Тема 5 Физико-механические свойства горных пород

Общие сведения о горныхпородах. Состав, текстура и структура осадочных горных пород. Силы сцепления и силы трения горных пород. Основные физико-механические свойства горных пород, влияющие на процесс их разрушения. Упругие, пластические свойства горных пород. Твердость, абразивность, сплошность горных пород. Группы и категории пород по твердости. Определение механических свойств горных пород, Основные закономерности разрушения горных пород. Действие динамического вдавливания на породу. Разрушение горной породы резанием, скалыванием, дроблением. Влияние гидравлической мощности и гидростатического давления промывочной жидкости на механическую скорость бурения.

Литература: 1, стр. 73...82

Методические указания

В процессе бурения скважин приходится проходить различные породы. Для правильного выбора типа долота и эффективного использования его необходимо знать физико-механические свойства горных пород. Важнейшими свойствами горных пород являются прочность, твердость, упругость, пластичность и абразивность. Эти свойства зависят от минералогического состава, структуры, размера зерен, пористости и слоистости.

Прочные и пластичные свойства горных пород определяются методом вдавливания цилиндрического пуансона (штампа), разработанным Шрейнерем Л. А.

Для характеристики разбуриваемых горных пород пользуются обобщенным показателем - бурам остью. Под буримостью понимают степень их сопротивляемости разбуриванию. В практике бурения применяется деление пород на мягкие, средние, твердые, крепкие и очень крепкие.

Большое влияние на процесс бурения оказывает абразивность - способность пород изнашивать разрушающий ее инструмент.

В зависимости от свойств горных пород, конструкции разрушающего инструмента и нагрузки на долото порода разрушается резанием, скалыванием, дроблением или истиранием. Необходимо рассмотреть особенности различных видов разрушения.

Данные о физико-механических свойствах горных пород широко используются при выборе долот и параметров режима бурения.

Вопросы для самоконтроля

1. Что представляют из себя горные породы?

2. Расскажите об основных физико-механических свойствах горных пород, влияющих на процесс бурения.

3. Расскажите, какие существуют методы определения механических свойств горных пород.

4. Расскажите о действии динамического вдавливания (ударов) по наряду.

5. Влияние гидравлической мощности и гидростатического давления промывочной жидкости на механическую скорость бурения.

Тема 6 Породоразрушающий инструмент

Классификация породоразрушающего инструмента по назначению и характеру разрушения породы.

Лопастные долота: назначение, типоразмеры и конструкция однолопастных, двухлопастных, трехлопастных, истирающе-режущих долот.

Шарошечныедолота: назначение, типоразмеры, конструкция шарошечных долот для сплошного разрушения забоя (основные виды опор шарошек, герметизация опор, системы промывки, исполнения вооружения шарошек). Рекомендуемые режимы эксплуатации трехшарошечных долот.

Алмазные долота и долота, армированные синтетическим поликристаллическими алмазными вставками: назначение, конструкция, типоразмеры, особенности эксплуатации.

Снаряды для колонкового бурения, керноприемные устройства и бурильные головки к ним: назначение, типоразмеры, конструкции.

Долота для специальных целей: расширители, фрезерные, вставные долота для турбинного и роторного бурения без подъема бурильной колонны для смены долота. Назначение, конструкция, типоразмеры долот для специальных целей.

Технико-экономические показатели работы долот.

Техническая документация, отражающая работу долот.

Литература: I, стр. 82...114

Методические указания

Породоразрущающий инструмент классифицируется по назначению, конструкции и характеру разрушения горных пород.

По назначению долота подразделяются на три типа; долота для сплошного разбуривания забоя, колонковые и долота специального назначения.

По конструкции долота подразделяются на лопастные, шарошечные и алмазные, а по характеру разрушения пород на режуще-скалывающие, дробяще-скалывающие и истирающе-режущие. По конструкции промывочных устройств и способу использования гидравлической мощности струи бурового раствора долота делятся на струйные (гидромониторные) и проточные.

Наибольшее применение при бурении нефтяных и газовых скважин имеют шарошечные долота. В соответствии с ГОСТ 20692-75 шарошечные долота изготовляют трех видов: одношарошечные, двухшарошечные и трехшарошечные. Наибольшее распространение получили трехшаропгечные долота. В зависимости от геометрической формы и расположения шарошек, а также от формы и размеров зубьев, расположенных на поверхности шарошек, трехшарошечные долота выпускают следующих типов М; МЗ; МС; МСЗ; С; СЗ; СТ; ТK; ТЗ; Т; ТKЗ; К и ОK. Необходимо тщательно изучить особенности конструкции каждого типа долота и четко представлять область их применения.

По ОСТ 26-02-1282-75 выпускаются двухлопастные 2Л, трехлопастные ЗЛ, трехлопастные истирающе-режущего действия 3ИР, шестилопастные истирающе-режущего действия 6ИР и пикообразные долота.

При рассмотрении алмазных долот особое внимание должно быть уделено правильному выбору бурения, подготовке ствола скважины и другим особенностям эксплуатации долот.

При бурении с отбором керна применяются снаряды. Необходимо изучить конструкции колонковых снарядов для роторного бурения и турбодолот. При этом следует выделить основные составные элементы этих долот и разобрать назначение каждого из них.

Вопросы для самоконтроля

1. Понятие об основном и вспомогательном инструментах. Назначение и классификация долот.

2. Конструкция, типоразмеры, преимущества, недостатки и область применения лопастных долот.

3. Конструкция, типоразмеры, преимущества, недостатки и область применения шарошечных долот.

4. Опоры шарошечных долот. Модификация долог по конструкции опор.

5. Промывка долот. Модификация долот по промывке.

6. Особенности конструкции и применения алмазных долог.

7. Назначение и конструкция колонковых снарядов.

8. Долота специального назначения.

9. Технико-экономические показатели работы долот.

Тема 7 Бурильная колонна

Назначение и составные элементы бурильной колонны.

Назначение, конструкция, типоразмеры и условные обозначения элементов бурильной колонны: ведущих труб, бурильных, утяжеленных и легкосплавных труб; замков и переводников для бурильных труб.

Обратные клапаны: назначение, конструкция, место установки.

Опорно-центрирующие элементы бурильной колонны: калибраторы, центраторы, стабилизаторы; назначение, конструкция, условные обозначения.

Эксплуатация бурильной колонны. Краткие сведения о ремонте бурового оборудования.

Литература: 1, стр. 114...142

Методические указания

Бурильная колонна - связующее звено между долотом, находящимся на забое скважины, и буровым оборудованием, колонна предназначена для подвода энергии (механической, гидравлической, электрической) к долоту, обеспечения подачи бурового раствора к забою, создания осевой нагрузки на долото, восприятия реактивного момента долота и забойного двигателя. Она состоит из свинченных друг с другом ведущей трубы, бурильных труб и утяжеленных бурильных груб. Бурильные трубы свинчиваются друг с другом бурильными замками, состоящими из ниппеля и муфты.

При рассмотрении данной темы необходимо подробно изучить отдельные составные части бурильной колонны, их типы и конструкции, а также место применения.

Вопросы для самоконтроля

1. Назначение и составные элементы бурильной колонны. Требования, предъявляемые к колонне.

2. Назначение, конструкции и типоразмеры бурильных труб.

3. Легкосплавные бурильные трубы.

4. Назначение, конструкции, типоразмеры утяжеленных бурильных труб.

5. Ведущие трубы. Назначение, конструкции и типоразмеры их.

6. Назначение, устройство и типы замков.

7. Назначение, устройство и типы переводников.

8. Расскажите о правилах эксплуатации бурильной колонны.