Обоснование и выбор бурового инструмента

Породоразрушающий инструмент

Выбор породоразрушающего инструмента (ПРИ) производится в соответствии с выбранным способом бурения, конструкцией скважины, а также в зависимости от физико-механических свойств горных пород.

Техническая характеристика выбранного ПРИ приведена в табл.2.7.

Таблица 2.7

Техническая характеристика породоразрушающего инструмента

 

Интервал бурения	Тип ПРИ	Диаметр, мм	Категория горных пород по буримости
Центральная скважина
0-4	М-ЦВ 408		III
4-40	М-ЦВ 326		III-VI
40-80	М-ЦВ 220		III-VI

Для бурения центральной скважины будут использоваться трехшарошечные долота. Буровые шарошечные долота служат для бурения сплошным забоем. Важнейшими конструктивными элементами, определяющими эффективность работы долота, является форма и расположение шарошек, их вооружение, опоры и промывочная система долот.

Долота трехшарошечного типа, которые позволяют наиболее полно использовать габариты скважины для размещения шарошек, вооруженных наибольшим числом рабочих и калибрующих зубьев, а также позволяют разместить во внутренней полости шарошек наиболее мощные опорные подшипники и обеспечить надежную устойчивость долота на забое при оптимальной нагрузке.

Для бурения всех интервалов выбраны трехшарошечные долота типа М-ЦВ, которое предназначено для бурения мягких, вязких и пластичных пород. Эти долота характеризуются режуще-скалывающим действием вооружения на разрушаемые породы и имеют многоконусную форму самоочищающегося типа. Вооружение шарошек состоит из острых фрезерованных зубьев, имеющих одностороннюю наплавку мелкозернистым твердым сплавом.

Бурильные трубы и соединения

Бурильные трубы (штанги), свинченные в бурильную колонну, передают момент вращения породоразрушающему инструменту, осевую нагрузку, промывочную жидкость для очистки забоя.

Технические параметры бурильных труб регламентированы ГОСТами: “Трубы бурильные геологоразведочные и муфты к ним” – ГОСТ 7909-87; “Трубы стальные ниппельного соединения” – ГОСТ 8467-83; “Трубы стальные бурильные универсальные (ТБСУ)” – ГОСТ Р 51245-99 [6].

Указанные ГОСТы распространяются на бурильные трубы, предназначенные для всех видов, способов и условий геологоразведочного бурения.

Для бурения центральной скважины будут использоваться стальные универсальные бурильные трубы ТБСУ-89, техническая характеристика которых приведена в табл. 2.8. Трубы изготавливают из нормализованной легированной стали марки 36Г2С с поверхностной закалкой токами высокой частоты и приварными резьбовыми соединениями из стали марки 40ХН.

 

Таблица 2.8

Техническая характеристика бурильных труб ТБСУ-89

 

Параметры	Значения
Толщина стенки, мм
Наружный/внутренний диаметр трубы мм	219/197
Длина труб, мм	3000, 4500, 6000
Масса 1 м трубы, кг	31,2
Временное сопротивление разрыву [ ],МПа
Предел текучести при растяжении [ ],Мпа
Тип соединения	муфтово-замковое

 

Обсадные трубы

Обсадные трубы применяются для закрепления неустойчивых стенок скважины, разъединения пластов горных пород и устройства эксплуатационных колонн.

При бурении скважин на воду широко используются обсадные трубы нефтяного сортамента (ГОСТ 632-80). Соединение труб предусмотрено выполнять муфтами. Однако применение муфтового соединения утяжеляет конструкцию скважин при бурении на воду.

С целью оптимизации конструкции скважины и ввиду небольшой глубины проектом предусмотрено использование безмуфтового соединения обсадных труб «труба в трубу» с нарезкой внутренней и наружной резьбы для их соединения. Для удобства труборезных работ внутреннюю резьбу нарезают на патрубке, который затем приваривается к основной трубе электросваркой.

Технические данные обсадных труб приведены в таблице 2.9.

Таблица 2.9

Техническая характеристика обсадных труб

Наружный диаметр трубы, мм			219,1
Толщина стенки трубы, мм
Масса 1 м трубы, кг	75,6	60,9	41,6
Длина трубы, мм	1500,3000, 4500,6000	1500,3000, 4500,6000	1500,3000, 4500,6000

 

Вспомогательный инструмент

Вспомогательный инструмент предназначен для закрепления стенок скважины и обслуживания технологического инструмента. К вспомогательному инструменту относятся обсадные трубы и соединения, хомуты, ключи, элеваторы, подкладные вилки.

Хомуты применяются для спуска и подъема колонны обсадных труб с упором под муфту и для поддержания колонны на весу с захватом в любом месте трубы.

Для подъема и спуска бурильной колонны служит элеватор, подвешенный на талевом стальном канате лебедки бурового станка. Элеватор своим гнездом подхватывает бурильную колонну за прорези замка. Он имеет подвижное кольцо (защелку), препятствующее выпадению труб. При проведении спуско-подьемных операций колонна бурильных труб удерживается на весу с помощью подкладной вилки.

Для ручного свинчивания и развинчивания бурильных труб применяются цепные и шарнирные ключи.

Аварийный инструмент

Аварии прибурении можно рассматривать как непредвиденное прекращение углубки скважины, вызванное нарушением нормального состояния бурового инструмента (обрывы, падения инструмента в скважину, прижоги коронки и другое.).

Опыт проведения буровых работ показывает, что наиболее частые аварии связаны с обрывами бурильных труб. При обрыве бурильной колонны необходимо установить причину, место и характер излома поднятой части бурильной колонны. При сложных изломах или «завалах» спускают печать, по отпечатку определяют аварийную ситуацию и выбирают необходимый аварийный инструмент.

Ликвидация аварии начинается с попыток извлечь оставленный инструмент из скважины. Для извлечения оставленного инструмента из скважины используются труболовки, метчики, колокола и пики. Метчики ловильные используются для извлечения бурильных и обсадных труб путем соединения с аварийным концом трубы за нарезаемую ими резьбу. Для этого на конусной поверхности метчика имеется остроугольная резьба. Метчики изготавливаются с правой резьбой из легированной стали марки 12ХН2 [19]. Метчики обычно используются для ликвидации обрывов, происшедших в соединении бурильной трубы или в ее утолщенной части (высадке).

Колокол ловильный используется для извлечения аварийных бурильных труб за нарезаемую им на трубе или замке наружную резьбу. Колокол обычно применяют при больших диаметрах скважин и в случае невозможности использовать метчик, например, при клиновом или спиральном изломе трубы.

Колокола по конструкции могут быть проходные (пропускающие через себя трубу и захватывающие за верхнюю часть замка) и непроходные, нарезающие резьбу на конце аварийной трубы. Ловильная конусная остроугольная резьба колокола выполняется правой или левой (для извлечения бурильных труб по частям левым снарядом).

Для извлечения и подъема с забоя металлических предметов применяются магнитные ловушки. Ловушка состоит из корпуса, верхнего переходника, постоянного магнита и фрезерной коронки. Магнит имеет центральный канал для прохода промывочной жидкости. Ловушку спускают в скважину на бурильной колонне. При подходе к забою включают промывочную жидкость и с вращением ставят на забой. Продолжительность вращения ловушки на первой скорости станка 5 -10 мин, при осевой нагрузке 100 - 200 даН и расходе промывочной жидкости 15-25 л/мин [19]. Подъем необходимо выполнять без рывков и ударов. Во избежание размагничивания ловушку не рекомендуется хранить около источников тепла и в зоне действия электромагнитного поля, подвергать воздействию вибраций.

Для отрезания в скважине части колонны труб для последующего извлечения на поверхность при проведении ремонтно-восстановительных работ в процессе подземного и капитального ремонта скважин применяются труборезы внутренние механические типа РВ.

Для отклонения к оси скважины конца аварийной бурильной трубы, попавшего в каверну или в выемку стенки скважины применяют отводной крюк. В верхней части корпуса крюка иногда располагают метчик или колокол. Крюк спускают в скважину на трубах, заводят ниже оборванного конца трубы и вращением вправо лезвием крюка выводят трубу на положение по оси скважины. Опуская крюк ниже, накрывают конец трубы колоколом или метчиком.

 

Технология бурения