читать дальшеКомпоновки низа бурильной колонны (КНБК) и долота прошли достаточно долгий путь развития начиная с тяжелых железных прутов для бурении ударно-канатным способом до весьма сложного оборудования
Давайте пройдемся по основным компонентам КНБК снизу вверх.
Долото;
- Гидравлические забойные двигатели (ГЗД) или роторно-управляемая система; (РУС);
- Забойные телесистемы для измерения параметров бурения (MWD/LWD);
- Бурильные трубы.
По конструкции, долота, делятся на следующие типы:
- для ударно-канатного бурения;
- лопастные;
- шарошечные;
- долота PDC;
- алмазные импрегнированные долота.
Первые два типа долот фактически не применяются так как не позволяют бурить глубокие и наклонно-направленные скважины, однако они не потеряли своей актуальности при бурении водяных скважин.
Шарошечные долота, в зависимости от конструкции вооружения (зубков), делятся на долота дробяще-режущего и дробяще-сквалывающего типа. Само разрушение пород происходит за счет того, что шарошка, перекатываясь по забою, бьет по нему зубьями и, проскальзывая, зубья срезают или скалывают горную породу.
Шарошечные долота
Долота PDC (poly diamond crystalline) по своей конструкции больше напоминают лопастные долота. Отличительной особенностью является наличие “таблеток” PDC, представляющих из себя матрицу из порошка карбида вольфрама с техническими алмазами, спеченного на подложке из того же карбида вольфрама, но в металлической форме. Разрушение горной породы происходит за счет срезания и размалывания породы “таблетками” PDC.
Долота PDC
Алмазные импрегнированные долота изготавливаются из смеси порошка карбида вольфрама и технических алмазов, которая спекается в форме при высоком давлении и температуре. Получившаяся “матрица” обладает очень высокой прочностью и износостойкостью, что и позволяет бурить твердые породы (например граниты).
Эти долота используются очень редко, для бурения очень твердых и абразивных пород, где не справляются шарошечные и PDC долота.
Импрегнированное алмазное долото
ГЗД, как я писал раньше, существуют двух типов - это турбобуры и винтовые забойные двигатели (ВЗД) и основная их задача - превращение поступательного движения бурового раствора во вращательное движение долота.
ГЗД стали важной вехой в развитии бурения нефтяных и газовых скважин, позволив бурить наклонно-направленные скважины.
Турбобур, в принципе, родственен газовой турбине. В нем, также, есть ротор и статор. Лопатки статора жестко закреплены в корпусе, лопатки ротора жестко закреплены на валу турбобура. При движении жидкости через турбобур, она, отклоняясь лопатками статора приводит в движение лопатки ротора, что в свою очередь, приводит в движение вал. Отличительной особенностью турбобуров является высокая частота вращения.
ВЗД - немного другой зверь. у него тоже есть ротор и статор, но сам по себе он является частным случаем архимедова винта. Жидкость, попадая в винтовые каналы между ротором и статором, заставляет ротор вращаться. В зависимости от количества винтовых каналов на роторе и статоре ВЗД различают по заходности. чем выше заходность ВЗД, тем меньше обороты и выше момент на шпинделе и наоборот.
Шпиндельная секция как турбобура, так и ВЗД представляет из себя пакет радиальных и осевых подшипников, а также гибкого вала, для передачи вращения на долото.
Наклонно-направленное бурение с помощью ГЗД осуществляется благодаря возможности изменения угла перекоса - угола между силовой секцией ГЗД, где расположена пара ротор-статор и шпиндельной секцией. После выставления КНБК в нужном направлении начинается так называемое слайдирование - бурение одним ГЗД без вращения бурильной колонны. Благодаря наличию искривленной секции в ГЗД, возникает боковая сила которая заставляет КНБК набирать пространственный угол скважины.
Роторно-управляемые системы - совсем другая история. РУС представляет из себя сложный комплекс механического и электронного оборудования и появились на рынке не так давно. Боковая сила для отклонения КНБК создается с помощью специальных плашек, которые отталкиваются от стенок скважины. При этом вся компоновка постоянно вращается.
С появлением наклонно-направленного бурения забойные телесистемы (ЗТС) начали играть очень важную роль.
Забойные телесистемы делятся на два типа:
MWD (measurements while drilling) - измерения в процессе бурения или инклинометрия;
LWD (logging while drilling) - геофизика в процессе бурения.
MWD представляет из себя набор датчиков, определяющих зенитный и азимутальный углы, и как следствие, позволяющие определить траекторию скважины в пространстве. LWD позволяет производить геофизические исследования в процессе бурения скважины что позволяет оперативно менять траекторию скважины и сократить время строительства скважины..
Бурильные трубы являются основной составной часть бурильной колонны, предназначенная для спуска и подъема КНБК из скважины, и передачи вращения на породоразрушающий инструмент, создания нагрузки на породоразрушающий инструмент, и создания канала для подачи бурового раствора к забою скважины
Бурильные трубы делятся на:
Утяжеленные бурильные трубы (УБТ);
Бурильные трубы (БТ или СБТ).
УБТ представляют собой толстостенные стальные трубы, изготавливаемые из углеродистых сталей, и применяемые для создания необходимой нагрузки на породоразрушающий инструмент, а также для увеличения жесткости нижней части бурильной колонны.
УБТ
Отдельно здесь стоит выделить немагнитные УБТ (НУБТ), используемые для размещения элементов MWD/LWD систем. НУБТ, в отличие от обычных УБТ, изготавливают из нержавеющей стали или бериллиевой бронзы. Отсутствие магнитных свойств у этих материалов не создает помех для работы элементов MWD/LWD систем.
СБТ не предназначены для создания нагрузки на долото, поэтому от УБТ они отличаются меньшей толщиной стенки. Основной задачей СБТ является передача вращения на долото, создания канала для подачи бурового раствора к забою скважины и обеспечение надежности процессов спуска и подъема КНБК из скважины.
СБТ
Для выполнения всех вышеперечисленных задач элементы КНБК и бурильной колонны снабжены замковыми соединениями.
Замковое соединение
Замковое соединение состоит из ниппеля и муфты, закрепляемых на концах СБТ сваркой или вытачиваемые непосредственно из тела на УБТ.
Отличительной особенностью данного типа соединения является использование трапецеидальной резьбы с большой конусностью, что обеспечивает быстроту сборки и разборки.
Отдельно стоит отметить такой пережиток прошлого как “квадрат”, она же ведущая бурильная труба.
“Квадрат” - это бурильная труба квадратного или шестигранного сечения, предназначенная для передачи вращения от ротора к бурильной колонне. Особенностью квадрата является то, что верхнее муфтовое замковое соединение имеет “левую”, закручивающуюся против часовой стрелки, резьбу. Дело в том, что если бы муфта имела “правую”, закручивающуюся по часовой стрелки, резьбу, то при бурении, из-за трения в подшипниках вертлюга, он бы пытался открутиться.
Почему шестигранную ведущую трубу все равно называют квадратом, спросите вы. Потому что шестигранные “квадраты” пришли в Россию с Запада, но за ними не закрепилось название “шестигранник”, потому что уже был “квадрат”. Здесь нет логики. Это бурение.
как и ранее буду рад ответь на любые ваши вопросы.