Умови роботи бурильної колони.
Призначення та складові елементи бурильної колони.
Тема: Бурильна колона.
Вимоги до якості лопатевих доліт.
Основні особливості і недоліки.
Тема: Лопатеві долота.
План:
1. При бурінні нафтових і газових свердловин застосовують лопатеві долота ріжуче-сколюючого типу і ріжуче-стираючого типів. До першої різновидності належать дво- (2Л) і трилопатеві (3Л) долота, а до другої – трилопатеві (ЗИР) і шестилопатеві (6ИР), і шестилопатеві долота «ИСМ».
Долота 2Л і 3Л застосовують для буріння в неабразивних м’яких пластичних породах і для буріння в неабразивних м’яких породах з прошарками неабразивних порід середньої твердості.
Долота 2Л і 3Л виготовляють суцільно колонковими (2Л) або зварними (3Л).
Суттєвою вадою доліт 2Л і 3Л є інтенсивне зношування їх лопатей у зв’язку з безперервним контактом ріжучи та калібруючи ствол свердловини країв лопатей долота з вибоєм та стінкою свердловини.
Потрібно також враховувати, що при бурінні лопатевими долотами необхідно створювати крутний момент, який збільшує затрати енергії на руйнування породи і сприяє формуванню відхиляючої сили, тобто викривлення свердловини.
Вказані вади пояснюють причини рідкісного застосування доліт 2Л і 3Л при бурінні нафтових і газових свердловин.
Краї лопатей додатково украплені твердосплавними штирями. Ці особливості їх конструкції дозволяють вести буріння в абразивних м’яких породах з прошарками абразивних порід середньої твердості. Вказані долота руйнують гірську породу за принципом одночасного різання і стирання.
2. Долота 2Л згідно з стандартами випускають діаметром від 76,0 до 165,1мм із звичайною системою промивання, а долота 3Л – від 120,6 до 469,9мм як із звичайним, так із гідромоніторним промиванням.
Долота «ЗИР» випускають діаметром від 90,5 до 269,9мм. Їх виготовляють як без насадок, так із насадками діаметром від 139,7 до 269,9мм. Для доліт типу «ИСМ» для укріплення лопатей використовують надтвердий матеріал «Славутич», який має високу зносостійкість. Промивальні отвори просвердлені в корпусі долота. Випускають долота діаметром від 91,4 до 391,3мм без насадок або з ними.
План:
1. Бурильна колона призначена для:
1. Передачі обертання від ротора до долота;
2. Сприйняття реактивного моменту вибійного двигуна;
3. Підводу до вибою промивальної рідини;
4. Створення осьового навантаження на долото;
5. Підйому і спуску долота і вибійного двигуна;
6. Монтажу окремих секцій струмопідводу при бурінні електробуром;
7. Проведення допоміжних робіт (проробка, розширення і промивання свердловини, дослідження пластів, ловильні роботи тощо).
Бурильна колона складається з ведучої труби, бурильних труб, обважнених бурильних труб, замків, перевідників і з'єднуючих муфт.
Бурильна колона — це зв'язувальна ланка між буровим обладнанням, розміщеним на поверхні, і породоруйнуючим інструментом.
2. При роторному способі бурильна колона передає обертання від ротора до долота і знаходиться в складному напруженому стані.
При цьому на бурильну колону діють:
- осьова сила розтягу від дії сил власної ваги і перепаду тиску на долоті, яка максимальна у верхньому перерізі;
- осьова сила стиску, яка виникає від осьового навантаження в нижньому перерізі;
- крутний момент, який призводить до появи в бурильній колоні дотичних напружень, максимальні значення якого у верхньому перерізі;
- знакозміни напруження, які виникають від обертання зігнутої колони і викликають втому з'єднань елементів бурильної колони;
- напруження, що виникають від поперечного і поздовжнього згину бурильної колони;
- динамічні навантаження, які виникають у процесі роботи долота на вибої;
- інерційні навантаження, які виникають при спуско-підіймних операцій та інше.
При бурінні з вибійними двигунами умови роботи бурильної колони суттєво відрізняються від описаних вище. Це зумовлено в основному тим, що колона бурильних труб не обертається. Тому на бурильну колону діють розтягуючі і стискуючі навантаження, обумовлені вагою колони і вибійного двигуна, перепадом тиску на долоті та у вибійному двигуні і реакцією вибою від осьового навантаження на долото.
Реактивний момент вибійного двигуна та згинаючі навантаження, що виникають у нижній частині бурильної колони при втраті нею поздовжньої стійкості, незначні і в практичних розрахунках не враховуються.
Таким чином, при роторному способі буріння умови роботи бурильної колони складніші і тому імовірність аварій з бурильною колоною при роторному бурінні значно вища.