ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПОКАЗАТЕЛЬ НАДЕЖНОСТИ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

АННОТАЦИЯ

Целью данной статьи является обобщение факторов, влияющих на надежность породоразрушающего инструмента (ПРИ).

Ключевые слова: ПРИ, долото, анализ, надежность.

Основные требования, предъявляемые к долотам, - это обеспечение наибольшей проходки и достижение высокой механической скорости бурения.

Технико-экономические показатели проводки скважины и их качество за­висят от работоспособности, совершенства конструкции, соответствия разбури­ваемым породам, эффективности отработки долота.

Вряд ли можно найти более тяжелые условия работы долота и инструмента другого назначения, чем условия их работы на забое скважины. Достаточно уточнить, что буровые долота шарошечного типа, имея различный диаметр от 46 до 508 мм, функционируют при осевой нагрузке на них от 2 до 80 кН, при частоте вращения в пределах 0,7 - 20 с^-1 в абразивной среде.

Также не стоит забывать о том, что долота работают в условиях высокой цикличности и динамичности приложения нагрузки, у шарошечных долот коэффициент динамичности к_д варьируется в пределах 1,3 - 1,5.

Помимо всего вышеуказанного на них также действует высокое гидростатическое и гидродинамическое давление от 70 МПа и более. Крутящий момент, подаваемый на долото, может достигать 2500 Н • м, а скорость прохождения буровой жидкости через сопла составляет 50-100 м/с и более

Будет ли долото работать эффективно во многом зависит от правильности выбора его типа и конструкции, которые должны соответствовать геологофизическим характеристикам разбуриваемых пород. Экспериментально установлено, что породы мягкой и средней твердости более эффектно разрушаются шарошками с фрезерованными зубьями. При бурении абразивных и крепких пород предпочтительней использовать шарошки с твердосплавным зубковым вооружением. Рекомендации по применению твердого сплава в зубках шарошек приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Коэффициент крепости породы по шкале Протодъяконова

К составным элементам бурового долота предъявляются повышенные требования надежности, что обусловлено достаточно сложными условиями его работы. Такими условиями являются повышенная температура рабочей среды и её агрессивность, гидростатические нагрузки, динамические нагрузки.

Каждый тип долота имеет свои конструктивные особенности и требования к составным элементам. Выбор правильного типа вооружения и подходящей структурной схемы расположения зубьев во многом определяет длительность службы долота.

Одна из наиболее распространенных причин выхода бурового инструмента из строя является выпадение твердого сплава и разрушение вооружения. На ри­сунке 1 представлены фрагменты поломки и вырыва зубьев.

Решением данной проблемы является обеспечение в соединении требуемый натяг, численное значение которого определяется в зависимости от типа разбуриваемой породы. Если выбрать недостаточный натяг на сопрягаемых по­верхностях будет наблюдаться малое контактное давление, следствием этого является уменьшение значения нагрузочной способности соединения, и как ре­зультат повышение вероятности вырова зубьев.

Рисунок 1. Фрагменты поломки и вырыва зубьев из отверстий корпуса шарошки

С другой стороны, чересчур высокий натяг может привести к поломке зубьев или образованию в них трещин, из-за необходимости увеличения силы запрессовки зубьев.

При оценке качества соединений с натягом уровень качества определяется по формуле 1:

где IТN - допуск натяга (IТN = N_max - N_j );

      N_j - действительное значение натяга в j- м соединении;

      N_min - минимальное (по чертежу) значение натяга;

      N_max - максимальное (по чертежу) значение натяга.

Использование данной зависимости позволяет рассчитать значение натяга, обеспечивающего требуемое качество соединения. И решение данной проблемы позволить повысить характеристики надежности долота еще до его непосред­ственного использования на производстве.

Список литературы:

1. Айзуппе, Э.А. Определение параметров модели бурения по промысловым данным [Текст]: научная статья / Э. А. Айзуппе. - Москва: Бурение и нефть, 2006. - № 11. - C. 26.
2. Кулябин, Г. А. К совершенствованию конструкций элементов буровых долот и повышению эффективности углубления скважин [Текст]: научная статья / Г.А. Кулябин, В. В. Долгушин, И. А. Наумов, М. М. Касимов. - Тюмень: Известия вузов. Нефть и газ, 2007. - № 7 . - С. 24-29.
3. Потапов О.А., Потапов А.Г. Определение эффективного времени работы долота // НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.2000. № 8-9. С.8-11.
4. Пяльченков, В. А. К оценке долговечности подшипников опоры шарошечного долота [Электронный ресурс] / В. А. Пяльченков. // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6.