Рейкообразование на забое скважины и его профилактика
Одним из недостатков шарошечных долот с равномерным распределением вооружения в венцах является тенденция поражения забоя след в след, в результате чего на забое формируется поверхность, состоящая из выступов и впадин. Такая поверхность получила название забойной рейки.Наиболее устойчивая рейка формируется периферийным вооружениемшарошек. Признаками рейки являются повышенный износ боковых граней с приострением (самозатачиванием) вершин зубьев долот 1-го класса и износ межзубковых поверхностей венцовых выступов долот 2-го класса.
Пример износа периферийного вооружения шарошки долота 190,5Т-ЦВ, отработанного в аргиллитах, приведен на рисунке 5.46. Хотя износ зубьев по высоте не превышал половины высоты зубьев, механическая скорость упала втрое от начальной, и долото было поднято из скважины как вышедшее из строя по вооружению. Из рисунка 5.44 следует, что шарошка опиралась на выступы на забое межзубцовыми впадинами, в результате чего давление зубьев на забой упало и стало недостаточным для объемного разрушения породы.
Анализ результатов стендового изучения работы долот, выполненного во ВНИИБТ, МИНГ им. И. М. Губкина и в УГНТУ, показал:
1) передаточные отношения шарошек меняются в узких пределах и принимают дискретные значения, при которых значительная часть венцов имеет возможность работать след в след с образованием рейки;
2) хотя бы две шарошки, а при благоприятных условиях и все три, формируют на периферийной части забоя общую рейку.
|
|
|
Рис. 5.46. Вид периферийных зубьев, изношенных при работе по рейке на забое скважины
Рейкообразование на периферии скважины приводит не только к снижению эффективности разрушения забоя, но и к образованию на стенках скважины спиральных выступов, которые уменьшают диаметр скважины в свету и затрудняют фрезерование стенки периферийным вооружением при бурении с управлением кривизной скважины.
Наибольшее влияние рейкообразование оказывает на работу долот 2-го класса. Для обеспечения перекрытия периферийной части забоя периферийный венец третьей шарошки долота выполнен однорядным, а периферийные венцы первой и второй шарошек – двухрядными с шахматным размещением зубков во внешнем и внутреннем рядах (см. рис. 5.41 в). Эти венцы обрабатывают около 30 % наиболее труднобуримой части забоя скважины. Шаг зубков однорядного венца хотя и выполняется минимально возможным из условия крепления зубков в теле шарошки, но он все же больше шага из условия максимальной эффективности разрушения горной породы. Шаг зубков в двухрядных венцах существенно больше, чем в однорядном. Это способствует образованию устойчивой забойной рейки не только на периферийной, но и на предпериферийной части забоя.
|
|
|
В УГНТУ разработана программа, которая позволяет воспроизвести на экране дисплея движение венцов шарошек с заданными геометрическими и кинематическими параметрами и формирование ими профиля забоя. На рисунке 5.45 а на примере долота типа МЗ показаны наихудшие ситуации формирования забойной рейки. Позиция 1 – периферийные венцы всех трех шарошек формируют общую рейку у стенки скважины. Позиция 2 – внутренние ряды двухрядных венцов формируют рейку с числом выступов, не кратным трем. Позиция 3 – внутренние ряды двухрядных венцов формируют рейку с числом выступов, кратным трем.
1 4
2 5
3
Рис. 5.45. Формирование забоя вооружением шарошек с равномерным (а) и групповым (б) размещением зубков
Из рисунка 5.45 а следует, что вершины выступов разрушаются телом шарошки раздавливанием. Такое взаимодействие с забоем приводит не только к снижению скорости бурения, но и к весьма значительному износу тела шарошки, оголению и выпадению зубков.
|
|
|
Наиболее неблагоприятная ситуация возникает в случае, соответствующем позиции 3, когда на предпериферийном участке забоя формируются выступы с широкими вершинами, на которых зависают шарошки, и скорость бурения резко падает.
Наиболее радикальным способом борьбы с забойной рейкой является групповое координированное размещение вооружения на всех венцах, а в предпериферийных венцах (в случае долот 2-го класса) – с попарным размещением зубков (см. рис. 5.42).
На рисунке 5.45 б показано формирование забоя скважины периферийным и предпериферийным рядами зубков при их групповом размещении в венцах. Нетрудно видеть, что характер профиля забоя существенно изменился и выступы на забое не воздействуют на тело шарошки.
Рис. 5.46. Схема группового размещения зубьев в венцах 3-й шарошки долота типа М
Групповое размещение. Каждый венец разбит на две,три или четырегруппы. В пределах группы шаг элементов вооружения выполнен постоянным в соответствии с типоразмером долота, а между группами шаг увеличен не менее чем на 30 %. Пример группировки приведен на рисунке 5.46. Зубья периферийного и предпериферийного венцов размещены тремя
группами. Угловой шаг внутри группы равен 30, а между группами угло
вой шаг увеличен до 40. Центральный венец имеет всего одну группу, но в пределах группы между одной парой зубьев выполнен увеличенный шаг.
|
|
|
Задача борьбы с образованием спиральных выступов на стенках скважины решается при групповом размещении элементов вооружения в венцах в сочетании с установкой подрезных зубков (см. рис. 5.38 и 5.43).
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 899; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!