 |
6. Абразивность горных пород. 7. Виды породоразрушающего инструмента. 8. Лопастные долота
|
|
|
|
6. Абразивность горных пород
Абразивность — свойство горной породы изнашивать при трении о нее металлы, твердые сплавы и другие твердые тела.
Абразивность горных пород. Под абразивностью породы понимают ее способность изнашивать в процессе трения металлы и твердые сплавы. Чем больше абразивность породы, тем выше темп износа металла (сплава). Предложено немало способов оценки абразивных свойств пород, но универсального и общепринятого пока нет. В основе большинства лежит принцип измерения массы или объема металла изношенного в процессе трения о горную породу при некоторых постоянных для данного метода условиях.
Абразивность породы зависит от микротвердости образующих ее минералов, размера зерен, формы и характера их поверхности. По степени абразивности кристаллические горные породы мoжнo pacпoлoжить в такой последовательности: гипс < барит < доломиты < известняки < кремнистые породы < железисто магнезиальные породы < кварц и кварциты.
Среди обломочных пород наиболее абразивны кварцевые песчаники и алевролиты. При одинаковом минералогическом составе абразивность обломочных пород обычно выше абразивности кристаллических пород; это обусловлено характером шероховатости поверхности трения. Чем больше пористость, крупнее обломки и остроугольнее их форма, тем больше шероховатость обломочной породы. С увеличением же шероховатости породы, как правило, уменьшается реальная площадь контакта металла с породой, так как соприкосновение происходит только по вершинам выступов шероховатости, и возрастает контактное давление, которое может порою достигать твердости металла. Абразивность обломочных пород возрастает с увеличением содержания в них кварца и уменьшением прочности цемента, связывающего минеральные зерна.
|
|
|
7. Виды породоразрушающего инструмента
Виды породоразрушающих инструментов на забое являетсяразрушение (измельчение) горной породы, формирование ствола скважины и удаление измельченной породы ( шлама ) с забоя. В случае бурения с отбором образцов горной породы ( кернов ) возникает дополнительная функция по формированию керна в центре забоя скважины.
В соответствии с назначением к породоразрушающим инструментам предъявляют следующие требования:
1) высокая разрушающая способность, которая оценивается величиной проходки за один оборот инструмента (интенсивностью разрушения) и может изменяться от сотых долей миллиметра до нескольких мил-лиметров за один оборот инструмента;
2) высокая износостойкость, которая характеризуется временем работы инструмента до отказа;
3) низкая энергоемкость разрушения породы (требование по энергосбережению);
4) низкая стоимость метра бурения инструментом;
5) взаимозаменяемость породоразрушающих инструментов (отечественные и зарубежные инструменты имеют одинаковый ряд диаметров в соответствии со стандартом Американского нефтяного института).
8. Лопастные долота
При бурении нефтяных и газовых скважин чаще всего применяют трехлопастные (3Л и 3ИР) и шестилопастные (6ИР) долота. Лопастное долото 3Л состоит из корпуса, верхняя часть которого имеет ниппель с замковой резьбой для присоединения к бурильной колонне, и трех приваренных к корпусу долота лопастей, расположенных по отношению друг к другу под углом 120 градусов. Для подвода бурового раствора к забою долото снабжено промывочными отверстиями, расположенными между лопастями.
Лопасти выполнены заостренными и слегка наклонными к оси долота в направлении его вращения. В этой связи по принципу разрушения породы долота 3Л относят к долотам режуще-скалывающего действия, так как под влиянием нагрузки лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента скалывают ее.
|
|
|
Долота 3Л предназначены для бурения в неабразивных мягких пластичных породах (тип М) и для бурения в неабразивных мягких породах с пропластками неабразивных пород средней твердости (тип МС).
Для увеличения износостойкости долот их лопасти укрепляют (армируют) твердым сплавом. У долот типа М в прорезанные по определенной схеме пазы на лопастях наплавляют зернистый твердый сплав релит и лопасть покрывают чугуном, а у долот типа МС в пазы укладывают и припаивают твердосплавные пластинки и покрывают лопасти релитом.
Долота 3Л выпускают как с гидромониторными насадками, так и без. В последнем случае выходные кромки промывочных каналов армируют релитом.
Лопастные долота имеют ряд существенных недостатков:
· интенсивный износ лопастей в связи с непрерывным контактом режущих и калибрующих ствол скважины кромок лопастей долота с забоем и стенками скважины;
· сужение ствола скважины в процессе бурения из-за относительно быстрой потери диаметра долота;
· относительно высокий крутящий момент на вращение долота;
· неудовлетворительная центрируемость на забое, приводящая к интенсивному непроизвольному искривлению.
Отмеченные недостатки объясняют причины редкого применения лопастных долот в практике бурения нефтяных и газовых скважин даже при разбуривании мягких пород.
|
|
|
