- •Кафедра “Бурение нефтяных и газовых скважин”
- •Методы разрушения горных пород и классификация способов бурения
- •Элементы механики сплошных сред
- •Напряжение и деформация сплошной среды напряженное состояние в точке тела
- •Коэффициент пуассона , модуль упругости (юнга) е и модуль сдвига g
- •Пластические свойства горных пород
- •Текучесть твердых тел
- •Упругий гистерезис и упругое последействие
- •Релаксация и ползучесть
- •Физические свойства горных пород
- •Теоретическая прочность твердых тел. Масштабный фактор
- •Силы связи между зернами в поликристаллических телах
- •Основные сведения о горных породах
- •Влияние забойных факторов на механические свойства горных пород
- •Влияние структуры, текстуры и минералогического состава
- •Влияние глубины залегания пород
- •Влияние всестороннего сжатия
- •Влияние жидких сред
- •Влияние температуры
- •Влияние скорости приложения нагрузки
- •Влияние масштабного фактора
- •Влияние формы разрушающего инструмента
- •Механические свойства горных пород при вдавливании штампа и зуба
- •Влияние кинематики долота
- •Влияние шероховатости поверхности горных пород
- •Влияние воды на механические свойства горных пород
- •Неоднородность горных пород
- •Механические свойства горных пород и минералов при простых видах испытаний
- •Прочность горных пород при простых видах деформирования
- •Твердость минералов
- •Определение твердости
- •Напряженное состояние горных пород в земной коре Основные факторы, определяющие напряженное состояние горных пород в земной коре
- •Поведение горных пород при равномерном всестороннем сжатии
- •Особенности горных пород в условиях неравномерного всестороннего сжатия
- •Пластичность горных пород
- •Напряженное состояние горных пород на стенках скважины
- •Факторы, влияющие на величину давления разрыва пластов (гидроразрыв)
- •Влияние среды на процесс разрушения горных пород при бурении. Понизители твердости (пав)
- •Технологические свойства горных пород при бурении скважин Напряженное состояние горных пород при бурении
- •Вдавливание цилиндрического штампа с плоским основанием
- •Вдавливание в горную породу жесткой сферы
- •Вдавливание в горную породу жесткого цилиндра по образующей
- •Определение механических свойств горных пород методом вдавливания штампа
- •Методика испытания горных пород при определении механических свойств путем вдавливания штампа
- •Классификация горных пород по механическим свойствам
- •I - 10-100
- •Разрушение горных пород и упругие характеристики при динамическом вдавливании
- •Абразивные свойства горных пород Факторы, влияющие на износ металлов при трении
- •Влияние различных факторов на абразивную способность горных пород
- •Влияние среды на абразивное изнашивание стали и твердых сплавов
- •Износ металлов раздробленными горными породами
- •Методы изучения абразивности горных пород
- •Новые методы разрушения горных пород Основные принципы разрушения горных пород при бурении скважин
- •Механические методы разрушения горных пород
- •Классификация методов разрушения горных пород
- •Ультразвуковое разрушение
- •Разрушение струей воды
- •Взрывной метод
- •Электрогидравлическое разрушение
- •Термическое разрушение горных пород
- •Термотехническое разрушение
- •Разрушение горных пород при бурении долотами режуще-скалывающего типа
- •Технические требования к конструкции лопастных долот
- •Конструктивные особенности долот истирающего действия
- •Конструктивные особенности одношарошечных долот
- •Конструктивные особенности шарошечных долот скалывающего действия
- •Гидромониторные долота
- •Разрушение горных пород кольцевым забоем и отбор керна
- •Влияние различных факторов на показатели работы долот Влияние нагрузки на механическую скорость проходки
- •Влияние скорости вращения на механическую скорость проходки
- •Влияние расхода бурового раствора на механическую скорость проходки
- •Классификация горных пород по буримости
- •Библиографический список
Гидромониторные долота
На практических занятиях мы с вами изучали основные моменты, связанные с потоками и струями и рассмотрели соответствующие эпюры динамического давления и поперечных потоков и т. д.
Гидромониторные долота, в отличие от долот с обычной промывкой, используют энергетические характеристики потока с целью достижения более совершенной очистки скважины.
У обычных долот буровой раствор попадает в основном на шарошки, способствуя лучшей очистке шарошек от выбуренной породы. Совершенная очистка забоя такими долотами практически не достижима.
У гидромониторных долот поток бурового раствора с помощью гидромониторных насадок, расположенных в приливах лап между шарошек, формируется в струи. Эти струи имеют направление на забой и проходят мимо шарошек. В этом случае можно получить более интенсивную очистку забоя скважины.
Гидромониторные насадки закрепляются в специальных корпусах с элементами крепления и герметизации. Вся эта конструкция носит название «гидромониторный узел».
Наиболее простой гидромониторный узел конструктивно выглядит так (рис.61). Насадки выполняются либо минералокерамические, либо твердосплавные. |
Рис.61 |
Разрушение горных пород кольцевым забоем и отбор керна
Колонковое долото для бурения горных пород кольцевым забоем с целью отбора керна состоит из бурильной головки и колонкового набора (Принципиальная схема колонкового долота показана на рис.62). |
Рис.62 |
Лекция №16
Влияние различных факторов на показатели работы долот Влияние нагрузки на механическую скорость проходки
При бурении скважин нагрузка на долото осуществляется весом части бурильной колонны, которая называется статической нагрузкой. В результате действия этой статической нагрузки (осевой нагрузки) и крутящего момента (при вращательном способе бурения) происходит разрушение горных пород. При перекатывании шарошек долота по забою возникает и динамическая составляющая нагрузки, которая составляет порядка 20-30% от величины статической нагрузки.
Величина динамической нагрузки тем больше, чем выше жесткость низа бурильной колонны, чем выше скорость вращения долота, чем больше шаг зубьев и твердость горной породы. Уменьшение динамической составляющей происходит с ростом пластичности горной породы и величины проскальзывания шарошек.
Рис.63 |
Зависимость механической скорости проходки от осевой нагрузки для шарошечных долот можно представить в виде графика (рис.63). I область - нагрузка на долото по площади контакта зубьев с породой меньше предела усталости породы - происходит поверхностное разрушение в виде истирания. |
II область - контактное давление в этой области также меньше твердости породы. Однако возможно объемное разрушение за счет усталостных явлений. Разрушение породы происходит при многократных ударах. С увеличением нагрузки повышается контактное давление, возрастает также и энергия удара. В результате этого в этой области механическая скорость бурения растет быстрее, чем осевая нагрузка.
III область - контактное давление вооружения на породу превышает твердость породы. Это обеспечивает эффективное объемное разрушение.
На графике показано два максимума. Это точки В и 0. Нагрузка, соответствующая точке В (Рд/) будет оптимальной для первого скачка хрупкого разрушения, а нагрузка Рд// будет оптимальной для второго скачка. В обоих этих случаях удельная объемная работа разрушения будет минимальной.
При постоянной нагрузке вследствие износа зубьев, уменьшается контактное давление. Это вызывает необходимость увеличивать осевую нагрузку с целью поддержания необходимого режима поверхностного и усталостного разрушения породы.
Динамическая составляющая нагрузки может возникать и при бурении лопастными и фрезерными долотами в тот момент, когда происходит хрупкое разрушение.