Контрольная работа: Сущность и классификация видов бурения

Министерство образования и науки Пермского края

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Пермский нефтяной колледж»

ГБПОУ «Пермский нефтяной колледж»

Контрольная работа

По дисциплине «ТБНГС»

Выполнил студент

Шведчиков А.В.

Проверил преподаватель

Постнов Дмитрий Сергеевич

Пермь 2017

Содержание

1. Принципы работы электробура. Сущность электробурения, преимущества, недостатки и область применения

2. Типовая схема расположения оборудования на буровой в данном районе

3. Основные закономерности и виды разрушения горных пород при бурении

4. Различают два основных вида механического способа бурения: ударное и вращательное бурение

5. Алмазные долота. Конструкции, типы, преимущества, недостатки и область их применения

6. Замки бурильных труб, конструкции, типоразмеры согласно ГОСТ 5286-75

Литература

1. Принципы работы электробура. Сущность электробурения, преимущества, недостатки и область применения

При бурении электробур, присоединённый к низу бурильной колонны, передаёт вращение буровому долоту. Электроэнергия подводится к электробуру по кабелю, смонтированному отрезками в бурильных трубах. При свинчивании труб отрезки кабеля сращиваются специальными контактными соединениями. К кабелю электроэнергия подводится через токоприёмник, скользящие контакты которого позволяют проворачивать колонну бурильных труб. Для непрерывного контроля пространственного положения ствола скважины и технологических параметров бурения при проходке наклонно направленных и разветвлённо-горизонтальных скважин используется специальная погружная аппаратура (в том числе телеметрическая). При бурении электробуром очистка забоя осуществляется буровым раствором, воздухом или газом.

Преимуществами электрического двигателя по сравнению с гидравлическим являются: независимость частоты вращения, момента и других параметров от количества подаваемой жидкости, ее плотности, и физических свойств и глубины скважины; постоянство частоты вращения, большая перегрузочная способность электродвигателя и возможность контроля процесса работы с поверхности земли.

К недостаткам электродвигателя относятся необходимость одновременной подачи к забою двух видов энергии -- электрической и гидравлической и сложность конструкции.

Электробуры предназначенные для бурения вертикальных, наклонно-направленных и разветвленно-горизонтальных нефтяных и газовых скважин, а также, по согласованию с предприятием-разработчиком, для бурения скважин иных назначений (для строительства фундаментов и фундаментов опор мостов, для прокладки трубопроводов под водными и другими преградами, на воду и др.). Электробуры предназначаются для нужд народного хозяйства и для поставок на экспорт

2. Типовая схема расположения оборудования на буровой в данном районе

3. Основные закономерности и виды разрушения горных пород при бурении

Разрушение горных пород происходит вследствие отрыва, сдвига, среза или скалывания. При растяжении, горные породы разрушаются преимущественно на отрыв, а при сжатии на скалывание. Разрушение горной породы, в большей степени происходит по контактным поверхностям между отдельными минеральными зернами. Этот процесс происходит постепенно, и требует времени. Продолжительность разрушения горной породы зависит от температуры, нагрузок, активности среды, напряженного состояния и прочих факторов.

Процесс разрушения горных пород при бурении скважины может быть поверхностным или объемным. Поверхностное разрушение сводится к истиранию, дроблению, выламыванию породы, и как правило, является неэффективным. Ввиду неэффективности поверхностного разрушения, остановимся на более подробном рассмотрении процесса объемного разрушения горной породы.

Бурение долотом, можно рассматривать как вдавливание в горную породу штампа, с плоским и криволинейным основаниями. С увеличением степени нагрузки на штамп, меняется скорость деформации. Существует три вида напряженного состояния породы под штампом, это:

- уплотнение

- предельное равновесие

- разрушение

Классификация видов бурения по способу разрушения горных пород на забое.

В настоящее время известны следующие способы разрушения горных пород:

1. механический (разрушение инструментами, машинами гидравлическим аппаратами);

2. физический (огневой и взрывной);

3. химический (растворение, выщелачивание, газификация).

4. Различают два основных вида механического способа бурения: ударное и вращательное бурение

При ударном бурении порода разрушается под действием ударов буровыми наконечниками, называемыми долотами. При вращательном бурении порода срезается или раздавливается и истирается в забое специальными режущими и дробящими долотам» или резцами коронок, буровой дробью или алмазами.

Различают два вида ударного бурения: канатное и штанговое. В первом случае буровые наконечники опускаются в скважину и приводятся в действие канатом (тросом), во втором случае металлическими стержнями-штангами. Штанговое ударное бурение может производиться с промывкой забоя скважины и без промывки. Разрушение породы при ударном бурении осуществляется на полное сечение скважины -- сплошным забоем.

Вращательное бурение в свою очередь разделяется на собственно вращательное (роторное), обычно применяемое в тех случаях, когда скважину можно проходить сплошным забоем, и колонковое, при котором разрушение породы на забое ведется по кольцу при помощи пустотелого цилиндра-коронки. Внутри коронки остается неразрушенный столбик -- керн или колонка породы, отсюда этот вид бурения и получил название колонкового. Для разрушения горных пород при вращательном бурении применяют алмазы, твердые сплавы и буровую стальную или чугунную дробь.

Вращение бурового наконечника может быть осуществлено при помощи двигателя, находящегося на поверхности, через бурильные трубы--штанги, или при помощи двигателя, находящегося на забое непосредственно за буровым наконечником, К забою двигатель опускается на трубах, а в последнее время иногда на канате.

К забойным двигателям относятся турбобур, электробур, гидровибратор и др.

В настоящее время для колонкового бурения разрабатываются малогабаритные забойные двигатели и забойные механизмы, (типа гидроперфораторов), обеспечивающие одновременное воздействие на породу буровым наконечником ударным и вращательным способами (комбинированное бурение).

По виду применяемой энергии различают бурение ручное и механическое.

Как правило, вращательное, в том числе и колонковое бурение, ведется с промывкой (или с продувкой) забоя так, чтобы продукты разрушения породы выносились на поверхность восходящим потоком жидкости (или газа). При канатном и штанговом ударном бурении без промывки очистка забоя от породы, разрушенной долотом, производится специальными инструментами -- желонками.

С целью повышения эффективности разрушения породы в настоящее время ведутся работы по созданию механизмов которые обеспечивали бы комбинированное воздействие на породу-- удар и вращение. К таким механизмам, в частности, относятся гидроперфораторы, гидровибраторы.

При бурении г. твердых и очень твердых породах ударно-вращательный способ наиболее перспективен из всех механических способов.

Дли проходки неглубоких скважин (до 25 м) в нетвердых породах применяется вибробурение, при котором погружение бурового инструмента происходит за счет создаваемых механическим вибратором вибрации и веса самого инструмента.

1. К физическим способам проходки скважин в первую очередь относится термический, или как его называют огневой способ, применяемый главным образом для разрушении пород, имеющих кремнистое основание. Действие этого способа основано на том, что при воздействии на породу пламенем с высокой температурой (до 2400°) и скоростью до 1800 м/сек зерна кварца преобразуются, значительно увеличиваясь в объеме, за счет чего происходит скалывание частиц породы; частицы выносятся из скважины па поверхность водяным паром. Хотя производительность этого способа и превышает производительность механических видом бурения, однако из-за относительной сложности осуществления этот способ пока не вышел из стадии лабораторных исследовании.

2. При бурении нефтяных скважин весьма успешно внедряется о полошив способ разрушения породы на забое при помощи привитых веществ, подаваемых в специальных капсулах промывочной жидкостью на забой.

В ряде стран в последние годы ведутся исследования по разрушению горных пород в скважинах при помощи ультразвуковых колебаний, передаваемых долоту через бурильные трубы, или путем передачи ультразвуковых колебаний абразивному порошку, подсыпаемому под металлический инструмент. Абразивным порошком чаще служит карбид бора, смоченный жидкостью.

5. Алмазные долота. Конструкции, типы, преимущества, недостатки и область их применения

Алмазные долота предназначены для бурения неабразивных пород средней твердости и твердых. Эти долота не имеют вращающихся частей.

Алмазное долото состоит из стального корпуса с присоединительной резьбовой головкой и алмазонесущей головки - матрицы.

Алмазонесущую головку изготавливают методом прессования и спекания. В пресс-форму засыпают твердо-сплавной порошкообразный материал. Алмазы укладываются по определенной схеме. Корпус алмазного долота выполняется из конструкционной углеродистой стали с содержанием углерода 0,35-0,4%. Рабочая фасонная поверхность (матрица) выполнена из порошкообразного или зернистого твердого сплава, пропитанного твердым припоем, и спаянного в процессе пропитки со стальным корпусом.

Алмазное долото разделяется на секторы напорными каналами, которые образуются с центральным промывочным отверстием.

Алмазные долота изготавливают диаметрами 91,4-391,3 мм двух модификаций. По форме и направлению пазов, промывочных канавок, рабочей головки долото делятся на разновидности:

· Однослойные с размещением зерен алмазов в поверхностном слое матрицы по определенным схемам:

· ДР - радиальные;

· ДТ - ступенчатые;

· ДК - ступенчатые с шаровидными выступами.

· Импрегнированные - это алмазное долото, в котором при изготовлении объемные алмазы перемешиваются с материалом матрицы шихтой, обеспечивая тем самым равномерную насыщаемость матрицы алмазами с примерно разномерным распределением мелких зерен алмазов в объеме матричного материала (тип - с шаровидными выступами ДИ).

Бурение алмазными долотами не разрешается в часто перемежающихся трещиноватых, кавернозных породах, сложенных различными окаменелостями и другими крепкими абразивными породами.

Алмазные долота при турбинном бурении дают более высокую механическую скорость при одинаковой величине проходки, на долото. Бурение алмазными долотами может продолжаться без перерыва до 200-250 ч. Алмазное долото считается отработанным полностью при общей потере алмазов 40%. Нагрузка на долото в зависимости от диаметра 6 ч 12 тн.

Преимущества алмазных долот:

1) высокие рейсовые скорости;

2) сокращение СПО;

3) снижение кривизны при бурении вертикальных скважин;

4) экономия средств.

Существенные недостатки алмазных долот - это крайне низкая механическая скорость бурения (максимальная механическая скорость не превышает 3 м/ч . Для сравнения максимальная механическая скорость бурения шарошечными долотами составила около 120 м/ч), узкая область применения (исключаются абразивные породы), а также повышенные требования к предварительной подготовке ствола и забоя скважины и промывке скважины в процессе бурения.

6. Замки бурильных труб, конструкции, типоразмеры согласно ГОСТ 5286-75

· Замки для бурильных труб должны изготовляться типов

· Замки должны изготовляться двух исполнений:

правые - с правой замковой резьбой и с правой резьбой для соединения замка с бурильными трубами;

левые - с левой замковой резьбой и с левой резьбой для соединения замка с бурильными трубами.

· Основные размеры и масса замков должны соответствовать указанным на черт.1 (для замков ЗН, ЗШ и ЗУ), на черт.2 (для замков ЗШК и ЗУК)

1 - ниппель; 2- муфта.

Размеры в мм