5 Выбор бурового инструмента

Буровой инструмент для бурения скважин подразделяется на технологический, вспомогательный и аварийный. Технологический инструмент является основным инструментом для бурения скважин. Вспомогательный инструмент предназначен для обслуживания технологического инструмента, аварийный инструмент предназначен для ликвидации аварий при бурении. [14]

5.1 Выбор технологического инструмента

К технологическому инструменту относятся буровой снаряд и буровой сальник. В состав бурового снаряда для бескернового бурения входит породоразрушающий инструмент, переходник, колонна бурильных труб и ведущая труба. В состав бурового снаряда для колонкового бурения входят: колонковый набор, колонна бурильных труб и ведущая труба.

Выбор породоразрушающего инструмента для бескернового бурения.

Исходя из особых условий (интервал 0-220 м - без отбора керна), диаметров скважин и физико-механических свойств пород (I-VI категории буримости), породоразрушающим инструментом для бескернового бурения (механического-вращательного) будут использоваться трехшарошечные долота типа М (рисунок 6) для 1-3 слои и типа С для 4 слоя со следующими индексами:

- Долото шарошечное III 76,0 М-ГАУ ГОСТ 20692-2003;

- Долото шарошечное III 93,0 М-ГАУ ГОСТ 20692-2003;

- Долото шарошечное III 93,0 С-ГАУ ГОСТ 20692-2003;

- Долото шарошечное III 112,0 С-ГАУ ГОСТ 20692-2003 [14,16].

Рисунок 6 - Трехшарошечные долота типа М [19]

Основные характеристики:

• тип конструкции – цельные, комбинированные;

• диаметр сопла 100-1000 мм;

• функция самоочистки;

• по типу разрабатываемой породы – для мягких, средних твердых грунтов.

Изделие выполнено из трех секций, на которые наварены лапы с опорным подшипником, насадкой, замковым пальцем и шарошками с зубками. Лапы в виде двугранного сектора, которые при соединении образуют круг. На поверхности лап предусмотрены специальные приливы для промывочных сопел. 

При вращении инструмент совершает поступательно-вращательное движение, в результате которого шарошки разрушают породу. Размеры шарошек зависят от мощности оборудования. На присоединительной части корпуса нанесена резьба [14,15].

Выбор породоразрушающего инструмента для колонкового бурения.

В качестве породоразрушающего инструмента для колонкового бурения применяют твердосплавные (рисунок 7) и алмазные коронки (рисунок 8). Коронки входят в состав колонкового набора.

С 5 по 7 слой (220-322 м.) используются твердосплавные коронки типа СМ с наружным диаметром 76 мм. Индекс коронки: Коронка СМ5-76 ГОСТ 11108-70.

С 322 - 400 м. используются твердосплавные коронки типа СМ с наружным диаметром 59 мм. Индекс коронки: Коронка СМ5-59 ГОСТ 11108-70.

Рисунок 7 - Твердосплавные коронки типа СМ [12]

Буровая коронка твердосплавная микрорезцовая самозатачивающаяся СМ-5, D = (059) разработана для колонкового бурения малоабразивных, монолитных и перемежающихся горных пород V-VI категории буримости: глинистых и песчаных сланцев, известняков, доломитов и серпентинитов. Для увеличения скорости бурения, резцы расположены на разной высоте. Коронка СМ-5 оснащена специальными промывочными окнами и пазами для эффективного отвода шлама в затрубное пространство [12].

Так как для бурения пород VIII-XII категорий по буримости целесообразно применять алмазные коронки, то для слоя 8-9 будет использоваться однослойная алмазная коронка с внешним диаметром 59 мм. Однослойная выбрана потому, что данный тип коронок предназначен для бурения пород IX-X категорий. Индекс коронки: 01А4.

Рисунок 8 - Алмазная коронка [7]

Алмазные буровые однослойные коронки

Изготавливаются с использованием твердой матрицы универсального типа для бурения пород VII - IX категорий по буримости. Для обеспечения оптимальных параметров процесса бурения разработаны однослойные коронки с различными профилями торца матрицы [7].

Выбор элементов колонкового набора. Кроме породоразрушающего инструмента в состав колонкового набора входят: кернорватели, алмазные расширители, колонковые трубы, переходники.

Кернорватели предназначены для отрыва и удержания керна при подъеме колонкового набора из скважины и устанавливаются между коронкой и колонковой трубой. При алмазном бурении для калибровки стабилизации работы бурового снаряда применяются алмазные расширители. Алмазный расширитель выполняет также роль кернорвателя. Колонковые трубы, входящие в состав одинарных колонковых наборов, выпускается по тому же стандарту, что и обсадные трубы ниппельного соединения. Исходя из наших диаметров коронок, колонковые трубы мы будем использовать с 57 миллиметровым диаметром [14].

Выбор бурильных труб.

При геологоразведочном бурении используются бурильные трубы.

Бурильные трубы - составная часть бурильной колонны, обеспечивают механическую и гидравлическую связь между режущим инструментом, работающим на забое, и поверхностным бурильным оборудованием.

Бурильные трубы (рисунок 9) используем вида ТБСУ - 55 (Стальные бурильные трубы с приваренными замками с диаметром 55,5 мм.) [5,6].

Всего:

-труб с диаметром 55 мм. - 42 шт. по 4м.

-труб с диаметром 70 мм. - 35 шт. по 6 м.

-труб с диаметром 85 мм. - 28шт. по 6 м.

Вес труб составляет:

-трубы с диаметром 55 мм. - 2674,2 кг.

-трубы с диаметром 70 мм. - 5943 кг.

-трубы с диаметром 85 мм. - 6316,8 кг [14]

Рисунок 9 - Бурильные трубы вида ТБСУ [6]

При изготовлении деталей обычного типа используются только алюминиевые сплавы и составы из стали. Главным отличием этого вида можно назвать наличие круглого сечения в поперечном направлении. Они являются тонкостенными (толщина стенки колеблется от 4.75 до 11 мм). Для их стыковки между собой используют специализированные замки, которые оснащены резьбой конического типа. Труба легкосплавная буровая (относящаяся к этому типу) обычно подвергается специальной процедуре для увеличения прочностных характеристик. Их концы принято утолщать, что помогает им более качественно и длительно функционировать [6].

Выбор колонковых труб

На интервале 220-500 м. используются колонковые трубы типа ТДС, для отбора керна.

Настоящий стандарт распространяется на двойные колонковые трубы (рисунок 10) общего назначения, применяемые для отбора керна при геологоразведочном бурении на твердые полезные ископаемые. ТДС предназначены для пород: средней твердости, различной степени трещиноватости, VI-VII категории по буримости [8].

Индекс трубы:

ТДС-В-76 ГОСТ Р 51776-2001.

ТДС-В-59 ГОСТ Р 51776-2001 [8].