Анализ гидравлики долота


Применяемые буровые долота

Существующие виды буровых долот можно разделить в зависимости от назначения, исполнения и разрушения породы. По назначению долота бывают сплошными (которые предназначены для разрушения скважины по периметру всего забоя), с отбором керна (центральная часть забоя оставляется, порода разрушается не до конца) и особых предназначений (фрезер, расширитель и т. д.). По исполнению существуют долота лопастного типа, шарошечного, ступенчатого, пикообразного.

типы буровых долото

Шарошечные долота

Шарошечное бурение — способ бурения скважин с использованием шарошечного долота. Впервые было применено в США в 20-х годах 20-го века. В России этот способ бурения применятся с 30-х гг. 20 в. для бурения нефтяных и газовых скважин.

При шарошечном бурении горные породы разрушаются стальными или твердосплавными зубками шарошек, вращающимися на опорах бурового долота, которое, в свою очередь, вращается и прижимается с большим осевым усилием к забою.

Долото шарошечное — (англ. roller bit) породоразрушающий дробящий, дробяще-скалывающий инструмент карьерных станков вращательного бурения, с вооружением шарошки в виде фрезерованных на ней зубьев различной длины и конфигурации или впрессованных на нее штырей из твёрдого сплава — карбида вольфрама, применяемый для механического разрушения горной породы от мягкой до очень крепкой в процессе бурения скважины.

шарочные долота

Лопастные долота

В отличие от шарошечных лопастные долота просты по конструкции и по технологии изготовления. Такие долота характерны своей механической скоростью в рыхлых, мягких и несцементированных породах. При бурении такими долотами часто наблюдается значительное уменьшение диаметра скважин, что приводит к необходимости расширения и проработки скважины перед спуском очередного долота. К таким долотам необходимо прикладывать большой крутящий момент. Они выпускаются в пяти разновидностей: 2Л - двухлопастные; 3Л - трехлопастные; 3ИР истирающе-режущие; П - пикообразные однолопастные.

лопастные долота

Фрезерные долота

Фрезерное долото - применяется в твердых породах при глубоком вращательном бурении). Патент американских изобретателей Шарпа и Юза. Оно состоит из 2 конических, грубо насеченных, фрезеров из твердой стали, насаженных навстречу один другому под углом 46° к вертикали, каждый н"а собственной оси, на конце тупого массивного корпуса долота. Вследствие вращения корпуса ФД вместе со всей штанговой системой, каждый из фрезеров, касающийся забоя скважины, получает свое самостоятельное быстрое вращательное движение около своей собственной оси и своей работой изнашивает твердую породу забоя, отчего и получается поступательное движение всего бурового снаряда. Иногда на том же массивном корпусе долота устанавливаются подобные же, цилиндрические с усеченными конусами по концам и на вертикальной оси, фрезеры-расширители.

фрезерные долота

Долота ИСМ

Отличие ИСМ является в том, что их породоразрушающие элементы покрыты сверхтвердым материалом славутич. В зависимости от размера и конструкции долота ИСМ изготавливаются цельноковаными (с последующим фрезерованием лопастей ) либо с приваренными лопастями. Данные долота обладают более высокой износостойкостью и меньшей стоимостью, по сравнению с долотами оснащенными природными алмазами. Долота ИСМ выпускают трех разновидностей: режущего действия (режущие), торцовые (зарезные) и истирающие.

долота ИСМ

Алмазные долота

Алмазные долота обладают наличием алмазных режущих элементов т.е. (природных или синтетических) той или иной величины (крупности). Обычно используются наименее ценные разновидности природного алмаза, именуемые карбонадо (бразильские технические алмазы) или черные алмазы (характерные своей вязкостью ). Показатели данных долот зависят от качества и размеров алмазов. Качество определяют группой и категорией, а размер - числом камней. Природные и синтетические алмазы размещают в спекаемой матрице (обычно медно-твердосплавной ), составляющей единое целое с нижней частью стального полого цилиндрического корпуса долота.

алмазные долота

Анализ гидравлики долота

Эта последовательность вычислений предназначена для того, чтобы быстро и точно проанализировать различные параметры используемого бурового долота.

+ ОНЛАЙН-АНАЛИЗ ГИДРАВЛИКИ ДОЛОТА
Показатель Значение Ед.изм.
ρ бурового раствора, кг/м3
Кол-во насадок
Размер насадки 1, мм
Размер насадки 2, мм
Размер насадки 3, мм
Р устьевое
Q скорость циркуляции, л/с
D скважины, мм
Наружный D бурильных труб, мм
V течения в кольцевом пространстве, м/с
Потери давления на струйных насадках, МПа
Гидравлическая мощность системы, кВт
Гидравлическая мощность на буровом долоте, кВт
Гидравлическая мощность на см2 площади долота, кВт/см2
Процент потери давления на долоте, %
V струи из насадки бурового долота, м/с
Сила удара струи о забой, Н
Сила удара струи о забой на мм2 площади долота, Н/мм2
Сохранить в Excel

1. Потеря давления на струйных насадках, МПв Рд:

Sд = (Q2 * ρ) / (2 * A2);

где:

  • Q - подача насоса, л\c,
  • ρ - плотность жидкости, кг/м3
  • A - площадь сечения насадок, мм2

2. Имеющаяся гидравлическая мощность системмы, киловатт:

N = Pуст * Q ;

где:

  • Q - подача насоса, л\c,
  • Pуст - устьевое давление, МПа.

Гидравлическая мощность на буровом долоте, киловатт:

Nд = Pд * Q ;

4. Гидравлическая мощность на квадратный см сечения долота, кВт/см2:

Nд/см2 = (1,27 * Nд) / D2д ;

5. Процент потери давления на долоте, %:

%пот. в долоте = (Pд / Pуст) * 100 ;

6. Скорость струи из насадки, м/с:

Vнас = 103 * (Q / A)

7. Сила удара струи о забой, Н, на долоте в целом:

J = ρ * Vнас * Q) / 1000;

где ρ - плотность буровогор раствора, кг/м3;

8. Сила удара струи о забой на квадратный мм2 поверхности долота:

J / мм2 = (1,27 * J) / D2д ;

Новости ТЭК