Рубрика: Вопросы и ответы

Вопрос 1. Каково основное предназначение бурильных труб при роторном бурении?
Ответ. Бурильная колонна (БК) — непрерывная многозвенная система инструментов между вертлюгом на поверхности и долотом на забое скважины. БК соединяет долото (или забойный двигатель и долото) с наземным оборудованием (вертлюгом).
Иногда в состав БК включают также долото и забойный двигатель и выделяют колонну бурильных труб как часть БК.
Бурильная колонна предназначена для следующих целей:
• передачи вращения от ротора к долоту;
• создания нагрузки на долото;
• восприятия реактивного момента забойного двигателя;
• подвода бурового раствора к ПРИ и забою скважины;
• подъема и спуска долота;
• проведения вспомогательных работ (проработка, расширение и промывка скважины, испытание пластов и т.д.).
При креплении скважины БК используют для секционного спуска обсадных колонн, установки цементных мостов.

Вопрос 2. Объясните, почему ведущая труба имеет квадратное сечение.
Ответ. Ведущая труба предназначена для передачи вращения от ротора к бурильной колонне (роторное бурение) и передачи реактивного момента от бурильной колонны ротору (при бурении с забойным двигателем). Эта труба, как правило, имеет квадратное сечение и проходит через квадратное отверстие в роторе. Одним концом ведущая труба присоединяется к вертлюгу, а другим — к обычной бурильной трубе круглого сечения.

Вопрос 3. Каково основное предназначение калибратора?
Ответ. Калибраторы — разновидность ПРИ для обработки стенок скважины и сохранения номинального диаметра ее ствола в случае износа долота. В бурильной колонне калибратор размещают непосредственно над долотом. Он одновременно выполняет роль центратора и улучшает условия работы долота.
Калибраторы с прямыми лопастями КЛ и со спиральными лопастями КЛС предназначены для расширения и калибрования ствола скважины по диаметру долота, а также для центрирования и улучшения условий работы долота и стабилизации оси скважины в мягких, средних, твердых малоабразивных и абразивных горных породах.
Калибраторы-расширители КР предназначены для калибрования стенок скважины и увеличения диаметра ствола скважины до требуемого размера.
Калибраторы PDC предназначены для калибровки ствола скважины, улучшения работы долота и забойного двигателя.

Вопрос 4. Действию каких нагрузок подвергается бурильная колонна в процессе бурения?
Ответ. В процессе бурения БК подвергается действию статических, динамических и переменных (в том числе циклических) нагрузок.
Основные нагрузки на БК (общие при роторном бурении и бурении с забойным двигателем):
• осевая нагрузка растяжения от собственного веса БК, подвешенной в скважине, и перепада давления в долоте;
• продольное усилие сжатия в нижней части БК, разгруженной на забой;
• осевые динамические (инерционные) нагрузки, возникающие при проведении СПО;
• дополнительные осевые нагрузки, необходимые для преодоления местных сопротивлений и сил трения при подъеме БК и при освобождении ее от прихвата.

Действие нагрузок при различных видах вращательного бурения
• Роторное бурение:
  Дополнительные переменные изгибающие нагрузки, возникающие при вращении БК;
  Крутящий момент, необходимый для вращения БК в скважине и подвода мощности к долоту;
  Изгибающий знакопеременный момент при вращении БК и искривленном стволе скважины.
• Бурение с забойным двигателем:
  Дополнительная осевая нагрузка растяжения в подвешенной колонне от перепада давления в турбобуре;
  Реактивный момент, воспринимаемый БК при работе забойного двигателя;
  Статический изгибающий момент при размещении БК в искривленном стволе скважины.

Вопрос 5. Какие виды бурильных труб применяются в глубоком бурении?
Ответ. По способу изготовления трубы могут быть: цельными; с приварными соединительными концами. У цельных труб утолщение концов может быть обеспечено высадкой внутрь или наружу.
В глубоком бурении применяют горячекатаные бесшовные стальные (СБТ) бурильные трубы с номинальными диаметрами 60, 73, 89, 102, 114, 127 и 140 мм.

Вопрос 6. Перечислите основные требования, которые необходимо соблюдать при эксплуатации бурильных труб.
Ответ.

При эксплуатации бурильных труб (БТ) необходимо соблюдать следующие основные требования:
• соблюдение оптимальных соотношений между номинальными диаметрами БТ, УБТ и долота;
• использование комплекта УБТ, создающего требуемую нагрузку на долото за счет собственного веса и разгружающего БТ от продольных сжимающих усилий;
• использование спиральных и квадратных УБТ в случае повышенных требований к стабилизации низа БК;
• профилактика резонансного усиления колебательных процессов в БК;
• систематический контроль износа БТ и замков к ним, УБТ и переводников и их резьбовых концов;
• учет работы БТ и своевременное заполнение паспортов на комплекты труб;
• своевременная выбраковка БТ, имеющих чрезмерный износ или недопустимую стрелу прогиба.

Источник: Бурение нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / К.А. Карпов

Вопрос 1. Какой вид породоразрушшощего инструмента находит наибольшее применение при бурении?
Ответ. Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен для формирования ствола скважины путем разрушения горной породы.
Основным породоразрушающим инструментом при бурении являются буровые долота.
Шарошечное долото — породоразрушающий инструмент, у которого основным рабочим органом является шарошка — стальная конусообразная деталь, свободно посаженная на ось и несущая на своей поверхности инденторы — зубцы, штыри. Шарошечное долото представляет собой своеобразный механизм, у которого вращение корпуса преобразуется во вращательное движение шарошек вокруг их оси, в результате чего происходит поражение забоя зубцами, периодически вступающими с ним в контакт.
В нашей стране на долю шарошечных долот приходится свыше 90% объема глубокого бурения.

Вопрос 2. Перечислите основные причины редкого использования лопастных долот в практике бурения нефтяных и газовых скважин.
Ответ. Лопастные долота выпускаются трех типов: двухлопастные, трехлопастные, многолопастные.
По размеру вооружения лопастные долота подразделяются на: длиннолопастные, коротколопастные.
По механизму разрушения горных пород лопастные долота подразделяются на: режуще-скалывающего действия, истирающе-режущего действия.
Несмотря на простоту конструкции, лопастные долота имеют ряд существенных недостатков:
• интенсивный износ лопастей в связи с непрерывным контактом режущих и калибрующих ствол скважины кромок лопастей долота с забоем и стенками скважины;
• сужение ствола скважины в процессе бурения из-за относительно быстрой потери диаметра долота;
• относительно высокий крутящий момент на вращение долота;
• неудовлетворительная центрируемость на забое, приводящая к интенсивному непроизвольному искривлению.
Отмеченные недостатки объясняют причины редкого применения лопастных долот в практике бурения нефтяных и газовых скважин даже при разбуривании мягких пород.

Вопрос 3. Опишите сложное вращательное движение, совершаемое шарошкой.
Ответ. Особенность кинематики работы шарошки состоит в том, что каждая шарошка участвует в сложном вращательном движении со скольжением: относительном движении вокруг собственной оси; переносном вращательном движении вокруг оси долота.
При этом зубцы шарошек наносят удары по породе, дробят и скалывают ее.

Вопрос 4. Укажите, по каким причинам матричные алмазные долота целесообразно применять при бурении на большой глубине?
Ответ. Алмазные долота предназначены для разрушения истиранием (микрорезанием) или еще дополнительно и резанием (при более выраженных лопастях) пород С и Т на больших глубинах (с глубины 3000 м).

Вопрос 5. Каким образом формируются условные обозначения шарошечных долот согласно ГОСТ 20692-2003, по коду IADC и по продуктовым линиям?
Ответ. Шарошечные долота выпускаются в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 20692-2003, действующим в России и странах СНГ.

Типы шарошечных долот и области их применения (ГОСТ 20692-2003)
• М — стальные зубья
• МЗ — твердосплавные зубки
• МС — стальные зубья
• МСЗ — твердосплавные зубки
• С — стальные зубья
• СЗ — твердосплавные зубки
• СТ — стальные зубья
• Т — стальные зубья
• ТЗ — твердосплавные зубки
• ТК — стальные зубья и твердосплавные зубки
• ТКЗ — твердосплавные зубки
• К — твердосплавные зубки
• ОК — твердосплавные зубки

Шифры условного обозначения конструкций долот (ГОСТ 20692-2003)
• Расположение и конструкция промывочных и продувных узлов:
  Ц — центральная промывка
  Г — боковая гидромониторная промывка
  ЦГ — комбинированная промывка
  П — центральная продувка
  ПГ — боковая продувка
• Особенности изготовления опор шарошек:
  В — опоры шарошек на подшипниках с телами качения и одном или более упорных подшипниках скольжения, или без упорных подшипников скольжения
  ВУ — опоры шарошек на подшипниках с телами качения и одном или более упорных подшипниках скольжения и герметизацией опоры
  Н — опоры шарошек на одном радиальном и одном или более упорных подшипниках скольжения (остальные подшипники с телами качения)
  НУ — опоры шарошек на одном радиальном и одном или более упорных подшипниках скольжения (остальные подшипники с телами качения) и герметизацией опоры
  А — опоры шарошек на двух или более радиальных подшипниках скольжения с одним или более упорным подшипником скольжения
  АУ — опоры шарошек на двух или более радиальных подшипниках скольжения с одним или более упорным подшипником скольжения герметизацией опоры

Условное обозначение долота формируется следующим образом:
1. Вид долота
2. Число шарошек
3. Диаметр долота
4. Тип долота
5. Система промывки
6. Вид опор
7. Герметизация опор

Первая позиция условного обозначения «вид долота» может отсутствовать. Кроме того, после обозначения особенностей изготовления опор шарошек на последней позиции условного обозначения может указываться используемый стандарт, либо заводской номер долота, номер конструкции, количество использованных долот и др.

Например, условные обозначения трехшарошечного долота диаметром 215,9 мм для бурения абразивных пород средней твердости (СЗ), с боковой гидромониторной промывкой (Г), на двух или более радиальных подшипниках скольжения с одним или более упорным подшипником скольжения и герметизацией опоры (АУ):
Долото шарошечное III 215,9 СЗ-ГАУ ГОСТ 20692-2003
III 215,9 СЗ-ГАУ (2 дол.)

Кроме обозначений шарошечных долот по ГОСТ 20692-2003 в нашей стране часто пользуются классификацией по коду IADC (International Association of Drilling Contractors) — Международной ассоциации буровых подрядчиков — основанной на четырехсимвольном коде:

Серия вооружения долота (1-8) | Тип вооружения долота (1-4) | Характеристика конструкции опоры (1-7) | Дополнительные характеристики (A-Z)

Первые три символа — цифровые (обязательные), а четвертый — буквенный является дополнительной характеристикой.
Серия вооружения долота (первая цифра кода). Восемь категорий серий вооружения соответствуют общей характеристике горных пород, для бурения которых предназначено долото.
Серии от 1 до 3 определяют долота с фрезерованным вооружением, а серии от 4 до 8 — долота с твердосплавным вооружением.
Внутри групп фрезерованных и штыревых долот увеличение цифры серии означает увеличение твердости пород, для которых предназначено долото.
Тип вооружения долота (вторая цифра кода). Каждая серия разделена на четыре типа в зависимости от твердости разбуриваемых пород.
Тип «1» означает долота для бурения наиболее мягких пород в пределах серии, а тип «4» — относится к наиболее твердым породам в пределах серии.
Характеристика конструкции опоры (третья цифра кода) характеризует конструкцию опоры и наличие (или отсутствие) твердосплавных вставок на калибрующих поверхностях шарошек.

Шифры условного обозначения характеристики конструкции опоры (классификация IADC)
• 1 — Открытая (негерметизированная) опора
• 2 — Открытая опора для бурения с продувкой воздухом
• 3 — Открытая опора с твердосплавными вставками на калибрующих поверхностях шарошек
• 4 — Герметизированная опора на подшипниках качения
• 5 — Герметизированная опора на подшипниках качения с твердосплавными вставками на калибрующих поверхностях шарошек
• 6 — Герметизированная опора на подшипниках скольжения
• 7 — Герметизированная опора на подшипниках скольжения с твердосплавными вставками на калибрующих поверхностях шарошек
• 8 и 9 — Резервные, для возможного применения в будущем

Дополнительные характеристики (четвертый буквенный символ (необязательно)). Для обозначения специальных конструкций вооружения, опор, промывочных устройств и защиты корпусов долот используются шестнадцать буквенных кодов.

Шифры условного обозначения дополнительных характеристик долот (классификация IADC)
• A — Долота для бурения с продувкой воздухом
• B — Герметизированная опора, специальная конструкция уплотнений, допускающая, например, бурение с повышенной частотой вращения
• C — Центральная насадка
• D — Специальная конструкция вооружения, минимизирующая отклонение ствола скважины
• E — Удлиненные насадки
• G — Усиленная защита козырьков лап наплавкой или твердосплавными зубками
• H — Долота для направленного или горизонтального бурения
• J — Гидромониторные долота для бурения с набором кривизны
• L — Калибрующие накладки на спинках лап, армированные твердосплавными зубками
• M — Долота для бурения с забойными двигателями
• S — Стандартные долота с фрезерованным вооружением
• T — Двухшарошечные долота
• W — Усовершенствованное вооружение
• X — Зубки преимущественно клиновидной формы
• Y — Зубки конической формы
• Z — Другие формы зубков

Например, код IADC: 742Х — обозначает долото для бурения крепких пород с твердосплавным вооружением (74), открытая опора для бурения с продувкой воздухом (2), с зубками клиновидной формы (X).

Источник: Бурение нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / К.А. Карпов

Вопрос 1. В каком веке в России было впервые применено бурение?
Ответ. С IX в. Бурное развитие в XV-XVII вв. Ударное штанговое бурение (штанги и трубы деревянные) на соляных промыслах.

Вопрос 2. Какие изобретения, сделанные в конце XIX в., послужили резким толчком в развитии мировой нефтедобывающей промышленности?
Ответ. На рубеже XIX-XX вв. были изобретены дизельный и бензиновый двигатели внутреннего сгорания, а также осуществлено факельное сжигание мазута с помощью форсунки. Введение их в практику увеличило спрос на бензин, дизельное топливо и топочный мазут, что в свою очередь привело к бурному развитию мировой нефтедобывающей промышленности.

Вопрос 3. Чем определяется эффективность разрушения породы при ударно-канатном бурении?
Ответ. Из всех разновидностей ударного бурения наибольшее распространение получило ударно-канатное бурение.
Эффективность разрушения породы при ударно-канатном бурении прямо пропорциональна массе бурового снаряда, высоте его падения, ускорению падения, числу ударов долота о забой в единицу времени и обратно пропорциональна квадрату диаметра скважины.
Процесс бурения будет тем эффективнее, чем меньше сопротивление долоту бурового снаряда оказывает накапливающаяся на забое скважины выбуренная порода, перемешенная с пластовой жидкостью.

Вопрос 4. Перечислите основное оборудование, применяемое при ударном и вращательном бурении.
Ответ. При ударном бурений разрушение горной породы производится долотом, подвешенным на канате. Буровой инструмент (буровой снаряд) включает также ударную штангу и канатный замок. Он подвешивается на канате, который перекинут через блок, установленный на какой-либо мачте. Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок.
Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вращательного бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Вопрос 5. Какие технологические процессы осуществляются во время вращательного бурения скважины?
Ответ. Технологические процессы (на этапе бурения скважины) при вращательном способе бурения: углубление скважины; промывка скважины; крепление скважины обсадной колонной; цементирование скважины — тампонаж (разобщение пластов).

Вопрос 6. С какими аспектами бурения знакомится бригада во время пусковой конференции?
Ответ. К проведению пусковой конференции привлекаются главные специалисты: технологи, геологи, механики, энергетики, экономисты, представители общественных организаций.
Во время пусковой конференции бригада подробно знакомится со следующими аспектами бурения: конструкцией скважины, геологическим разрезом, свойствами пород, ожидаемыми осложнениями, режимами бурения.
Здесь же обсуждаются технические мероприятия по обеспечению скоростной и безаварийной проводке скважины.

Источник: Бурение нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / К.А. Карпов