Ответы к госам по дисциплине «Нефтегазовое дело»

«Разрушение горных пород»

1. Для каких типов пород изготавливают долота и бурголовки с алмазными и сверх-твердыми породоразрушающими элементами?

Особая разновидность долот разработана Институтом сверхтвердых материалов (ИСМ) – долота типа ИСМ. Долота ИСМ предназначены для разрушения резанием и истиранием (микрорезанием) неабразивных пород мягких (М), перемежающихся по твердости (МС) и средней твердости (С).Эти долота имеют вооружение из сверхтвердого композиционного материала «Славутич», в состав которого входят мелкокристаллические алмазы и дробленный карбид вольфрама. Для оснащения долот применяют цилиндрические вставки (штыри) диаметром 8-12 мм с плоскими или полусферическими рабочими торцами. Штыри в корпусе долота припаивают в гнездах.
Существует две разновидности долот ИСМ по конструкции:1) Лопастная; 2) секторная. Лопастная разновидность аналогична по конструкции долоту 6ИР.Секторная разновидность долота состоит из стального корпуса, торцевая профильная поверхность которого разделена на секторы радиальными промывочными каналами. Штырями из «Славутича» вооружена торцевая и калибрующая поверхности долота. Вылет штырей над поверхностью секторов составляет 3-5 мм. На калибрующей поверхности штыри утоплены. При бурении в мягких породах штыри работают как резцы, осуществляя резание и скалывание. В перемежающихся по твердости и породах средней твердости работают зерна алмазов, разрушая породу микрорезанием. Присоединяют долото к бурильной колонне при помощи замковой резьбы. Преимуществами долот ИСМ являются:• значительная проходка на долото, достигающая (при соблюдении условий эксплуатации) нескольких сотен метров• относительно высокая рейсовая скорость. К недостаткам следует отнести:• узкую область применения (только в неабразивных порода М, МС и С)• высокий момент на вращение долота, ограничивающий применение забойных двигателей.

2. При какой температуре алмазные породоразрушающие элементы теряют свои свой-ства?
Алмаз весьма чувствителен к температурной среде, в которой он работает. При температуре выше 900-1000°С алмаз переходит в графит и не может быть использован в качестве породо-разрушающего инструмента. Рабочим режимом в алмазном бурении является температура до 150-200°С. Дальнейшее повышение температуры отрицательно сказывается на прочностных характеристиках алмаза. Например, при температуре 500°С его прочностные характеристики снижаются примерно вдвое.

«Технология бурения нефтяных и газовых скважин»

1. Функции бурильной колонны и усилия, возникающие в ней при проводке скважины. Как формируют осевое усилие на долото при углублении скважины?

Функции бурильной колонны:
При роторном бурении: за счет веса колонны создастся осевая нагрузка на долото; передает-ся вращающий момент (Мвр) от ротора долоту, причем постоянно в процессе углубления скважины; подается циркуляционный агент для очистки забоя скважины от выбуренной или обва-лившейся породы, а также для охлаждения элементов бурильного инструмента, в первую очередь, долота; осуществляются ловильные работы при аварийной ситуации с бурильным ин-струментом; устанавливаются отклоняющие устройства для искривления оси скважины в за-данном направлении; на бурильных трубах опускают испытатели пластов или пробоотборники, нижние секции обсадных колонн (при ступенчатом цементировании скважины) и хвостовики обсадных колонн; устанавливают цементные мосты в скважине.
При бурении с ГЗД выполняются все перечисленные функции, но бурильная колонна вращается периодически, а постоянно колонна воспринимает реактивный момент забойного двигателя. Кроме того, по внутреннему каналу колонны подается энергия потока жидкости для работы ГЗД. При электробурении внутри бурильной колонны секциями монтируется электрокабель, по которому к электробуру подается энергия.
При всех способах бурения колонна прямо или косвенно является каналом связи с забоем, при этом осуществляется: механическая связь путем разгрузки части веса колонны на забой и изменения осевых усилий в бурильном инструменте, а также связь по потоку жидкости, движущейся в канале колонны.
Осевая нагрузка на долото:
G=Рh*Fк, Рh – твердость горных пород по штампу, МПа, (Па); Fк – проекция площади контакта нескольких зубцов долота в момент окончания единичного силового контакта (вдавливания) зубцов с породой.