- •Лекция 1
- •1. Общие поняТия о строительстве скважин
- •1.1. Понятие о скважине, ее конструкции и элементах
- •1.2. Классификация скважин по назначению
- •1.3. Основные представления о современных способах бурения
- •1.3.1. Ударное бурение
- •1.3.2. Вращательное бурение
- •1.3.3. Схема установки для бурения глубоких скважин
- •1.4. Понятие о цикле строительства скважины. Структура цикла.
- •1.5. Геостатическая температура горных пород и тепловой режим скважины
- •Лекция 2
- •2. Породоразрушающие инструменты
- •2.1 Назначение и классификация породоразрушающих инструментов
- •2.2. Конструкции, достоинства и недостатки, области применения буровых долот
- •2.2.1. Лопастные долота
- •2.2.2. Шарошечные долота
- •2.2.3. Алмазные долота
- •2.2.4. Долота исм
- •2.3. Долота для бурения с отбором керна
- •2.4. Долота специального назначения
- •Лекция 3
- •3. Забойные двигатели
- •3.1. Турбобуры
- •4.1.1. Принцип действия
- •3.1.2. Характеристика турбины, способы изменения характеристики
- •3.1.3. Конструктивные особенности турбобуров для бурения без отбора керна, с отбором керна, для искривления скважины
- •3.2. Винтовой забойный двигатель
- •Лекция 4
- •4. Бурильная колонна
- •4.1. Состав и назначение бурильной колонны
- •4 .2. Конструктивные особенности элементов бурильной колонны
- •5.2.1. Ведущие бурильные трубы
- •4.2.2. Стальные бурильные трубы
- •4.2.3. Соединительные замки
- •4.2.6. Переводники
- •4.2.7. Специальные элементы бурильной колонны
- •4.3. Условия работы бурильной колонны
- •4.4. Комплектование и эксплуатация бурильной колонны
- •4.5. Принципы расчета бурильной колонны при роторном бурении и при бурении с забойными двигателями.
- •5. Режим бурения
- •5.1. Понятие о режиме бурения, его параметрах и показателях работы долота
- •5.2. Влияние параметров режима бурения на показатели работы и износ долота.
- •5.2.1. Осевая нагрузка
- •5.2.2. Частота вращения
- •5.2.3. Расход промывочной жидкости
- •5.2.4. Влияние состава и свойств промывочной жидкости на эффективность работы долота
- •5.2.5. Влияние параметров режима бурения на работу долот
2.4. Долота специального назначения
Из долот этой группы наиболее распространены пикообразные долота. Эти долота имеют заостренную под углом 90 градусов лопасть, по форме напоминающую пику. Вооружение твердосплавные пластины и штыри.
По назначению выпускают пикообразные долота двух типов:
ПР для проработки (расширения) ствола пробуренной скважины;
ПЦ для разбуривания цементного стакана, моста и металлических деталей в обсадной колонне после ее цементирования.
Во избежание повреждения обсадной колонны боковые грани лопасти у долот ПЦ не армируются твердым сплавом.
Лекция 3
3. Забойные двигатели
При бурении нефтяных и газовых скважин применяют гидравлические и электрические забойные двигатели, преобразующие соответственно гидравлическую энергию бурового раствора и электрическую энергию в механическую на выходном валу двигателя. Гидравлические забойные двигатели выпускают гидродинамического и гидростатического типов. Первые из них называют турбобурами, а вторые - винтовыми забойными двигателями. Электрические забойные двигатели получили наименование электробуров.
3.1. Турбобуры
4.1.1. Принцип действия
Турбобур представляет собой многоступенчатую гидравлическую турбину, к валу которой непосредственно или через редуктор присоединяется долото.
Каждая ступень турбины состоит из статора и ротора (рис. 15).
Рис.15. Элемент рабочей пары турбобура (статор-ротор) 1 – корпус; 2 – статор; 3 – ротор; 4 – шпонка; 5 - вал |
Рис. 16. Принципиальная схема преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию вращения вала турбобура |
В статоре, жестко соединенном с корпусом турбобура, поток бурового раствора меняет свое направление и поступает в ротор, где отдает часть своей гидравлической мощности на вращение лопаток ротора (рис.16). При этом на лопатках статора создается реактивный вращающий момент, равный по величине и противоположный по направлению вращающему моменту ротора. Перетекая из ступени в ступень, буровой раствор отдает часть своей гидравлической мощности каждой ступени. В результате вращающие моменты всех ступеней суммируются на валу турбобура и передаются долоту. Создаваемый при этом в статорах реактивный момент воспринимается корпусом турбобура и бурильной колонной.
3.1.2. Характеристика турбины, способы изменения характеристики
П од характеристикой турбины (рис.17) понимают зависимость ее мощности N, вращающего момента М, КПД , перепада давления р от частоты вращения п при заданном расходе Q перекачиваемого через нее бурового раствора. Частота вращения вала соответствует частоте вращения роторного колеса, а вращающий момент равен сумме моментов всех ступеней: М = z т (здесь т - момент одной ступени).
Мощность на валу N = z m n.
Мощность N можно также определить по расходу Q и перепаду давления р:
N = p Q ,
где р = z рm ; рm - перепад в одной ступени; - КПД.
С
Рис.
17. Рабочая
характеристика турбины турбобура при
постоянном расходе жидкости Q
; ; ; ; ; .
Здесь p1 и р2 - перепады давления в турбине при расходах Q1 и Q2 и плотностях бурового раствора 1 и 2.
Отношение М/п при роторном бурении значительно больше, чем при турбинном. Особенно четко это видно для турбобуров малых диаметров, поскольку
,
где D1 и D2 - диаметры турбобура.
Зная энергетические параметры при одном режиме промывки из стендовых исследований и пользуясь этими соотношениями, можно определить параметры турбины при различных значениях расхода и разном качестве бурового раствора.
Применение маховых масс приводит к смещению и расширению рабочей области турбобура.
С изменением осевой нагрузки и трения в опорах турбобура изменяются и передаваемые на долото мощность и момент.
О бласть устойчивой работы пр – пу для турбобуров с шаровой опорой шире, чем турбобуров с резино-металлической опорой. Частота вращения пу соответствует предельно допустимому крутящему моменту (осевой нагрузке), при превышении которого вал турбобура перестает вращаться, и определяет устойчивую область работы турбобура слева, т.е. минимальную частоту вращения вала турбобура.
Кроме секционирования, улучшить моментную характеристику турбобура можно применением механических редукторов, которые снижают частоту вращения в 2-3 раза. Например, редукторный турбобур ТР2Ш-195 с многорядным планетарно-фрикционным редуктором имеет частоту вращения около 200 об/мин при КПД = 0,55.