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.