- •Глава I понятие о сважине и ее конструкции
- •1.1 Понятие о скважине
- •1.2 Понятие о конструкции скважины
- •1.3 Выбор конструкции скважины
- •1.4 Способы бурения
- •1.6 Выбор способа бурения
- •Глава 2. Технологический инструмент
- •2.1 Общие сведения о твердосплавном бурении
- •2.2. Типы компоновок бурильной колонны для твердосплавного бурения
- •2.3. Выбор бурильной колонны
- •2.4. Способы повышения надежности и стойкости бурильной колонны
- •2. 5. Эксплуатация бурильной колонны
- •Глава 3. Забойный снаряд твердосплавного бурения
- •3.1. Одинарный колонковый снаряд с прямой циркуляцией промывочной жидкости
- •3. 2. Одинарный эжекторный снаряд с обратной циркуляцией
- •3. 3. Забойный снаряд безнасосного бурения
- •3.4. Эрлифтные снаряды
- •3. 5. Двойные колонковые снаряды (дкс)
- •3. 6. Буровой снаряд для бурения с гидротранспортом керна
- •3.7. Выбор буровых снарядов твердосплавного бурения
- •Глава 4. Аварии с буровым снарядом.
- •4.1. Способы предупреждения аврий, связанных с отказом технологического инструмента.
- •4.2. Способы предупреждения прихватов
- •4.3. Ликвидация аварий
- •4.4. Схема ликвидации (обрывов) технологического инструмента
- •4.5. Ликвидация прихватов.
- •4.6. Схема ликвидации обрыва с прихватом забойного снаряда
- •Глава 5. Геолого-технические условия бурения
- •5.1. Технологические процессы. Прочность минералов .
- •5.2. Прочностные свойства горных пород
- •5.3. Деформационные свойства горных пород
- •Глава 6. Породоразрушающий инструмент
- •6.1. Твердые сплавы
- •6.2. Геометрические параметры коронок
- •6.3. Износ резцов
- •6.4. Твердосплавные коронки
- •Глава 7. Технология твердосплавного бурения
- •7.1. Технологические режимы бурения
- •7.2. Разработка технологии твердосплавного бурения
- •7.3. Технология бурения снарядами с гидротранспортом керна
- •7.4. Регулирование параметров режимов бурения
- •7.5. Отработка коронок и долот
- •7.6. Оптимальные режимы твердосплавного бурения
- •7.7. Критерий оптимальности
- •7.8. Поиск оптимальных параметрова режимов бурения
- •7.9. Оптимальная длина рейса
- •Глава 8 алмазное бурение
- •8.1. Одинарный колонковый
- •8.2. Породоразрушающий инструмент
- •8.3 Двойной колонковый снаряд алмазного бурения
- •8.4 Снаряды со съемными керноприемниками
- •8.5. Выбор буровых снарядов алмазного бурения
- •Глава 9. Технология алмазного бурения
- •9.1. Технология бурения одинарными колонковыми снарядами
- •9.2. Технология бурения трещиноватых пород одинарными колонковыми снарядами
- •9.3. Технология бурения дкс
- •9.4. Технология бурения сск
- •9.5. Технология бурения алмазными долотами
- •9. 6. Отработка алмазных коронок
- •Глава 10 технология бурения установками atlas copco
- •10.1 Выбор конструкции скважины
- •10.2 Способы бурения
- •10.3 Буровые снаряды atlas copco
- •11. Технология бурения
- •11.1 Выбор очистных агентов
- •Выбор породоразрушающих инструментов и технологических режимов бурения.
- •Импрегнированные коронки.
- •Однослойные алмазные коронки.
- •Технология пневмоударного бурения с пневмотранспортом шлама (методом «обратная циркуляция») Буровые снаряды.
- •Параметры технологических режимов бурения.
- •Глава 12 технология бурения установками Boart Longyear lf 90
- •12.1 Промывочные жидкости
- •12.2 Выбор алмазных коронок
- •12.3 Параметры режимов бурения
- •Глава 13. Бескерновое бурение шарошечными долотами
- •13.1. Буровой снаряд. Буровые долота
- •13.2. Технология бурения
- •14.1. Бурение скважин с продувкой сжатым воздухом
- •14.2. Бурение скважин с применением газожидкостных смесей
- •Раздел IV ударно-вращательное бурение
- •Глава 15. Высокочастотное гидроударное бурение
- •15.1. Буровой снаряд
- •15.2. Технология бурения
- •Глава 16. Среднечастотное гидроударное бурение
- •16.1. Буровой снаряд
- •16.2. Технология бурения
- •16.3. Отработка коронок
- •17.1. Оборудование. Буровой снаряд.
- •17.2. Технология бурения
- •17.3 Технология бурения с пневмотранспортом выбуренной породы
- •1 7.4Технология бурения пневмоударниками с пневмотранспортом керна с очисткой забоя пеной
- •17.5. От работка коронок
- •Глава 18 бурение горизонтальных и восстающих скважин из подземных горных выработок
- •18. 1. Оборудование. Буровой снаряд.
- •18.2. Технология бурения.
- •Раздел V
- •Глава 19. Бурение мягких рыхлых горных пород
- •19.1. Осложнения при бурении.
- •19.2 Выбор способа бурения.
- •19.3. Технология бурения снарядами бескернового бурения.
- •19.4. Технология бурения одинарными колонковыми снарядами
- •19.5. Безнасосное бурение.
- •Глава 20. Бурение глинистых пород
- •20. 1. Глины и глиносодержащие горные породы
- •20. 2. Осложнения при бурении глинистых пород.
- •20.3. Мероприятия по встрече неустойчивых глинисмтых пород.
- •20.4. Технолдогия бурения глинистых пород
- •20.5. Технологические режимы бурения
- •Глава 21. Бурение микротрещиноватых глинистых пород
- •21.1. Микротрещиноватые горные породы. Осложнения
- •21.2. Технология твердых микротрещиноватых глинистых пород
- •21.3.Особенности перебуривания микротрещиноватых порд.
- •Глава 22. Особенности бурения соленосных отложений и полезных ископаемых
- •22.1.Соленосные горные породы. Осложнения
- •22.2. Технология бурения
- •22.3.Особенности бурения мягких полезных ископаемых
- •Глава 23. Бурение мерзлых пород
- •23.1.Мерзлые горные породы. Осложнения
- •23.2. Технология бурения
- •23.3. Оборудование устья скважин
- •24.1. Виды осложнений
- •24.2. Выбор конструкции скважины и способа бурения
- •24.3. Экономическая оценка выбора прогрессивных способов бурения
- •24.4. Очсистные агенты
- •24.5 Выбор специальной прмывочной жидкости
- •Раздел v1
- •26.1. Медленновращательное бурение
- •26.2. Медленновращательное бурение скважин большого диаметра. Винтобурение
- •Глава 27. Шнековое бурение
- •27.1. Оборудование. Буровой снаряд
- •27.2.Технология бурения
- •27.3 Опробование горных пород
- •Глава 28.Вибрационное бурение
- •28.1. Оборудование. Буровой снаряд
- •28.2 Выбор бурового снаряда и технологических режимов бурения
- •Глава 29. Ударно-канатное колонковое бурение бурение скважин методом задавливания
- •29.1 Оборудование. Буровой снаряд
- •29.2 Технология ударно-канатного бурения
- •29.3. Бурение скважин методом задавливания бурового снаряда
- •Глава 30. Ударно-канатное бескерновое бурение
- •30.1 Оборудование. Буровой снаряд
- •30.2 Технология ударно-канатного бескернового бурения
- •30.3 Определение естественного объема проб
- •30.4 Технология комбинированного ударно-канатного и
- •Библиографический список
- •Содержание
Глава 8 алмазное бурение
Бурение твердых пород представляет собой процесс истирания. Применяемые для бурения твердые сплавы типа ВК использовать для бурения твердых пород невозможно. Нагрузки и скорости вращения, превышающие критические, приводят к интенсивному износу.
Из всех минералов алмаз обладает самой высокой прочностью на истирание, что позволяет использовать его в качестве истирающего материала в коронках для бурения твердых пород VII - XII категории.
Длина рейса алмазными коронками по средним и твердым породам достигает сотен метров. Частоту вращения при отсутствии вибрации можно увеличивать до величин исчисляемых тысячами оборотов в минуту. Все это способствует резкому повышению производительности бурения. Алмазные зубчатые и резцовые коронки со значительной высотой резцов позволяют эффективно бурить породы не только высокой, по и средней твердости (V VII категории). Алмазное бурение становится универсальным.
Основными недостатками алмазного бурения является: I) ограниченное количество алмазного сырья, трудность его добычи, высокая стоимость;
2) высокая хрупкость якутских алмазов делает их чувствительными к вибрации бурового снаряда, в результате чего происходит выкрашивание алмазов и быстрый из нос коронок.
8.1. Одинарный колонковый
Буровой снаряд для алмазного бурения так же, как и для твердосплавного, состоит из бурильной колонны и забойного снаряда.
В процессе бурения бурильная колонна под действием осевой нагрузки и крутящего момента приобретает вид упругой
спирали (пружины), подверженной различного рода колебаниям (поперечным, продольным, крутильным). При наложении собственных и вынужденных колебаний возникает вибрация снаряда. Высокая хрупкость алмаза при динамических ударах делает его кристаллы чувствительными к вибрации бурового снаряда. Вибрации приводят к выкрашиванию алмазов, самозакаливанию керна, осыпям и обвалам стенок скважин, затяжным авариям.
Алмазный породоразрушающий инструмент позволяет создавать частоту вращений, значительно превышающую частоту вращений при твердосплавном бурении и исчисляемую тысячами оборотов в минуту. Повышение частоты вращения снаряда увеличивает его износ и вибрацию. Поэтому к бурильной колонне предъявляются повышенные требования по износу, вибрации и расходу энергии, а именно:
1) зазор между бурильной колонной и стенками скважины должен быть минимальным, для каждого диаметра коронки должен быть свой оптимальный диаметр бурильных труб;
2) по всей длине бурильная колонна должна иметь постоянный диаметр, то есть применять следует бурильную колонну с ниппельными соединениями (СБТН);
3) бурильная колонна должна быть по возможности прямолинейной (с кривизной не более 1 мм на 1 м ) и сбалансированной (соосной);
4) поверхность бурильной колонны должна быть износостойкой, для этого наряду с обычными ниппельными соединениями применяют стабилизирующие ниппеля и центраторы;
5) поверхность бурильной колонны должна иметь малый коэффициент трения, для этого используют специальные смазки и промывочные жидкости или бурильные трубы с малым коэффициентом трения, такие, как ЛБТН.
Выполнение этих требований позволяет снижать изгиб, трение, износ, вибрацию и энергоемкость бурильной колонны.
По существу для алмазного бурения в настоящее время применяют те же компоновки бурильных труб, что и при твердосплавном бурении, но предпочтение отдают компоновкам СБТН, а компоновки СБТМ предназначены для бурения скважин большого диаметра(76 мм и более), когда зазоры между бурильными трубами и стенками скважин велики.
Бурильная колонна СБТМ имеет соединения значительно больших размеров, чем СБТН, что при бурении скважин большого диаметра снижает деформацию, вибрацию и износ бурильный труб. При внедрении бурильных труб нового сортамента при бурении скважин диаметром 76 мм бурильная колонна СБТМ-50 будет заменяться на бурильную колонну СБТН-68, как более эффективную.
Большое внимание при алмазном бурении (в отличие от твердосплавного) уделяют применению компоновок типа ЛБТН со стальными ниппелями тех же размеров, что и СБТН (ЛБТН-42, ЛБТН-54, ЛБТН-68).
Легкосплавные трубы имеют малую массу и малый коэффициент трения, поэтому их успешно используют при высоких частотах вращения на больших глубинах с малым расходом энергии. Их применение в этих условиях повышает производительность бурения до 25-30%. Колонна ЛБТН имеет следующие конструктивные отличия от колонны СБТН:большая толщина стенки (7-9 мм);у ниппелей к ЛБТН стабилизирующие хвостовики выполнены на концах всех наружных резьб;
соединение хвостовика с трубой обеспечивается без зазора.
Все это увеличивает прочность колонны. Для снижения износа и вибрации бурового снаряда при алмазном бурении нижние (4-6) бурильные трубы центрируют при помощи центраторов ЦС-1, устанавливаемых вместо ниппельных соединений.
Центратор ЦС-1 состоит из ниппеля (штока ) и муфты, соединенных между собой резьбой. Между ниппелем и муфтой устанавливают твердосплавный протектор. По мере износа протектор заменяют на новый.
Для стабилизации бурового снаряда при алмазном бурении глубоких скважин на средних частотах так же, как и при твердосплавном бурении, можно применять утяжеленные бурильные трубы УБТ-РПУ-73, УБТ-57, изготовленных из толстостенных труб. Однако при бурении твердых пород на высоких частотах применять УБТ не рекомендуется вследствие их частых поломок из-за больших инерционных нагрузок.
При алмазном бурении так же, как и при твердосплавном, применяют четыре компоновки забойных снарядов:одинарный колонковый снаряд с прямой (ОКС) и обратной (ОЭС) циркуляцией промывочной жидкости;
двойной колонковый снаряд с прямой (ТДВ, ТДН) и обратной (ДЭС, ТДН-0) циркуляцией промывочной жидкости;
снаряд со съемным керноприемником (ССК);
снаряд бескернового бурения.
Отличительной особенностью всех компоновок забойных снарядов для алмазного бурения является наличие в нем приспособлений для снижения вибраций и износа (виброгасителей и стабилизаторов), таких, как переходники с наплавкой твердого сплава (центраторов), расширители, аммортизаторы и т.д.
Существенное влияние на износ бурового снаряда оказывает абразивный шлам, содержащийся в промывочной жидкости, поэтому очень важно в этом случае в состав забойного снаряда включать шламовые трубы закрытого типа.
Одинарный колонковый снаряд предназначен для бурения устойчивых горных пород с отбором керна. Типовой снаряд для алмазного бурения состоит из следующих элементов: трубного переходника; шламовой трубы (при бурении пород с большой плотностью); виброгасителя (забойного аммортизатора); колонковой трубы или нескольких труб, соединенных ниппелями; расширителя; кернорвателя; коронки.
В отличие от трубных переходников твердосплавного бурения, переходники для алмазного бурения имеют на боковой поверхности наплавки твердого сплава (переходники-центраторы) или протекторы, армированные твердосплавными резцами (центрирующие переходники). Твердосплавные резцы и наплавки предназначены для уменьшения износа переходников, следовательно, для более надежной стабилизации снаряда и уменьшения его вибраций.
Часто (для предупреждения излива промывочной жидкости из бурового снаряда при спуске его в скважину) переходники-центраторы снабжают обратными клапанами (шариками). Такие переходники называют клапанными.
Размеры рассмотренных переходников соответствуют размерам переходников для твердосплавного бурения.
Для алмазного бурения применяют шламовые трубы в основном закрытого типа, состоящие из наружной трубы с окном и внутренней трубы для направления жидкости к забою.
Одной из особенностей бурового снаряда для алмазного бурения является наличие в нем виброгасителей (амортизаторов, рис. 7.1), предназначенных для гашения крутильных и продольных колебаний снаряда. Наиболее широкое распространение получили амортизаторы ЗА-6, диаметром 76 мм и ЗА-7, диаметром 59 мм для гашения продольных колебаний. Виброгасители состоят из корпуса (который при помощи резьбы соединяют с одной стороны с переходником, а с другой - со шлицевой муфтой разъема) и трубки, с нижней стороны связанной резьбой со шлицевым валом, а верхней частью свободно установленной в переходнике. Между переходником и валом на трубке устанавливают тарельчатые пружины, которые выполняют роль амортизатора. Крутящий момент на шлицевой вал передается через переходник, корпус и шлицевую муфту .Для гашения крутильных колебаний в забойный снаряд включают аммортизаторы АКТ, АКГМ.
Для одинарного колонкового снаряда применяют кольцевые кернорватели К-76, К-59, К-46. Кернорватель состоит из корпуса (который одним концом при помощи резьбы соединяют с колонковой трубой, или расширителем, а другой - с коронкой) и разрезанного пружинного кольца. Конструкция кернорвателя и принцип действия аналогичны рассмотренному выше кернорвателю твердосплавного бурения. Отличительной особенностью является то, что кольцо устанавливают не в корпусе, а в конусе коронки; торец корпуса является ограничителем хода кольца.
Часто корпус кернорвателя в снаряде отсутствует. Роль ограничителя в этом случае выполняет расширитель.
Расширители предназначены для калибровки скважин (доведения диаметра скважины до необходимого размера с целью предотвращения заклинки с последующей новой коронкой), а также для стабилизации снаряда с целью снижения его вибрации и износа. В настоящее время для одинарного колонкового снаряда выпускают расширители «секторного» типа РСА, РСА-СВ.
Рис. 7.1. Забойные амортизаторы : а-3А-6; б-3А-8; 1- переходник; 2,9- сальниковые уплотнения; 3-трубки; 4- тарельчатые пружины; 5-корпус; 6- гайки; 7-муфта; 8- вал
Расширитель РСА предназначен для калибровки скважин в малоабразивных и абразивных монолитных и трещиноватых породах и представляет собой стальной патрубок с наружной вверху и внутренней внизу резьбой с впаянными твердосплавными штабиками, армированными качественными алмазами зернистостью 20-30 зерен на карат. Количество штабиков в зависимости от диаметра может быть от 4 до 10. Твердость матрицы штабиков НРС 25-30. Между штабиками выфрезерованы пазы для циркуляции промывочной жидкости. Диаметр расширителя должен быть больше диаметра коронки на 0,4 мм. Выпускают расширители диаметром 33,4; 45,4; 59,4; 76,4 мм.