![](/user_photo/_userpic.png)
л 1
.docx
Кафедра: НТиТ Направление: ТМиО |
Изучение способов бурения и рабочего инструмента |
Лабороторная работа №1 |
1.Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования. По характеру разрушения породы, способы бурения делятся на механические и немеханические. Механические это когда буровой инструмент воздействует на горную породу, разрушая её. А немеханические это когда разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия.
2. Немеханический вид бурения делится на несколько способов бурения: гидравлический, термический, химический и электрический.
1)Гидравлический способ - это бурение , при котором разрушение горной породы осуществляется высоконапорной струей жидкости путем разрушения или растворения породы забоя. Известны две разновидности гидродинамического бурения: а) струя полностью разрушает забой и формирует ствол скважины. При этом для разрушения пород давление струи должно составлять от 20 до 200 МПа в зависимости от крепости породы. Способность струи разрушать породу возрастает при эрозионном и гидромоторном бурении, когда в водяную струю вводят абразивный материал (стальную дробь, кварцевый песок) в концентрации от 5 до 15 % по объему; б) водяная струя частично разрушает и размягчает породу забоя, ствол скважины формируется долотом, имеющим гидромониторные насадки, увеличивающие скорость вылета струи. Эта разновидность получила практическое применение при бескерновом бурении гидромоторными долотами в мягких и рыхлых породах.
2) Термический способ – это бурение, при котором разрушение горной породы происходит путем высокотемпературного теплового воздействия на породу. Высокая температура (около 2300 °С) создается при сгорании струи керосина в струе кислорода, вылетающих из сопел огнеструйной горелки, опускаемой в скважину на трубах. Горелка охлаждается водой. Свободному расширению нагретых участков породы забоя препятствует противодействие ненагретых ее участков. Поэтому в породе возникают термические напряжения, вызывающие отслаивание от массива чешуек породы, которые выносятся отработанными газами и паром из зоны действия горелки вверх. 3) Химический способ – это бурение, при котором горная порода разрушается под действием реагентов, вступающих с ней в химическую реакцию. 4) Электрический способ бурения применяется в условиях Антарктиды для расплавления льда электронагревателями. Электротермобур приспособлен для бурения скважины во льду глубиной до 1000 м и диаметром до 300 мм с получением выхода керна льда до 100 %. Мощность нагревателя до 8 кВт. Снаряд имеет насос для откачки воды, образующейся при расплавлении льда.
3. Механический вид бурения делится на:
1) Ударный способ бурения - способ бурения, при котором разрушение породы происходит под действием ударов падающего на забой скважины бурового снаряда либо ударов по снаряду, стоящему на забое. Используется в основном в мягких и рыхлых отложениях с обломочными включениями, а также скальных породах до глубины 100 и более метров. Разрушение пород носит характер дробления, раздавливания и рыхления. Бурение осуществляется сплошным или кольцевым забоем. После нанесения очередного удара инструмент отрывается от забоя либо постоянно контактирует с ним (забивание). Для спуска бурового снаряда используются канат или штанги (ударно-канатное и ударно-штанговое бурение) и специальные двойные концентрические трубы. В узком смысле под ударным бурением понимают только ударно-канатное бурение, получившее в практике наибольшее распространение. Разрушение породы при ударно-канатном бурении сплошным забоем осуществляется снарядом, включающим долота различных типов, ударные штанги, яссы (ножницы) и канатный замок, в котором закреплён конец инструментального каната. 2) Ударно-вращательный - способ бурения, при котором разрушение породы осуществляется путём нанесения ударов по непрерывно вращающемуся породоразрушающему инструменту. Применяется при ведении горн. работ для бурения шпуров и скважин глуб. 25-50 м, диаметромот 40 до 850 мм и при поисках и разведке м-ний для бурения скважин глуб. до 2000 м, диаметром 59-151 мм. При горн. работах для У.-в. б. шпуров используют тяжёлые пневматич. бурильные молотки на каретках, скважин - поверхностные пневмо- и гидроударные машины; для бурения геол.-разведочных скважин - погружные гидро- и пневмоударники. Oсевая нагрузка и крутящий момент передаются c поверхности черезколонну бурильных труб породоразрушающему инструменту (коронки и долота c лезвийными и штыревыми твердо сплавными вставками, шарошечные долота и коронки, армированные сверхтвёрдыми материалами иалмазами). При У.-в. б. разрушение породы происходит путём её скалывания и дробления за счёт нанесенияударов по породоразрушающему инструменту. 3) Вращательный способ бурения - способ сооружения скважин путём разрушения горной породы за счёт вращения прижатого к забою породоразрушающего инструмента (долото, коронка). Основные разновидности вращательного бурения, используемого для сооружения исследовательских и эксплуатационных скважин: Роторное бурение – бурение, при котором вращение передаётся инструменту через бурильную колонну ротором, установленным в буровой вышке. Забойныей двигатель - погружная машина, преобразующая гидравлическую, пневматическую или электрическую энергию, подводимую с поверхности, в механическую работу породоразрушающего инструмента (долота) при бурении скважин. Существенно отличаются по устройству и принципу действия забойные двигатели вращательного типа: турбобур, винтовой забойный двигатель(ВЗД) и электробур. Турбобур - многоступенчатая гидравлическая турбина. К валу турбины присоединяется долото, каждая ступень состоит из диска и ротора. Турбобур устанавливается непосредственно над бурильным элементом (породоразрушающим), из-за этого источником энергии для него является давление потока жидкости. Поток жидкости подается в первую ступень турбобура через бурильную колонну, после чего в статоре формируется направление потока жидкости. ВЗД – (Винтовые забойные двигатели) предназначены для бурения наклонно-направленных, глубоких, вертикальных, горизонтальных и других скважин. Так же применяется для разбуривания песчанных пробок, цементных мостов, солевых отложений и тд. Применяется в нефтегазовой и нефтегазодобывающей областях. Электробур - забойная машина для бурения нефт. скважин, работающая от электродвигателя, вал которого несёт на себе бурильное долото. Подвод электрич. тока к Э. осуществляется с поверхности по кабелю, заключённому в бурильные трубы. При бурении Э., присоединённый к низу бурильной колонны, передаёт вращение буровому долоту. Электроэнергия подводится к Э. по кабелю, смонтированному отрезками в бурильных трубах. Присвинчивании труб отрезки кабеля сращиваются специальными контактными соединениями. К кабелюэлектроэнергия подводится через токоприёмник, скользящие контакты которого позволяют проворачиватьколонну бурильных труб. Для непрерывного контроля пространственного положения ствола скважины итехнологических параметров бурения при проходке наклонно направленных и разветвлённо-горизонтальныхскважин используется специальная погружная аппаратура (в т. ч. телеметрическая). При бурении Э. очистказабоя осуществляется буровым раствором, воздухом или газом. Вращательное бурение заменило ударное бурение во 2-й половине 19 в., с начала 20 в. вращательное бурение — основной способ сооружения скважин (см. бурение). В CCCP наибольшее применение (например, для бурения скважин нефтяных и газовых залежей) получило турбинное бурение (около 80% вращательное бурение), предполагается увеличить объёмы роторного бурения и бурения винтовыми забойными двигателями; в США основной способ вращательного бурения — роторный, расширяется объём бурения забойными двигателями.
4. Существуют несколько видов буровых долот, обеспечивающих сплошное бурение:
1. Лопастные долота – в основе их принципа действия лежит процесс скалывания и срезания пород. Они имеют простую конструкцию и легки в изготовлении. Используются в основном при разработке рыхлых и мягких пород, но имеют существенный недостаток: сужение диаметра ствола скважины с увеличением глубины. При работе с лопастными долотами требуется дополнительная обработка скважины для ее расширения. 2. Одно и многошарошечные долота с разного вида шарошками, которые скалывают и дробят породу. Этот вид получил широкое распространение на территории России и за рубежом, обеспечивает бурение скважин для добычи нефти и газа. Конструкция шарошечных долот представляет собой сложную вращающуюся комбинацию из разновеликих зубьев и штырей из твердого сплава (карбида вольфрама). Этот вид используется для разработки пород разной степени твердости. 3. Фрезерные долота – обеспечивают бурение в глубоких твердых породах при вращении. Их конструкция представляет собой конические стальные фрезеры, установленные под углом друг другу и вращающиеся вокруг собственной оси. Эти долота эффективны в особо твердых породах, их используют даже для бурения металлических предметов и бетона. 4. Алмазные долота, обеспечивающие алмазное бурение , имеют на рабочей поверхности алмазные режущие элементы (природные или искусственные) разной крупности и величины. Обычно для их изготовления используются менее ценные технические разновидности алмазов (карбонадо). Технические характеристики этого вида долот напрямую зависят от размера и качества алмазов, которые размещают в твердосплавной матрице на режущей поверхности долота 5. Долота ИСМ ( ИСМ означает институт сверхтвёрдых материалов) – обеспечивают бурение, по качеству сравнимое с алмазными долотами, но имеющие более низкую себестоимость. Их разрушающие элементы покрыты специальным сверхтвердым материалом. Износостойкость этого вида долот сравнима с алмазными. По способу разрушения пород долота ИСМ бывают режущие, торцовые и истирающие.
Дата Работу выполнил: Работу принял: Малиновский Михаил Кожевников Александр Александрович Сергеевич
|