книги / Предупреждение и ликвидация аварий в бурении
..pdf
|
Рис. 36. Фрезер-райбер |
специальный. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 29 |
|
Условное |
Наиболь |
Наимень |
Общая |
Допускаемая |
Присоедини |
Вес, |
|
ший |
ший |
нагрузка |
тельная |
||||
обозначение |
рабочий |
рабочий |
длина, |
при п г=60-ь80 |
резьба по |
кг |
|
фрезера |
диаметр, |
диаметр, |
мм |
об/мин,тс |
ГОС! 5286-58 |
|
|
|
мм |
мм |
|
|
|
|
|
ФРС-168—1 |
130 |
50 |
380 |
2,5 |
3-88 |
26 |
|
ФРС-168—2 |
142 |
70 |
496 |
1—1,2 |
3-88 |
39,5 |
|
ФРС-168—3 |
142 |
110 |
500 |
0,4 |
—0,60 |
3-88 |
46 |
ФРС-219—1 |
160 |
62 |
452 |
2,5 |
—5,0 |
3-117 |
44 |
ФРС-219—2 |
174 |
76 |
640 |
1—1,2 |
3-117 |
73,5 |
|
ФРС-219—3 |
192 |
140 |
580 |
0,6 |
—1,0 |
3-117 |
100 |
ФРС-273—1 |
192 |
74 |
545 |
2,5 |
—50 |
3-117 |
70 |
ФРС-273—2 |
225 |
111 |
740 |
1—1,2 |
3-117 |
147 |
|
ФРС-273—3 |
245 |
190 |
672 |
0,6 |
—1,0 |
3-117 |
180 |
П р и м е ч а н и е . Цифры 1, 2 и 3 за размером труб в условном обозначении фрезера соответствуют фрезерам № 1, № 2, № 3.
11 |
Зак. № 545 |
161 |
размера фрезера-райбера, отличающихся габаритными размерами. Общий вид фрезера-райбера специального показан на рис. 36, а краткая техническая характеристика с указанием оптимальных
режимов работы приведена в табл. 29.
Гидропескоструйный фрезер
Для разрушения на забое металлических предметов, а также для разрушения в колонне цементного камня сотрудниками Турк менского филиала ВНИИ совместно с работниками НГДУ Кум-
|
|
дагнефть разработан гид |
||||||||
|
|
ропескоструйный |
фрезер, |
|||||||
|
|
который |
|
показан |
|
на |
||||
|
|
рис. |
|
37. |
Особенностью |
|||||
|
|
конструкции является вы |
||||||||
|
|
полнение насадок под уг |
||||||||
|
|
лом 5—6° к вертикальной |
||||||||
|
|
оси. |
|
Угол |
установки |
на |
||||
|
|
садок |
|
выбирается |
|
так, |
||||
|
|
чтобы |
струя |
не |
|
разру |
||||
|
|
шала |
стенок |
обсадной |
||||||
|
|
колонны. |
Расположение |
|||||||
|
|
насадок |
позволяет равно |
|||||||
|
|
мерно |
|
поражать |
|
забой |
||||
|
|
скважины. |
Насадки |
сле |
||||||
|
|
дует |
|
возможно |
ближе |
|||||
|
|
приближать |
к |
разрушае |
||||||
|
|
мому |
предмету. |
|
После |
|||||
|
|
восстановления |
циркуля |
|||||||
|
|
ции |
бурового раствора и |
|||||||
|
|
добавления |
в |
него |
песка |
|||||
Рис. 37. |
Гидропеско |
в количестве 90 кг на |
1 м3 |
|||||||
струйный фрезер: |
раствора |
давление |
его |
|||||||
/ — корпус; г — гайка для |
при |
|
работе |
устанавли |
||||||
крепления |
насадки; 3 — |
|
||||||||
насадка. |
вают |
|
равным |
|
180— |
|||||
|
|
200 |
кгс/см2. |
Для |
преду |
|||||
преждения попадания шлама в гидропеско |
||||||||||
струйный фрезер |
под ведущей |
трубой |
|
уста |
||||||
навливают фильтр. |
фрезер |
применяли Рис. 38. Овершот. |
||||||||
Гидропескоструйный |
||||||||||
в 1970 г. в тресте |
Черниговнефтегазразведка |
для разрушения металла на забое. Первые опыты по разрушению металла пескоструйными фрезерами показывают их достаточную эффективность.
§ 7. ОВЕРШОТЫ
Овершот (рис. 38) применяют для извлечения бурильной ко лонны с захватом под замок, в основном там, где нельзя приме
162
нять ловитель, а колоколом |
и |
метчиком |
не удается соеди |
||||
ниться |
с бурильной колонной, |
когда |
ее |
длина не |
превышает |
||
400 м. Для изготовления корпуса овершота |
применяют сталь 45, |
||||||
а |
для |
пружин — сталь 50Г. |
Размеры |
овершотов |
приведены |
||
в |
табл. |
30. |
|
|
|
|
|
Обозначе- |
|
Размеры овершота, мм |
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
ние |
|
|
с |
|
|
овершота |
Е |
В |
D |
L |
||
146 |
X 89 |
166 |
124 |
128 |
145 |
725 |
168 |
X 114 |
195 |
152 |
152 |
174 |
750 |
194 X 141 |
224 |
178 |
178 |
200 |
800 |
|
219 |
X 141 |
243 |
190 |
200 |
217 |
800 |
219 |
X 168 |
254 |
204 |
203 |
230 |
800 |
245 |
X 168 |
269 |
215 |
225 |
242 |
800 |
273 X 168 298 |
250 |
250 |
274 |
925 |
Присоедини резьтельная ГОСТпоба 64—632 |
|
Т а б л и ц а |
30 |
||
Диаметр |
Размер |
Вес, |
|||
|
|||||
|
скважины, |
воронок, |
|||
|
|
кг |
|||
|
мм |
мм |
|
||
|
|
|
|||
146 |
190 |
146 X 166 |
|
41 |
|
168 |
214—243 |
168 X 195 |
|
50 |
|
|
|
168 X 216 |
|
|
|
194 |
243—269 |
194 X 216 |
|
66 |
|
|
|
194 X 243 |
|
|
|
219 |
269—295 |
219 X 243 |
|
77 |
|
|
|
219 X 269 |
|
|
|
219 |
269—346 |
219 X 243 |
|
82 |
|
|
|
219 X 269 |
|
|
|
|
|
219 X 298 |
|
|
|
245 |
295—490 |
245 X 269 |
|
90 |
|
|
|
245 X 298 |
|
|
|
|
|
245 X 343 |
|
|
|
|
|
245 X 394 |
|
|
|
|
|
245 X 445 |
|
|
|
273 |
346—490 |
273 X 298 |
|
|
|
|
|
273 X 343 |
|
|
|
|
|
273 X 394 |
|
|
|
|
|
273 X 445 |
|
|
П р и м е ч а н и е . В условном обозначении овершота указывается присоединительная трубная резьба и размер извлекаемых бурильных труб.
§ 8. ПАУКИ
Фрезер-паук
Фрезер-пауки (рис. 39) применяют для ловли мелких метал лических предметов, оставшихся в скважине. Фрезер-паук спу скают и накрывают им находящиеся в ней металлические пред меты. После этого углубляют забой на 0,3—0,7 м с промывкой при нагрузке 3—5 тс. После углубления скважины нажимают колонной бурильных труб на забой, в результате чего срезаются установочные винты 5 и квадрат 2, направляемый отверстием крышки 4, подается вниз, нажимает плунжером 3 на паук 7 и за ставляет его вдвигаться вниз до упора. Пальцы паука, получив
И * |
163 |
У словное |
О б озн ачени е |
Н аруж н ы й |
об озн ачени е |
п ри соеди н и |
д и ам етр |
ф р е зе ров- |
тельн ой |
к о р о н к и , |
п ау к о в |
резьб ы |
мм |
Д и ам етр проходного о тве р с ти я ,
мм
|
Т а б л и ц а 31 |
||
Д л и н а, |
Д и ам етр |
В ес, |
|
с к важ и н ы , |
|||
мм |
к г |
||
мм |
|||
|
|
ФП-бЗ/н" |
3-88 |
138 |
84 |
1390 |
168 |
160 |
ФП-93/4" |
3-140 |
228 |
175 |
2365 |
245 |
215 |
ФП-113/4" |
3-140 |
265 |
210 |
2650 |
299 |
290 |
направление от сферической поверхности коронки |
6, загибаются |
к оси инструмента и закрывают внизу внутреннюю |
полость кор |
пуса 1. В таком виде фре- зер-паук извлекают на по верхность. Перед срезкой установочных винтов 5 на сосы выключают. Основные размеры фрезер-пауков при ведены в табл. 31.
Недостатками фрезерпаука являются возмож ность преждевременного среза установочных винтов в процессе спуска и за крытие пальцев на метал лических предметах без их захвата.
Гидравлический паук
Гидравлический паук (рис. 40) предназначен для извлечения шарошек, долот
|
|
|
и |
других |
металлических |
|
|
|
|||
Рис. |
39. |
Фрезер- |
предметов, |
находящихся на |
|
|
|
||||
|
паук. |
забое скважины. Для извле |
|
|
|
||||||
спускают |
|
чения предметов с забоя его |
|
|
|
||||||
в скважину и за несколько |
метров |
Рис. 40. |
|
Гидравличе |
|||||||
до забоя |
восстанавливают циркуляцию |
буро |
|
||||||||
вого |
раствора. |
Перепадом |
давления |
пор |
ский |
паук: |
|||||
1 — корпус; |
2 — поршень; |
||||||||||
шень |
2 опускается |
в нижнее |
положение, |
при |
|||||||
3 — пружина; 4 — гнездо- |
|||||||||||
этом сжимается пружина 3 и опускаются со |
стакан; |
5 — шток; 6 — |
|||||||||
надставка; |
7 — толка |
||||||||||
бачки 8, |
которые захватывают предметы, |
на |
тель; |
в — собачка. |
ходящиеся на забое. После прекращения циркуляции раствора собачки устанавливаются в горизонтальном
положении и зев паука перекрывается. В таком состоянии паук поднимается из скважины.
164
Трубный паук
Трубные пауки применяют для извлечения оставшихся в сква жине металлических предметов (лап, шарошек, кувалд и др.). Общий вид паука изображен на рис. 41.
До недавнего времени этот ловильный инструмент был неза менимым. С появлением магнитного фрезера Л1Ф-ЗМ, обладаю щего большой подъемной силой, трубные пауки стали приме няться реже и главным образом при отсутствии магнитных фрезе ров. Изготовляют пауки из обсадной трубы длиной 1,5—2,5 м,
предусматривая возможность |
перенарезки резь |
|
бы для повторного использования. |
|
|
В нижней части обсадочной трубы нарезают |
|
|
зубья высотой 20—35 см и отжигают их в горне |
|
|
или при помощи кислородно-ацетиленовой го |
|
|
релки. Для предупреждения |
преждевременного |
|
загиба отдельных зубьев их делают бочкообраз |
|
|
ными. Диаметр паука должен быть на 100 мм |
|
|
меньше диаметра скважины. Перед спуском его |
|
|
необходимо проработать ствол скважины на 2— |
|
|
3 м пикообразным долотом. При нахождении |
|
|
металла на забое происходит заклинивание до |
|
|
лота. После проработки поднимают бурильную |
|
|
колонну, отвинчивают пикообразное долото, при |
|
|
соединяют паук и спускают колонну в скважину. |
|
|
В конце спуска, не доходя |
5—10 м до забоя, |
|
восстанавливают циркуляцию бурового раствора. |
рИс. 41. Трубный |
|
После промывки паук доводят до забоя и со- |
паук, |
здают на него нагрузку. Зубья паука сходятся по образующей конуса и находящиеся на забое металлические
предметы попадают внутрь паука. Затем поднимают бурильную колонну из скважины.
Улавливатель Ф. М. Петрова
Для извлечения из скважин посторонних предметов Ф. М. Пет ровым предложено устройство, показанное на рис. 42. Сущность конструкции его состоит в следующем. В переводник 1 ввинчен ствол 2 восьмигранной формы, который шпильками 3 и кониче ской втулкой 4 соединен соответственно с упорным цилиндром 5 и корпусом 6. Резьба на упорном цилиндре 5 и на конусной по верхности имеет одинаковый шаг. Внутри корпуса 6 помещен паук 7, который своими пальцами опирается на внутреннюю ко ническую коронку фрезы 8. В положении, показанном на рис. 41, задевание за уступы и другие препятствия в скважине не могут вызвать преждевременный срез шпилек и, следовательно, отказ инструмента, так как все возникающие усилия от корпуса
165
^ ^ S S S 4 S S 4 S S 4 S S S S S 4 ^ N \ N N ^ ^ ^ s ^ ^ N \ ^ ^ y ^
Рис. 43. Колокол-паук:
а — исходное |
положение; |
б — рабочее |
положение; |
1 — корпус; |
2 — спиральная |
пружина; 3 — плунжер; 4 — |
стопор; 5 — плоские |
пружи |
|
ны; 6 — кольцо; |
7 — лопасти; |
|
8 — воронка; |
9 —• коронка; |
|
10 — направляющие |
плун |
жеры; 1 1 — рычаги.
Рис. 42. Улавливатель Ф М. Петрова.
передаются стволу через коническую втулку, а шпильки при этом не нагружаются.
Устройство спускают в скважину и, не доходя 15 м до забоя, восстанавливают циркуляцию бурового раствора. Затем доводят до забоя и заводят легкими поворотами извлекаемый предмет внутрь устройства. Последующей разгрузкой бурильной колонны при усилии 2—5 тс и одновременном ее вращением ввинчивают упорный цилиндр 5 в корпус 6. При этом коническая втулка 4 вывинчивается из резьбы. Ствол 2 вращает корпус 6 с фрезой 8 и от последующего нажатия срезаются шпильки 3, а освобож денная коническая втулка 4 давит на торец паука 7. Пальцы по следнего загибаются внутрь и захватывают извлекаемый предмет. Потом прекращают циркуляцию раствора и приступают к подъему ловильного инструмента.
Колокол-паук
Для извлечения различных предметов из скважин разработан колокол-паук, показанный на рис. 43. Принцип его работы сво дится к следующему. Колокол-паук доспускают до извлекаемого предмета, заводят его в колокол обычным способом, затем бро сают шар, который, достигнув отверстия плунжера, при восста новлении циркуляции раствора перемещает его вниз. Конус плун жера заставляет лопасти сомкнуться, собрать внутрь и удержать извлекаемый предмет. Плунжер в нижнем положении удержи вается стопорными кольцами, что исключает разжатие лопастей.
§ 9. МЕТАЛЛОУЛОВИТЕЛИ
Шламометаллоуловители
Для удаления с забоя металлических предметов небольших раз меров применяют металлоуловители различных видов: одни улав ливают металл в процессе бурения, а другие необходимо спу скать в скважину специально.
На рис. 44 показаны простейшие виды шламометаллоуловителей. Принцип работы их основан на снижении скорости движе ния бурового раствора с находящимися в нем предметами. Ско рость восходящего потока раствора и его подъемная сила сни жаются при уменьшении диаметра шламометаллоуловителя, вследствие чего взвешенные в буровом растворе металлические предметы и куски породы опускаются и попадают в кожух устройства.
Шламометаллоуловитель открытого типа (ШМУ-О) конструк ции ВНИИБТ (рис. 44, а) представляет собой вал 2, к которому
спомощью трубных резьб присоединяются трубный переводник 1
ипереводник 6. Последние имеют муфтовые резьбы соответст венно для соединения с колонной бурильных труб и долотом или
167
забойным двигателем. К переводнику с помощью ленточной резьбы присоединяется кожух 5, к которому в верхней части при
варивают промежуточную |
опору для |
центрирования кожуха |
и придания ему жесткости. Длина |
шламометаллоуловителя |
|
колеблется от 2 до 8 м. |
указанной |
конструкции применяются |
Шламометаллоуловители |
для очистки забоя скважин в компоновке с долотом без УБТ и забойного двигателя. Они работают следующим образом. Когда
Рис. 44. Шламометаллоуловители:
а — открытого типа: |
1 — верхний |
переводник: 2 — вал; 3 — промежуточ |
||
ная опора; |
4 — канал; 5 — кожух; |
6 — переводник; б — закрытого типа; |
||
/ — верхний |
переводник; 2 — специальная |
гайка; 3 — фиксатор; 4 — про |
||
межуточная |
опора; |
5 — кожух; 6 — вал; |
7 — переводник; в — конструк |
|
|
ции |
треста Уральскнефтегазразведка. |
колонна со шламометаллоуловителем находится на расстоянии 5—8 м от забоя, начинают циркуляцию с максимальной подачей раствора. Затем при вращении и плавной подаче бурильную ко лонну доводят до забоя, углубляют скважину на 0,1—0,3 м при
максимальной |
нагрузке, после |
чего снижают |
скорость промывки |
до 0,7—1 м/с |
в затрубном |
пространстве, |
приподнимают и |
опускают бурильную колонну 3—5 раз. Затем углубляют сква жину еще на 0,1—0,3 м при интенсивной промывке и повторяют 3—4 раза цикл расхаживания. После подъема на длину ведущей трубы выключают насос и приступают к подъему бурильной ко лонны.
1 6 8
Шламометаллоуловитель закрытого типа (ШМУ-3) конструк ции ВНИИБТ (рис. 44, б) выполняет те же функции, что и шла мометаллоуловитель открытого типа. Он имеет незначительное отличие в конструкции, которое заключается в том, что кожух 5 свободно насажен на переводник 7 и центрируется на нем снизу цилиндрической проточкой, а в верхней части — переводником 1.
В табл. 32 и 33 приведены нормальные ряды шламометаллоуловителей конструкции ВНИИБТ соответственно открытого и закрытого типов. Следует отметить, что указанные шламометаллоуловители имеют большую длину, относительно сложную конструк цию, требуют после каждого спуска разборки и длительной
Т а б л и ц а 32
Диаметр |
Диаметр |
Кольцевой |
Скорость |
Расход |
Диаметр |
Зазор меж |
Скорость пото |
кожуха |
бурового |
ду валом и |
ка между ва |
||||
скважины, |
ШМУ, |
зазор, |
потока, |
раствора, |
вала, |
стенкой |
лом и стенкой |
мм |
мм |
мм |
м/с |
л/с |
мм |
скважины, |
скважины, м/с |
|
|
|
|
|
|
мм |
|
145 |
127 |
18 |
2 ,0 |
8 |
60 |
85 |
0 ,6 |
|
|
|
2 ,5 |
10 |
|
|
0 ,7 |
|
|
|
3 ,4 |
13 |
|
|
1 ,0 |
190 |
168 |
22 |
4 ,0 |
25 |
89 |
101 |
1,1 |
|
|
|
4 ,8 |
3 0 |
|
|
1 ,3 |
|
|
|
5 ,8 |
36 |
|
|
1 ,6 |
214 |
194 |
20 |
3 ,9 |
25 |
114 |
100 |
0 ,9 |
|
|
|
4 ,6 |
30 |
|
|
1,1 |
|
|
|
5 ,6 |
36 |
|
|
1 ,4 |
243 |
219 |
24 |
2 ,5 |
25 |
140 |
103 |
0 ,7 |
|
|
|
3 ,1 |
30 |
|
|
0 ,9 |
|
|
|
3 ,8 |
36 |
|
|
1 ,1 |
269 |
245 |
24 |
2 ,5 |
25 |
140 |
129 |
0 ,6 |
|
|
|
3 ,1 |
80 |
|
|
0 ,7 |
|
|
|
3 ,7 |
36 |
|
|
0 ,8 |
|
|
|
Т а б л и ц а 33 |
Диаметр |
Диаметр |
Зазор между |
Диаметр |
скважины, |
кожуха |
стенкой скважи- |
вала ШМУ, |
ШМУ, |
ны и ШМУ, |
||
мм |
ММ |
ММ |
М М |
145 |
127 |
18 |
73 |
161 |
140 |
21 ' |
89 |
190 |
168 |
22 |
114 |
214 |
194 |
20 |
114 |
243 |
219 |
24 |
140 |
269 |
245 |
24 |
168 |
295 |
273 |
22 |
168 |
169
работы по удалению металла и шлама. Они малоэффективны при работе с турбобурами, так как зона завихрения, образующаяся под турбобуром, препятствует подъему металла выше турбобура
ишламометаллоуловителя.
Втресте Уральскнефтегазразведка предложены и приме
няются более простые конструкции шламометаллоуловителей, ко торые показаны на рис. 44, в. В отличие от описанных выше они короче, размеры и конструкция допускают работу при установке их между долотом и турбобуром в процессе бурения. Одновре менно с углублением скважины улавливаются различные пред меты, чем достигается лучшая очистка забоя.
Американская фирма «Боуэн» выпускает улови тели металлических и других плотных материалов, показанные на рис. 45. Они похожи на описанные выше, но имеют более простую конструкцию, иск лючающую увеличение количества резьбовых сое динений переводников.
Однако все описанные уловители металла и других твердых предметов не гарантируют полной очистки забоя в связи с тем, что возможно быст рое заполнение кожуха металлическими и иными предметами и тогда многие из них окажутся не уловленными. Кроме того, не все частицы, подня тые выше окон уловителя, могут зайти в кожух. Более полноценная очистка забоя от металличе-
Рис. 45. Улавливатель металлических предметов фирмы «Боуэн»:
1 — корпус; 2 — планка центрирующая; 3 — кожух.
ских и других предметов достигается при применении ловильных инструментов, в которых плотные предметы, находящиеся на забое, затягиваются внутрь потоком бурового раствора.
Струйные шламометаллоуловители
Наиболее эффективными ловильными инструментами для уда ления из скважины мелких предметов являются струйные ловители. Принцип их работы основан на создании с помощью эжектор
ного |
устройства движения бурового раствора |
внутри ловителя |
от |
забоя вверх. Восходящий поток раствора |
внутри лови |
теля от забоя вверх. Восходящий поток раствора при этом увле кает предметы, находящиеся на забое, и поднимает их выше шла мометаллозадерживающих устройств. При движении жидкости через сопло струйного насоса в его приемной камере снижается давление, и жидкость, находящаяся внутри ловителя, через бо
170