12. Буровые долота, оснащенные алмазно-твердосплавными резцами (pdc).

Долота с алмазным вооружением PDC, армированные алмазно-твердосплавными пластинами предназначены для бурения сплошным забоем нефтяных и газовых скважин в мягких и средних малоабразивных горных породах наклонно-направленных скважин и горизонтальных участков стволов скважин и при бурении боковых наклонно-направленных и горизонтальных стволов.

Алмазно-твердосплавные пластины (АТП) и термостойкие резцы (АТР).

1 – твердосплавная основа;

2 – слой поликристаллического алмаза;

3 – опора пластины (резца);

4 – долото.

13. Алмазные импрегнированные долота.

Импрегнированные алмазные долота (многослойные) являются эффективным породоразрушающим инструментом при бурении твердых, крепких и абразивных пропластков горных пород. Наилучшим видом привода этих долот являются высокооборотные турбобуры, обладающие повышенной механической мощностью за счет применения новых типов высокомоментных турбин. Испытания турбобуров повышенной мощности с импрегнированными алмазными долотами позволяют исследовать эффективные параметры режима турбинного бурения в различных горно-геологических условиях.

Импрегнированные долота — изготавливаются путем равномерного перемешивания алма­зов (как правило, мелких и невысокого качества) с частицами кар­бида вольфрама и другими компонентами матрицы перед спеканием до­лота.

14. Понятие о режиме бурения. Параметры режима бурения и показатели работы долота.

Режим бурения – это совокупность тех факторов, которые влияют на эффективность разрушения породы, определяют интенсивность износа долота и которыми можно управлять в процессе работы долота на забое.

Оптимальный режим бурения – обеспечивает наилучшие показатели работы долота и углубления скважины (интервала).

Специальный режим бурения – обеспечивает выполнение специальных операций (набор или стабилизация угла наклона ствола скважины; предотвращение искривления ствола скважины; отбор керна; вскрытие продуктивного пласта; аварийные работы в скважине и др.).

Факторы, определяющие режим бурения, называются параметрами режима бурения.

Основные параметры режима бурения.

• Расход бурового раствора Q, м³/с (л/с);

• Осевая нагрузка на долото G, кН (тс);

• Частота вращения долота n, с^-1 (об/мин).

• Плотность ρ, кг/м³ (г/см³) и другие свойства бурового раствора.

ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДОЛОТА (показатели бурения скважины).

• Проходка на долото, h (м);

• Время механического бурения, t (ч);

• Механическая скорость проходки, Vм = h / t (м/ч);

• Рейсовая скорость бурения, Vр = h / t+tсп (м/ч);

• Эксплуатационные затраты на 1 м проходки (стоимость 1 м проходки), руб/м.

Расход бурового раствора Q - обеспечивает полную и своевременную очистку забоя и скважины от шлама, а также работу ГЗД.

- условие очистки забоя: Q₁=qуд Fз (qуд = 0,57 – 0,65 м/с)

- условие выноса шлама: Q₂ = V Fк (V = 0,4 – 0,6 м/с)

• условие работы ГЗД

Осевая нагрузка на долото G - создает необходимое усилие для разрушения горной породы на забое.

G = g D (g = 1,5 – 15 кН/см)

Частота вращения долота n - оказывает влияние на скорость углубления забоя.

- низкооборотный режим n < 150 об/мин

- среднеоборотный режим n = от 150 до 450 об/мин

- высокооборотный режим n = от 450 до 750 об/мин

Проходка на долото (h) – количество метров, пробуренных данным долотом от начала разрушения породы на забое до момента окончания его работы по углублению скважины.

Проходка за рейс долота (hр) – количество метров, пробуренных данным долотом от начала разрушения породы на забое до момента окончания его работы по углублению скважины и подъема долота на поверхность, с целью его повторного использования для бурения.

Обычно для шарошечных долот h = hр.

Для алмазных долот h = сумме hр.

Время механического бурения (tM) – количество часов работы долота при разрушении породы на забое.

Механическая скорость проходки – количество метров, пройденных данным долотом за единицу времени механического бурения.

Мехскорость проходки характеризует интенсивность разрушения породы на забое. Изменение текущей механической скорости связано с изнашиванием долота, чередованием пород по твердости, изменением режимных параметров в процессе отработки долота. Снижение механической скорости проходки свидетельствует о необходимости подъема долота.

Рейсовая скорость бурения – количество метров, пройденных данным долотом за единицу суммарного времени механического бурения, спуско-подъема долота и вспомогательных работ.

Рейсовая скорость определяет темп углубления скважины. Долото, поднятое при достижении максимума рейсовой скорости, обеспечивает наиболее быструю проходку ствола скважины.

Эксплуатационные затраты на 1 м проходки (стоимость одного метра проходки) равняются сумме стоимости долота, а также всех расходов, необходимых для углубления скважины в данном интервале бурения, отнесенных к длине этого интервала.

Р асходы, необходимые для углубления скважины, выражаются в величине стоимости 1 часа работы буровой установки по затратам, зависящим от времени.

Показатели, описывающие работу долота:

• Углубление забоя за 1 оборот долота δ =Vм/n , (мм/об)

• Мехскорость проходки (м/ч)

• Время работы долота , (ч)

• Механическая мощность NМ = 2π (m G + Mo) n , (кВт)

• Удельный момент долота m = a_o (0,5/n + 0,4) Dд² , (Н.м/кН)

- для мягких пород a_o = 10 – 12;

- для средних пород a_o = 7 – 8;

- для твердых пород a_o = 4 – 6.

Удельный момент на долоте:

m = Mдол / G

Удельный момент зависит от

• типоразмера долота;

• твердости горных пород;

• частоты вращения долота.

m возрастает при увеличении диаметра долота, уменьшении твердости пород, уменьшении частоты вращения долота.

Относительные значения m для разных типов долот (Н.м/кН):

• Трехшарошечные - 5 – 15;

• Алмазные - 10 – 25;

• PDC - 30 – 50.