2, грунтоноски 6 с дренаж ным клапаном 5, в которую входит керн, керноприемного уст -
ройства 7, кернорвателя 8. Долото соединено с бурильной колонной пе реводником 3.
Грунтоноска подвешена к корпусу долота жестко или на подшипниках 4, предотвращающих
ее вращение при вращени и бурильного инструмента, что способствует сохранности керна
При использовании колонковых долот со съемной грунтоноской керн
извлекают без подъема бурильной колонны при помощи специального ловителя на канате.
Затем съемную грунтоноску вновь опускают, уста навливают в колонковом долоте и
продолжают отбор керна.При турбинном бурении керн отбирают колонковым турбодолотом
со съемной грунтоноской типа КТДЗ и КТД4.При колонковом бурении применяют
шарошечные, лопастные, фрезерные, твердосплавные, алмазные и ИСМ бу рильные головки.
Шарошечные бурильные г оловки из готов ляют одно-, т рех-, че тырех-, пяти-, шести- и
Боков ая фрез еру ющая способност ь породоразрушающих
В процессе бурения с отклоняющей компоновкой закономерно уменьшаются диаметр долота и
завес шарошек вследствие износа опоры и вооружения, а также отклоняющая сила на до лоте
вследствие роста нормальной составляющей массы системы долото - забойный двигатель из-за
увеличения зенитного угла ствола. При бурении в неоднородных и перемежаю щихся по
твердости породах в определенных пределах в дан ном интервале бурения могут изменяться
также физико-механические свойства пород, диаметр скважины, механическая скорость
проходки, осевая нагрузка на долото, упругая де формация забойного двигателя и т.д.
Из всех этих факторов при бурении определенной откло няющей компоновкой на
интенсивность искривления ствола преобладающее влияние оказывают износ долота и его со -
стояние. Это подтверждается тем, что к концу каждого рейса с отклонителем, как правило,
интенсивность искривления ствола уменьшается, а при спуске нового долота, хотя оно
работает при больших значениях зенитного угла и малых ве личинах отклоняющей силы,
интенсивность искривления сква жины в начале рейса в ыше, чем в конце рейса предыдущего
Если бы снижение отклоняющей силы на долоте с ростом зенитного угла значительно влияло
на процесс искривления скважины, то интенсивность искривления ствола при работе каждым
Горные породы, слагающие разрез скважины, различны по составу, обладают различными свойствами и их разрушают резанием, скалыванием, истиранием, дроблением. Характерразрушения зависит от твердости и пластичности пород. Породы мягкие и пластичные наиболее эффективно разрушаются резанием, а твердые и хрупкие – дроблением. Поэтому для разрушения пород с определенными механическими и абразивными свойствами применяются соответствующего типа инструменты.
Основным инструментом для механического разрушения горных пород в процессе бурения скважины является долото.Термин "долото" сохранился от раннего периода развития техники бурения, когда единственным способом проходки скважины было ударное бурение, при котором буровое долото имело сходство с плотничным инструментом того же наименования. В современной практике применяются различные виды и типы долот. Энергозатраты, качество работы и скорость бурения напрямую зависят от правильной подборки долота, от качества егоизготовления и свойств материала, из которого он изготовлен.
Бурильные долота и бурильные головки изготавливают из прочных и износостойких материалов, т.к. в процессе бурения на долото действуют осевые и ударные нагрузки, вращающий момент, а также давление и хим. активность промывочной жидкости. Для секций (лап) и шарошек бурового долота применяют хромникельмолибденовые, хромникелевые иникельмолибденовые стали. Выпускаются бурильные долота и бурильные головки, оснащённые природными или синтетическими алмазами. Некоторые типы долот изготавливают из сталей электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов.
Совершенствование буровых долот осуществляется в направлении улучшения их конструкций: создания новых схем опор с герметизированный маслонаполненными опорами для низкооборотного и высокооборотного бурения;применения новых форм твёрдосплавных зубков; изыскания более износостойких материалов; повышения точности изготовления деталей и сборки бурового долота, а также применения более совершенных схем подвода промывочной жидкости к забою скважины.
1 Основные параметры бурового инструмента
Под параметрами инструмента обычно подразумевают все данные, которые позволяют оценить его конструкцию, техническийуровень, степень надежности в работе, определяют его техническую и общественную полезность, экономическую эффективность, позволяют выявить область рационального применения и др.
Один из важнейших, наиболее универсальных параметров, общий для всех видов бурового инструмента — фактический срок его службы. Он обеспечивает возможность оценить общественную полезность (практическую ценность) конструкцииинструмента каждого классификационного подразделения и входит в эксплуатационную характеристику в качестве ее основного компонента. Он может быть выражен в различных единицах, чаще всего в часах. Стойкость, или долговечность, инструмента характеризует работоспособность промышленного изделия.
Срок службы, стойкость, или долговечность, инструмента, его.
Общей в шифре всех конструкций алмазных долот является первая буква Д (первая буква английского слова diamond – алмазный). Вторая буква отражает особенности конструкции: Л – лопастные, а точнее долота
с узкими секторами (лопастями), на которых алмазные зерна размещены
в один ряд (рис. 5.11 а, б); К – ступенчатые секторные, т.е. долота имеют ступенчатый профиль секторов, на каждом из которых размещено несколько рядов алмазных зерен (рис. 5.9 а); Р – долота с гладкими секторами или с мелкими торовидными выступами (рис. 5.11 в); И – импрегнированное долото. Отсутствие этой буквы предполагает однослойное вооружение долота. Третья буква С показывает, что долото оснащено синтетическими алмазами. Далее цифрами показан диаметр долота, а буквами – тип вооружения. Примеры полного шифра долота: ДЛС 188,9С2; ДК 214,3С6; ДИ 214,3Т5 и т.д. Последние цифры в шифрах отражают модификацию долота.
Рис. 5.11. Лопастные ДЛС…С (а) и ДЛ…С (б) и секторное ДРС…СТ (ДР…Т) (в) алмазные долота
В таблице 5.5 приведены ограничения по твердости и абразивности горных пород для рассмотренных выше долот
Таблица 5.5 Алмазные долота и характеристики соответствующих им горных пород
Твердость породы рш, МПа,
(категории) не более
Ограничениями для применения алмазных долот являются трещиноватость горных пород и наличие в них твердых включений. В таких горных породах возможны ударные нагрузки на алмазы и их хрупкое разрушение. При бурении в высокоабразивных горных породах наблюдается опережающее изнашивание матрицы, оголение и выпадение алмазов. Выпавшие алмазы вдавливаются в горную породу забоя, т.е. переходят в закрепленное в забое состояние, и начинают интенсивно изнашивать рабочие поверхности долота.
Долота ИСМ
Долота ИСМ изготавливаются с лопастным и секторным исполнением вооружения. Общий вид долот показан на рисунке 5.12, а устройство – на рисунке 5.13.
1
3
2
Рис. 5.12. Общий вид лопастного (а) и секторного (б) долот ИСМ:
1 – зубки вооружения лопастей; 2 – калибрующие зубки; 3 – гидромониторная насадка
Секторные долота ИСМ предназначены для разбуривания горныхпород средней твердости и твердых (рис. 5.13 б). Корпус долота состоит из стальных головки 1 и переводника 2. Зубки 4 запрессованы в сектора 7, выполненные заодно с головкой фрезерованием. В цилиндрических (калибрующих) поверхностях секторов запрессованы цилиндрические вставки. Система промывки обычная и представлена каналами 5.
Рис. 5.13. Лопастное (а) и секторное (б) долота ИСМ
В шифре секторных долот, в отличие от лопастных, указывается тип вооружения, например: ИСМ 163,5Т.
Долота ИСМ могут изготавливаться диаметром от 163,5 до 391,3 мм. На сегодняшний день Опытный завод Института сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля выпускает долота диаметром 214,3 и 292 мм. Шифры долот, характеристики соответствующих им горных пород и особенности разрушения приведены в таблице 5.6.
Из таблицы 5.6 видно, что долота предназначены в основном для разбуривания малоабразивных мягких и средней твердости горных пород, и только долота типа Т могут работать в твердых горных породах средней абразивности.
Долота ИСМ в два-три раза дешевле алмазных, менее чувствительны к динамическим нагрузкам и неоднородностям в горных породах; они не требуют специальной подготовки ствола и забоя скважины перед спуском. Эти преимущества позволяют долотам ИСМ успешно конкурировать с алмазными и другими долотами при бурении на больших глубинах (более 2500 м). На малых глубинах из-за низкой механической скорости бурения долота ИСМ применять нецелесообразно.
Читайте также: