Практическое занятие №9.

Тема: 1 Породоразрушающий буровой инструмент.

Цель работы: Изучение ПБИ для отборна керна

Оборудование: Долота, ГТН

Ход выполнения работы:

13. Краткое объяснение преподавателем общих сведений о долотах для

отбора керна.

14. Самостоятельное чтение материала №.9

15. Изучение конструкции долот на макетах и образцах.

16. Самостоятельное заполнение таблицы.

Теоретический материал *:

КЕРНОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА

И БУРИЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ

Столбик горной породы, обуриваемый бурильной головкой при бурении кольцевым забоем, называется керном. Керн извлекается на поверхность и служит основным материалом для прямого изучения состава, строения и механических свойств горных пород разреза месторождения, а также для решения ряда задач при его разведке и разработке. Поэтому извлечение высококачественного и в достаточном количестве керна является одной из главных задач при бурении разведочных скважин Схема образования керна и основные схемы колонковых долот приведены на рис. 9 27. Колонковое долото состоит из

бурильной головки 1, предназначенной для проходки скважины кольцевым забоем с образованием керна, и присоединенного к ней керноприемного устройства, предназначенного для размещения керна, его сохранения, отрыва от забоя после окончания выбуривания и транспортирования на поверхность.

Керноприемные устройства делятся на три группы:

1) бескорпусные, простейшие;

2) корпусные со стационарной колонковой трубой;

3) Корпусные со съемной колонковой трубой.

Признаками качества керна являются:

1) диаметр керна Dк;

2) Степень размыва и загрязненности буровым раствором;

3) Целостность (неразрушенность).

Рис 9 27 Схема керноприемных устройств

Корпусные керноприемные устройства со стационарной колонковой трубой (рис. 9 27, б) предназначены, в основном, для глубокого роторного бурения, включают корпус 2, который через переводник 3 соединяется с бурильным инструментом. В корпусе на подшипнике 4 подвешена колонковая труба, в верхней части которой установлен дренажный клапан 5 со сбрасываемым шаром. К нижней части колонковой трубы привинчен корпус 6 кернорвателя 7, предназначенные

для отрыва керна от забоя и удержания его в колонковой трубе во время подъема инструмента. В скважину колонковое долото спускают без шара дренажного клапана. Перед началом бурения колонковую трубу

промывают, а затем сбрасывают в бурильные трубы шар, что

обеспечивает защиту керна от прямого воздействия промывочной жидкости и вытеснение ее из колонковой трубы по мере заполнения ее керном.

Размещение керна в колонковой трубе, защита его от размыва и применение кернорвателей позволили повысить вынос керна и его качество Однако при этом уменьшился коэффициент керноотбора, который у этой группы устройств не более 0,44.

Корпусные керноприемные устройства со съемной колонковой трубой применяются как при роторном, так и при турбинном бурении. Рассмотрим особенности этой группы устройств на примере колонкового турбодолота (рис.9 27, в), которое предназначено для отбора керна при высокооборотном бурении и создано на базе турбобура с полным валом, через который проходит съемная колонковая труба грунтоноска).

Бурильная головка 1 преимущественно дробяще-скалывающего действия крепится на валу 2 турбодолота. Переводником 3 турбодолото присоединяется к бурильному инструменту. В корпусе 4 на неподвижной конической подвеске 5 установлена грунтоноска 6, которая проходит через вал 2 и корпусом кернорвателя 7 входит в центрирующую втулку 8 бурильной головки. В верхней части грунтоноска снабжена конической головкой для захвата ее шлипсом и подъема из скважины без подъема бурильного инструмента. В скважину турбодолото спускают без грунтоноски, которую сбрасывают в бурильные трубы после промывки перед началом отбора керна. После углубления скважины на длину

грунтоноски последнюю извлекают из скважины с помощью шлипса, спускаемого на канате в бурильные трубы. Если бурильная головка не изношена, то в скважину сбрасывают другую грунтоноску, и бурение продолжают.

Основное преимущество турбодолот – высокая скорость проходки. К недостаткам относятся низкий коэффициент керноотбора, не превышающий 0,28, и высокая динамичность работы. Поэтому удовлетворительный вынос керна турбодолота обеспечивают только в твердых монолитных горных породах.

БУРИЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ

Бурильные головки, как и долота, различаются по классу, типу, принципу воздействия на забой, материалу вооружения и конструкции основных рабочих элементов. Бурильные головки в отличие от долот не бывают гидромониторными. Более того, в их конструкциях предусмотрены меры по защите керна от прямого воздействия струй промывочной жидкости, а при проектировании режима бурения

накладываются ограничения на количество подаваемой на забой жидкости. Колонковые долота могут иметь стационарную или съемную колонковую трубу. При этом диаметр стационарной трубы всегда больше, чем съемной. Поэтому бурильные головки, предназначенные для работы с разными керноприемными устройствами, имеют разные соотношения диаметров их кернообразующих отверстий и самих головок.

Шифр бурильных головок начинается с буквы К (колонковая). Если в шифре содержится вторая буква С, например КС, то эта головка для керноприемного устройства со съемной колонковой трубой (грунтоноской). Последующие буквы характеризуют особенности конструкции бурильной головки. После букв идут цифры дробью: числитель – диаметр бурильной головки, знаменатель – диаметр кернообразующего отверстия (в мм). Далее следуют тип и класс бурильной головки, как и у долот. В конце шифра могут стоять цифры,

отражающие номер модификации. Примеры шифров:

К212,7/ 100М, КС212,7/ 60ТКЗ и т.д. Другие примеры шифров

бурильных головок различных конструкций будут приведены

ниже.

Наилучшие результаты с точки зрения качества керна дают алмазные бурильные головки и головки, оснащенные сверхтвердыми материалами. Это объясняется тем, что у таких инструментов практически не изменяются диаметры головки и кернообразующего вооружения, а также такие инструменты имеют минимальную динамичность работы

Шестилопастная бурильная головка типа М, оснащенная алмазно-твердосплавными пластинками, показана на рис9 28. На корпусе 1 головки фрезерованием образованы лопасти и просверлены промывочные отверстия 2 так, чтобы поток промывочной жидкости оказывал минимальное воздействие на керн. Лопасти оснащены зубками с АТП. Калибрующие поверхности лопастей оснащены вставками ИСМ. Шифр такой бурголовки имеет вид КАП214,3/ 80М.

Рис9 28 Бурильная головка оснащенная

пластинами АТП

Трехлопастная бурильная головка типа М показана на рис.9 29, а. Лопасти вооружены твердосплавными зубками Г23 с одновременным смещением по высоте и окружности. Калибрующая керн часть выполнена в виде коронки с усиленным вооружением. Основной поток промывочной жидкости отведен от керна. Алмазные бурильные головки выпускаются типов МС, С,СТ и Т. Они, как и алмазные долота, могут быть однослойными и импрегнированными, со ступенчатыми и гладкими секторами, могут оснащаться как природными или синтетическими алмазами, так и алмазно-твердосплавными пластинами или резцами. Обозначения этих особенностей в шифрах бурильных головок такие же, как и алмазных долот. Конструкция радиальной однослойной бурильной головки с гладкими секторами показана на рис.9 29, б

Рис 9 29 Бурильные головки с твердосплавным (а),алмазным(б),и ИСМ (в)

вооружением .1-корпус, 2-промывочные отверстия,3-матрица.

Бурильные головки ИСМ изготавливают типов С и Т для

работы с керноприемными устройствами с несъемной колонковой трубой. Общий вид одной из конструкций приведен на рис.9 29, в.

Алмазные бурильные головки и характеристика горных пород.

Бурильные головки ИСМи соответствующие им характеристики горных пород

ШАРОШЕЧНЫЕ БУРИЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ

Шарошечные бурильные головки изготавливаются с фрезерованным и твердосплавным вооружением типов СЗ, СТ, ТЗ, ТКЗ. Они предназначены для отбора керна в основном роторным способом бурения (или с приводом от низкооборотных забойных двигателей) в породах от средней твердости до твердых и крепких, в том числе абразивных

Рис.9 30. Схема устройства бурильной голов­ки режущего действия типа МСЗ: 1 — корпус; 2 — шарошка; 3 — ось съемная

Бурильные головки состоят из внутренней и наружных секций с цапфами под шарошки и накладок на каждую внутреннюю шарошку. Сваркой между собой указанных деталей совместно с резьбовой обеспечи­вается требуемая прочность бурильных головок и бесконсольное крепление шарошек. Опоры шарошек представляют собой подшипники скольжения с наплавкой твердым сплавом для защиты от быстрого износа.

Рис.9 31. Схема устройства бурильной го­ловки режуще-дробящего действия типа СЗ:

1 — муфта с присоединительной резьбой; 2 — корпус; 3 — шарошка

Бурильные головки типа МСЗ — четырехшарошечные, типа СЗ — трехшарошечные, а типа ТКЗ с наружным диаметром 139,7 и 158,7 мм —

пятишарошечные, 187,3 и 212,7 мм — шестишарошечные, а остальные — восьмишарошечные

Бурильных головок, в том числе:

алмазные безматричные - КАБ 119.5/67МС1 (МС2); КАБ 138Д/76МС1 (МС2); КАБ 163.5/89МС1 (МС2); КАБ 214,3/lOlMCl (MC2, МСЗ и МС4); КАБ 214,3/133 MCI (MC2, МСЗ и МС4);

лопастные режущего типа (безопорные) — К 119.5/67М; К 138,5/76;

К 163.5/89М; К 214,3/101 М; К 214.3/133М;

шарошечные - К 214.3/101ТЗ.

По требованию заказчиков могут быть разработаны бурильные голов­ки с другими видами вооружения породоразрушающих узлов.

Новые керноотборные устройства, в отличие от зарубежных аналогич­ных устройств, могут поставляться и применяться (по желанию потребите­лей) как с алмазными, так и с лопастными (безопорными режущего дейст­вия) или с шарошечными бурильными головками.

Разработчик и поставщик: ОАО НПО « Буровая техника».