Файл: Реферат Дисциплина тема реферата Современные типы породоразрушающих инструментов и их классификация по назначению и по характеру воздействия на горную породу.pdf

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина
Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин
Реферат
Дисциплина: «»
Тема реферата: «Современные типы породоразрушающих инструментов и их классификация по назначению и по характеру воздействия на горную породу»
Выполнил: студент группы: РБ-19-03
Седек Ибрахим
Научный руководитель: к.т.н., доц. Лубяный Д.А.
Москва
2021

2
Оглавление
Введение ............................................................................................................... 3 1.
Основные параметры бурового породоражрушающего инструмента ........ 5 2.
Классификация породоразрушающих инструментов .................................. 6 3.
Классификация породоразрушающего инструмента по назначению. ........ 7 3.1 Бурение сплошным забоем ......................................................................... 7 3.2 Бурение кольцевым забоем ....................................................................... 10 3.3
Специальное бурение............................................................................. 11 4.
Классификация по характеру воздействия на горную породу .................. 15 4.1
Режуще-скалывающее действие (РС) ................................................... 15 4.2
Истирающе-режущего действия (ИР) ................................................... 16 4.3. Дробяще-скалывающего действия (ДС) ................................................. 21
Заключение ......................................................................................................... 23
Список литературы ............................................................................................ 24

3
Введение
До июля 2018 г. Россия занимала лидирующее место по добычи нефти в мире, но в августе уступила США, которые на данный момент занимают первую строчку. По данным Минэнерго РФ, Россия в июле 2020 г. сохранила за собой второе место по объёму добычи нефти в мире. В июле 2020 г.
Россия добыла 39,677 млн т нефти, что соответствует примерно 9,4 млн барр./сутки. В связи с быстрыми темпами роста мировой экономики и, в частности, экономики России перед работниками нефтяной и газовой промышленности стоит задача – повысить эффективность бурения.
Ежегодно в России бурят свыше 5500 скважин. Для бурения скважин в нефтегазовой промышленности производится свыше 60 тыс. породоразрушающих инструментов. Бурение скважин считается самой капиталоёмкой отраслью нефтегазодобывающей промышленности, например: для строительства скважины на суше затрачивается около 8-12 млн. рублей, а на шельфе морей во много раз дороже. Из-за постоянно изменяющихся глубин скважин в сторону увеличения глубины забоя, сложных горно-геологических и природно-климатический условий процесс бурения должен быть осуществлён хорошо подобранным оборудованием.
Именно рационально подобранное оборудование способствует эффективности бурения и уменьшение капиталовложений в строительство нефтегазодобывающей скважины.
Тема данной работы «Современные типы буровых породоразрушающих инструментов и их классификация по назначению и по характеру воздействия на горную породу» помогает разобраться в правильном применении того или иного породоразрушающего инструмента, что обеспечивает рациональную эксплуатацию нефтегазодобывающей скважины.

4
Цель работы – дать подробное описание типов буровых породоразрушающих инструментов и классифицировать их по назначению и по характеру воздействия на горную породу.
Объект исследования – буровые породоразрушающие инструменты в нефтегазодобывающих скважинах.
Предмет исследования – классификация буровых породоразрушающих инструментов по назначению и по воздействию на горную породу.
Как уже излагалось выше, данная тема остаётся актуальной на протяжении достаточно большого промежутка времени, потому что она тесно связана с мировой экономикой, которая развивается быстрыми темпами.

5
1. Основные параметры бурового породоражрушающего
инструмента
При бурении нефтегазодобывающих скважин используются породоразрушающие инструменты различных видов. Назначение инструментов заключается в преодолении слоёв, состоящих из твёрдой каменной породы и препятствующих проникновению к продуктивным горизонтам, содержащим нефть и газ.
Одним из важнейших параметров для всех типов породоразрушающих инструментов является фактический срок службы данного инструмента. Этот параметр позволяет оценить практическую значимость каждого классификационного подразделения и обозначается в эксплуатационной характеристике как один из важнейших критериев.
Именно срок службы, а также стойкость инструмента, его узла и детали определяют в какой горной породе будут производится работы. При увеличении глубины бурения роль этих параметров увеличивается, поэтому использование неверно выбранного инструмента влечёт за собой не только экономические затраты, но и увеличивает время, затрачиваемое на разработку скважины.
Ещё один из важных параметров – проходка инструмента, по-другому называемая показателем работы породоразрушающего инструмента.
Параметр занимает ведущую позицию при анализе работы и сравнительных испытаниях разных моделей одного типа.

6
2. Классификация породоразрушающих инструментов
Современная промышленность производит породоразрушающие инструменты различных видов, конструкций и типов. Для удобства ориентировки в этом многообразии их классифицируют по некоторым признакам: по назначению, характеру взаимодействия с разрушаемой горной породой и конструкции.
По назначению:
−для бурения сплошным забоем (буровые долота);
−для бурения кольцевым забоем (бурильные головки и коронки);
−специального назначения (вспомогательные инструменты типов
ПЦ, ПР, расширители, долота-фрезеры, инструменты для «зарезки» наклонных стволов, бицентричные долота и т.п.).
По характеру (способу) воздействия вооружения на горную породу в процессе её разрушения:
−режуще-скалывающего действия (РС) (инструменты лопастные, одношарошечные, PDC);
−истирающе-режущего действия (ИР) (инструменты алмазные
(классические), ИСМ);
−дробяще-скалывающего действия (ДС) (инструменты шарошечные).
По конструкции:
−опорные

7
−на опоре закреплена шарошка
−вращающаяся относительно корпуса часть долота, оснащенная вооружением (все шарошечные долота и шарошечные бурильные головки);
−безопорные (с фиксированными резцами)
−долото не имеет вращающихся частей (долота и бурильные головки лопастные, алмазные, ИСМ, PDC)
3. Классификация породоразрушающего инструмента по
назначению.
3.1 Бурение сплошным забоем
Для бурения сплошным забоем используют долота шарошечные и долота лопастные.
Лопастные породоразрушающие инструменты состоят из корпуса (1), лопастей (2), промывочных отверстий (3) и присоединительных резьб (4) (рис.
1). В верхней части корпуса нарезается присоединительная резьба, а в нижней части просверливаются сквозные промывочные отверстия для подачи промывочной жидкости на забой. Боковые калибрующие и другие рабочие поверхности лопастей обычно покрывают релитом, чугуном или армируют порошкообразным карбидом вольфрам.

8
Рисунок 1 – Лопастное долото
Лопастное долото выпускают пяти разновидностей:
2Л - двухлопастные
3Л – трёхлопастные
3ИР
– трёхлопастные истирающе-режущие
6ИР – шестилопастные истирающе-режущие
П – пикообразные (однолопастные)

9
Так же в соответствии с их назначением лопастные породоразрушающие инструменты производятся четырёх типов: М, МС, МСЗ и С.
Породоразрушающие инструменты разновидностей2Л и
3Л выпускаются двух типов: М и МС. Отличие этих двух типов заключается в том, что в М армирование передней поверхности производится зерновым релитом, а в МС устанавливаются и припаиваются твёрдосплавные победитовые пластины прямоугольной формы.
Породоразрушающие инструменты разновидно-сти3ИР относятся к типу МСЗ, а разновидности 6ИР −к типу С.
Пикообразные породоразрушающие инструменты изготовляют двух типов: ПЦ – для обнаружения цементных пробок и металлических деталей низа обсадных колонн; ПР – для расширения ствола скважины.
Шарошечные породоразрушающие инструменты относятся к группе инструментов дробяще-скалывающего действия, за исключением одношарошечных. В настоящее время шарошечные породоразрушающие инструменты про-изводят в двух-, трех-и многошарошечном исполнении.
Свое название они получили по конструктивному элементу −зубчатому катку
−шарошке, на которой кольцевыми рядами (венцами) располагаются элементы вооружения
(зубцы), разрушающие горную породу.
Породоразрушающие инструменты в двух-и трехшарошечном исполнении составляют группу инструментов, разрушающих породу сплошным забоем.
Их называют буровыми шарошечными долотами.

10
Рисунок 2 – Общий вид трёхшарошечного долота
Шарошечное долото (рис. 2) состоит из шарошки (1), козырька лапы (2), лапы (3), присоединительной резьбы (4), насадочного прилива (5) и насадки
(6). Верхняя часть сваренных между собой секций образует корпус. На верхнем конце корпуса нарезается присоединительная резьба. Число секций равно числу шарошек. В шарошечных долотах выделяют:
−вооружение долота − совокупность всех зубцов на всех шарошках;
−опору долота − совокупность подшипников всех шарошек
−совокупность всех промывочных узлов долота
3.2 Бурение кольцевым забоем
Бурение кольцевым забоем применяется при геологических исследованиях, разведке и поиске месторождений полезных ископаемых.
Средняя глубина скважины составляет 15 - 30 метров при диаметре 7,3 - 27,3 сантиметра.
Ударное бурение кольцевым забоем происходит при помощи сбрасывания на отверстие скважины, то есть забивки в грунт - грунтоносов
(забивных стаканов). Применяются бурильные головки.
Промышленностью выпускаются алмазные (классические) бурильные головки, оснащенные как природными, так и синтетическими алмазами.

11
Рисунок 3 – Общий вид импрегрированной алмазной бурильной головки
Шарошечные бурильные головки выполняются с одной, тремя, четырьмя, пятью, шестью, восемью и более рабочими органами. Шарошки в бурильной головке могут быть:
−коническими;
−одно-, двух-, или трехконусными;
−в виде усеченного конуса;
−цилиндрическими;
−цилиндроконическими;
−сферическими;
−чечевицеобразными.
Число и конструкция подшипников в опоре каждой шарошки также могут быть различными в зависимости, главным образом, от формы исполнения, габаритных размеров шарошки и бурильной головки.
Лопастные бурильные головки предназначены для отбора керна в мягких порода роторным способом в комплекте с не съемным керноприемником.
3.3 Специальное бурение

12
При специальном бурении применяют вспомогательные инструменты типов ПЦ, ПР, расширители, долота-фрезеры, инструменты для «зарезки» наклонных стволов, бицентричные долота и т.п.
Бицентричные долота. Особенностью бицентричных долот заключается в том, что при бурении они образуют новый ствол большего диаметра, чем проходной ствол.
Рисунок 4 – Общий вид бицентричного долота

13
Рисунок 5 - Схема буренияскважины бицентричным долотом
Бицентричные долота используют при бурении вторых стволов, при необходимости намывки гравийных фильтров в зоне продуктивного пласта. В последние годы буровые долота PDC получили широкое применение во всем мире, в том числеи в Рос-сии за счет их высокой стойкости (тысячи метров на долото) и высокихмеханических скоростей бурения. На сегодня в Россиии меется шесть производителей породоразрушающих инструментов PDC:
ООО «Азимут», ООО НПП «Буринтех», ОАО НПП «Бурсервис», ОАО
«Волга-бурмаш», ЗАО «Проммашсервис», СП ЗАО «Удол», что указвает на повышенный спрос данного инструмента.
Фрезерные долота имеют высокую прочность, износостойкость, но при этом низкую производительность, малую проходку на долото, не пригодны для бурения вязких и мягких пород. Поэтому использование фрезеров специфично, их применяют для проходки твердых участков, а также для разбуривания оставшихся в скважине, в результате аварии, металлических фрагментов бурового инструмента, бетонных пробок и мостов.
Фрезерное долото состоит: из корпуса с торцевой частью на которой наплавлен материал большей твердости и специальные штыри или вставки; и замковой резьбы для соединения с бурильной колонной.
Существует несколько групп фрезеров:
— забойные фрезеры используются для разрушения элементов бурильных колонн, долот, аварийных инструментов;
— фрезеры пилотные предназначены для сплошного разрушения прихваченного инструмента с опережающим фрезерованием его внутреннего диаметра;

14
— фрезеры забойно-кольцевые используются для сплошного фрезерования объекта с опережающим фрезерованием кольцевого пространства между объектом и стенками скважины;
— фрезеры колонные конусные применяют для восстановления проходимости деформированных обсадных колонн.;
— кольцевыми фрезерами обуривают прихваченные или заклиненные трубы и другой инструмент в скважине;
— фрезеры специальные калибрующие используются с целью обработки деформированных верхних торцов труб, оставшихся в скважине, для придания им стандартных размеров необходимых для последующего захвата ловителями;
— фрезеры-райберы предназначены для прорезания специальных отверстий в обсадной колонне при забуривании нового ствола.
Рисунок 6 – Долото-фрезер