Абатуров В.Г. Физико-механические свойства горных пород и породоразрушающий буровой инструмент

Подождите немного. Документ загружается.

229

торого оставляют значительно меньше пространство в сечении для про-

мывки каналов. Калибрующие поверхности лопастей армируются твердо-

сплавными пластинами или пластинами с природными или синтетически-

ми алмазами. В некоторых конструкциях производиться наплавка лопастей

фирменным наплевочным твердым сплавом.

Рисунок 3.132 – Лопастные стабилизаторы фирмы «Нортон Кристенсен»

Также широко применяются шарошечные стабилизаторы с наклон-

ным расположением шарошек, например фирмой «Секьюрити» («Дрес-

сер») (рисунок 3.133а,б). Судя по описанию устройства оно может быть

использовано для расширения ствола скважины и его калибровки. Конст-

руктивно это устройство внешне схоже с калибратором КШ-3, выпускав-

шимся

Бакинским машиностроительным заводом имени Кирова С.М. Ос-

новным элементом режущих узлов стабилизатора являются сменные ци-

линдрические шарошки. Для использования в мягких и средней твердости

породах применяются шарошки со спиральным рифлением, обеспечиваю-

щим режущее действие на породу (1). Второй тип шарошек (2) применя-

ются при работе в породах средней твердости и твердых

и для компоновок

в наклонно-направленных скважинах. Зубья имеют спиральное рифление,

плоские вершины имеют большую поверхность, что уменьшает срезающее

воздействие на стенки ствола.

230

Рисунок 3.133 – Стабилизатор с наклонным расположением шарошек

Третий тип шарошек (3) предназначен для стабилизации и калибровки в

твердых абразивных породах. Короткие твердосплавные зубки овоидаль-

ной формы (Г26) обеспечивают большую износостойкость шарошкам.

3.8.3 Инструмент для бурения скважин больших диаметров

При бурении под кондуктор глубоких, сверхглубоких, эксплуатаци-

онных и разведочных скважин необходимо применение

специального обо-

рудования и специального инструмента. Одним из таких инструментов яв-

ляются специальные буры с двумя, тремя или четырьмя турбобурами, со-

единенными параллельно. Они стали называться реактивно-турбинными

бурами (РТБ). Первоначально ВНИИБТ разрабатывали их для проходки

вертикальных горных выработок, в частности вентиляционных и водопо-

нижающих. Первое промышленное испытание РТБ было

произведено в

1953 г. в Донбассе, в результате чего был пробурен вентиляционный шурф

диаметром 2,07 м глубиной 17,5 м. В последующем успешные испытания

были проведены в г. Караганде и Луганской области с проходкой стволов

1,02 м и 2,08 м.

В практике бурения скважин применяются двухтурбинные РТБ. На

рисунке 3.134 изображен РТБ 394М. Он состоит из переводника

к буриль-

ной колонне 1, траверсы 2, к которой с помощью ниппелей 3 прикрепля-

ются турбобуры 4. Грузы-утяжелители 5 закрепляются на корпусах турбо-

буров 4 при помощи хомутов и продольных стяжек 6 к траверсе 2. Буровой

231

раствор, направленный в бурильную колонну, вращая валы и долота 7, же-

стко связанные между собой. Бурильная колонна и траверса РТБ получает

вращение от ротора. Такая компоновка РТБ называется роторно-

турбинной.

Начиная с диаметра РТБ более 760 мм при подаче раствора в турбо-

бурах возникают реактивные силы, вращающие долота. В этом случае

вращение

долота от вала до турбобура и переносное вращение от реактив-

ного вращения позволяет долотам обрабатывать всю площадь забоя. В

этом случае бур носит название реактивно-турбинного. В качестве породо-

разрушающего инструмента до сих пор использовались обычные серийные

шарошечные долота и специальные корпусные долота для РТБ типа ДРБ.

Они изготавливаются не на

долотных заводах, а в местных мастерских.

Секции долот ДРБ производит Дрогобычский долотный завод (рисунок

3.135). РТБ успешно

Рисунок 3.134 - РТБ 394М

232

применяют при забуривании сверхглубоких скважин. Например, при про-

ходке разведочной скважины СГ-2 в (Западный Казахстан) с помощью

РТБ-920 и РТБ-640 пройден ствол до глубины 1369 м. В процессе строи-

тельства сверхглубокой скважины СГ-6 Тюменской успешно использовал-

ся РТБ-640 в интервале 0-600 м. Но при бурении в интервале 600-1200 м

при помощи РТБ-490 отмечено

существенное увеличения зенитного угла

до 4º15’ на глубине 880 м. Задача устранить такой набор кривизны была

выполнена с помощью бурения пилот-ствола диаметром 295,3 мм с после-

дующим расширением.

Бурение с помощью РТБ успешно применялось при строительстве

глубоких скважин в Башкирии, на Северном Кавказе, Западной Украине и

в Перми. Изготовитель РТБ Кунгурский машиностроительный

завод.

Кроме описанного метода применяются пилотные КНБК для буре-

ния с одновременным расширением скважины (рисунок 3.136). Компонов-

ка включает долото 1, пилот-направления в виде УБТ 5, расширитель 2,

центраторы и УБТ 3, установленные под расширителем и над центратором.

Рисунок 3.135 – Секции долот ДРБ

233

Рисунок 3.136 – Компоновка с одновременным расширением скважины

Несколько меньше распространена КНБК для современного турбин-

но-роторного бурения (рисунок 3.137). Она состоит из долота 1, расшири-

теля 2,

Рисунок 3.137 – КНБК с турбобуром

234

турбобура 4 и УБТ 3. Как видно пилот-ствол разбуривается долотом и тур-

бобуром с включением калибраторов и центраторов. Таким же образом

стабилизируется верхняя часть компоновки. Вся КНБК вращается ротором.

В южных регионах страны получила распространение КНБК с при-

менением устройства для ступенчатого бурения (УСБ) (рисунок 3.138).

Отличительной чертой данной компоновки является то, что

долото 1 и

турбобур 4 формируют пилот-скважину, а расширитель 2 через траверсу 5

получают вращение также от турбобура 4. Над расширителем устанавли-

вается УБТ-3.

Следует отметить, что ОАО «Волгабурмаш» производит для горной

промышленности разбуриватель шарошечный 2КВ-А для расширения пи-

лот скважины диаметром 269,9 до диаметра 1500 мм при проходке вос-

стающих выработок. Рабочим органом служит

бур, оснащенный восемью

шарошками с твердосплавными зубками формы Г26. Для очистки забоя

применяются продувки воздухом или воздушно-водяной смесью. Заметим,

что процесс расширения выполнен по схеме подтягивания инструмента

«на себя». В настоящее время для проходки тоннелей штреков и других

горизонтальных горных выработок большого диаметра применяются спе-

циальные буры конструкции фирмы «

Вирт», больше известная в нашей

стране буровыми трехпоршневыми насосами. Разработанное (рисунок

3.139) фирмой устройство режущего действия типа ТВ применялось с

предварительной проходкой пилот-скважин способно расширять выработ-

ки от 2,1 до 8,2 м в мягких породах.

Рисунок 3.138 – Схема ступенчатого бурения (УСБ)

235

Рисунок 3.139 – Бур ТВ для проходки горизонтальных выработок

3.8.4 Специальный инструмент для зарезки боковых стволов

В связи с распространением бурения наклонно-направленных, гори-

зонтальных скважин и вторых стволов разработан новый вид инструмента

в виде комплектов технических средств для фрезерования «окон» в обсад-

ной колонне и забуривания боковых стволов. На рисунке 3.140

показан

комплект, изготовленный НПП «Буринтех». Комплект состоит из следую-

щих компонентов:

— 1-стартовый фрезер КФС, служащий для установки клино-

отклонителя в стволе скважины, и начала зарезки «окна» в обсадной ко-

лонне;

— 2-оконный фрезер КФО, применяемый для полного выреза «окна»

и начала разбуривания второго ствола; в практике работ получил название

«арбузного»

фрезера.

— 3-фрезер-райбер КФР, используемый для калибрования стенок

«окна»

Все фрезерующие рабочие поверхности инструментов наплавлены

дробленым твердым сплавом типа ВК. За рубежом многие фирмы исполь-

зуют для зарезки боковых стволов внешне схожий с российским инстру-

мент. Например, известная фирма «Нортон Кристенсен» применяет сле-

дующий комплекс фрезеров (рисунок 3.141):

— стартовый фрезер

(а);

— конический фрезер (б);

— фрезер дынеобразный (в);

— колонный фрезер (г).

236

Рисунок 3.140 – Комплект фрезеров для зарезки боковых стволов

Рисунок 3.141 – Комплект фрезеров «Нортон Кристенсен»

237

Список литературы

1 Дверий В.П. Бурение скважин лопастными долотами.- М.: Недра,

1977.- 188 с.

2 Кулиев С.М., Мдивани А.Г., Мамедов Н.Н.. Основы и опыт буре-

ния ступенчатыми долотами. - Баку: Аз. Госуд.изд.., 1987.- 194 с.

3 Масленников И.К. Буровой инструмент. Справочник.- М.- Недра,

1989.- 430 с.

4 Якушев В.П. Энергоемкость

процесса разрушения горных пород

при вдавливании. – В кн. : Вопросы деформации и разрушения горных по-

род при бурении.- М.: Госинти, 1961.- С. 42-54.

5 Oil of Russia. № 3, 2002.- С. 66-68.

6 Копылов В.Е. У истоков бурения скважин. Учебное пособие.- Тю-

мень: ТюмИИ, 1982.- С. 117.

7 Травкин В.С. Породоразрушающий инструмент для вращательного

бескернового бурения скважин.- М.: Недра, 1982.- 190 с.

8 Международный

транслятор-справочник «Шарошечные долота»

/Под ред. В.Я. Кершенбаума и А.В. Торгашева.- М.: АНО «Технонефте-

газ».- 2000.

9 Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении

скважин.- М.: Недра.- 1994.

10 Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учеб. для ву-

зов /Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю

.И. М.: Недра.- 2001.

11 Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учеб. для ву-

зов /А.Н. Попов, А.И. Спивак, Т.О. Акбулатов и др. Под общей редакцией

А.И. Спивака.- М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003.- 509 с.

12 Буримов Ю.Г. Бурение верхних интервалов глубоких скважин

большого диаметра /Буримов Ю.Г., Копылов

А.С., Орлов А.В.- М.: Недра,

1975.- С. 231.

13 Калинин А.Г. Технология бурения разведочных скважин на жид-

кие и газообразные полезные ископаемые: Учебник для вузов /Калинин

А.Г., Левицкий А.З.- М.: Недра, 1988.- 374 с.

14 Шарошечные долота /Мокшин А.С., Владиславлев Ю.Е., Комм

Э.Л.- М.: Недра, 1971.- 216 с.

15 Царицын

В.В. Алмазное бурение.- М.: Недра, 1975.- 104 с.

16 Совершенствование технологии бурения долотами, армирован-

ными синтетическими алмазами СВС-П. Козырев Н.И., Пешалов Ю.А.,

Сукманов Г.И., Суслов Е.И. ВНИИОЭНГ, Сер. «Бурение».- М.:1981.- 78 с.

17 Марамзин А.В. Технические средства для алмазного бурения

/Марамзин А.В., Блинов Г.А., Галиопа

А.А. Л.: Недра, 1982.- 335 с.

238

18 Инструкция по эксплуатации породоразрушающих инструментов,

оснащенных природными, синтетическими алмазами, композиционными

алмазосодержащими материалами. РД 39-0148052-526-86 /М.Г. Абрамсон,

Н.И. Козырев, А.Б. Михальчук и др. М.: ВНИИБТ, 1987.

19 Абатуров В.Г. Повышение эффективности буровых работ с по-

мощью алмазно-твердосплавных долот. Сб. науч. трудов. Т.1 – Тюмень:

Издат. ТюмГНГУ, 2006.- С. 44-45.

20 Абатуров В.

Г., Маньковский В.А., Леонов Д.В. Анализ эффектив-

ности долот типа БИТ. Проблемы развития ТЭК Западной Сибири на со-

временном этапе: Труды международной науч. конф., посвященной 40-

летию Тюменского нефтегазового университета. Тюмень: ТюмГНГУ,

2003.- С. 6-8.

21 Справочное пособие по реактивно- турбинному бурению. Жилен-

ко Н.П., Краснощек А.А. – М.: Недра, 1987.- 309 с

22 Хайруллин Б.Ю. Разработка техники и технологии глубокого бу-

рения с отбором керна повышенной информативности.

23 РД 39-2-399-80. Методическое руководство по бурению с отбором

керна нефтяных и газовых скважин. М., 1982.- С. 113.

24 Князев И.К. Бурильщику об отборе керна. М.: Недра, 1981.- С.

102.

25 Мессер А. Техника и технология формирования и подъема керна

при бурении глубоких разведочных скважин.- М.: Бурение и нефть,

4/2005.- С. 27-29.

26 Брентли Д.Е. Справочник по роторному бурению. Перевод с англ.

М.: Недра, 1964.- С. 583.

27 Справочник бурового мастера /Под общей редакцией В.П. Овчин-

никова, С.И. Грачева, А.А. Фролова.- М.: «Инфра-Инженерия», 2006.- 608

с.

28 Мессер А.Г., Сорокин А.Н

., Макушин В.В. и др. Керноотборный

инструмент и элементы компоновки низа бурильной колонны. Нефтяное

хозяйство, 1993, № 1 . С. 4-17.

29 Абатуров В.Г., Борисенко В.Л. Перспективы применения буриль-

ных головок с алмазно-твердосплавными резцами / Сб. «Вопросы бурения

и разработки нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири.- Тю-

мень : ТюмИИ, 1992.

30 Отбор керна из

стенок скважины /Молчанов А.А., Мавлютов М.Р.,

Филиди Г.Н., Малинин В.Ф.- М.: Недра.- 125 с.

31 Прострелочно-взрывная аппаратура: Справочник /Фридлендер

П.Я., Афанасьев В.А., Воробьев Л.С. и др.- М.: Недра, 1990.- 278 с.