webdonsk.ruРемонт шарошечного долота своими руками
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 10.09.2024
Поиск резервов снижения себестоимости проводимых работ в нефтегазовой отрасли. Описание износа и изучение долота, отработавшего в скважине. Создание износостойких материалов, удовлетворяющих условиям работы опоры шарошки трехшарошечного долота на забое.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.01.2018 |
| Размер файла | 390,8 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Оренбургский Государственный Университет, г. Оренбург
Обзор методов восстановления шарошечных долот в рамках повышения уровня подготовки инженера-геолога
Рябинина О.Н., Халитова Э.Г., Фатхулина Р.Р.
На протяжении последних десятилетий в нашей стране возникли серьезные проблемы в кадровом обеспечении геологических исследований и геологоразведочных работ. Российская геологическая служба потеряла среднее поколение геологов, чей уровень подготовки превосходил нынешний.
Как результат - появление новой неподготовленной смены геологов, объем знаний, которых ограничен рамками основных специальных дисциплин. В то же время, развитие современной нефтегазовой отрасли предполагает способность инженера-геолога помимо выполнения своих непосредственных обязанностей (например, составление геологического разреза) еще и владение знаниями непосредственно о самом процессе бурения скважин и сопутствующих ему возможных проблемах и осложнениях. С этой целью повсеместно должна проводиться работа, направленная на разработку и поиск новых теоретических методов решения уже существующих на сегодня проблем.
Одной основных проблем, обусловленных высокой конкуренцией в нефтегазовой отрасли и сложностью самого процесса бурения, является поиск возможных резервов снижения себестоимости проводимых работ.
Для обеспечения безаварийной проводки скважин необходимо надежное оборудование, опытный персонал и достоверная информация о забое скважины.
Источником получения своевременной и точной информации о последнем служит описание износа и изучение долота, отработавшего в скважине. Описание износа включает в себя детальное изучение состояния вооружения и опор, что дает полную картину того, как была пробурена скважина. Насколько полно исчерпан потенциал долота? Какие изменения нужно внести перед очередным спуском инструмента?
Обычно описание применимо к следующим элементам:
· подшипник скольжения, карбид-вольфрамовые зубки и фрезерованные зубья;
· роликовый подшипник, карбид-вольфрамовые зубки и фрезерованные зубья;
· открытая опора (стандартный роликовый подшипник).
Такое описание и анализ результатов работы являются простыми видами работ, которые, однако, могут повысить эффективность бурения с одновременным снижением стоимости.
В связи с этим проводятся научно-исследовательские работы по созданию, выбору и промышленному опробованию износостойких материалов, удовлетворяющих условиям работы опоры шарошки трехшарошечного долота на забое. В данной работе рассмотрена теоретическая возможность восстановления отдельных частей бурового долота различными методами.
Институтом проблем материаловедения АН Украины на основе лабораторных и стендовых исследований большого числа различных износостойких пар трения и поисковых опытов по созданию материалов разработаны и рекомендованы для промышленного опробования новые подшипниковые композиционные материалы.
Результаты стендовых исследований показали, что долговечность подшипников из композиционных материалов возрастает в кратное число раз. Промышленную проверку эксплуатационных свойств пары трения, разработанной на основе композиционных материалов, проводили на опытных образцах долот. трехшарошечный долото шарошка скважина
Рисунок 1 Характерный износ вооружения шарошек долота
Опытные долота анализировали на износ отдельных элементов. В данном случае (рисунок 1) можно отметить, что вооружение долота работоспособно. Исключением является полный износ зубьев вершины и катастрофический износ зубьев третьего ряда (от вершины) первой шарошки. Этот тип износа обычно снижает механическую скорость проходки. Стачивание верхушек зубков выглядит как потеря одинаковой высоты по всей длине профиля зуба. Этот вид износа зависит от многих факторов, включая тип пород, вид твердосплавной наплавки и параметры бурения. Обычно стачивание верхушек зубков вызвано избыточной скоростью вращения инструмента.
Существенный износ (разрушение) зубьев выявлен также на третьем ряду от вершины третьей шарошки (рисунок 2). Из 16 зубьев сломаны 9, а остальные сколоты и сильно изношены. Данный тип износа имеет место в случаях, когда прочность породы на разрушение превышает этот показатель для вооружения. Другой причиной может являться наличие металла на забое.
В обоих указанных случаях требуется восстановление изношенных частей, так как вооружение остается работоспособным, но при этом его разрушающая способность снижается.
Рисунок 2 Слом зубков трехшарошечного долота
Композиционный антифрикционный материал, разработанный в Институте проблем материаловедения Академии наук Украины для этих целей, обладает высокой работоспособностью, но технология его изготовления относительно сложна и трудоемка.
Таким образом, требуется разработка эффективных методов получения антифрикционных износостойких материалов, в частности для опор скольжения шарошечных долот.
В представленной работе рассмотрена возможность использования электроразрядного спекания (ЭРС) для изготовления материалов этого класса, поскольку данный метод не требует применения специальных газовых сред и дорогостоящих флюсов.
Спекание производится при помощи пульсирующего электрического тока с частотой переменной составляющей 2-6 тыс. Гц, который пропускали через предварительно спрессованное и уплотненное изделие под давлением 3-8 Мн/м 2 на специальной установке. Спекали в течение короткого промежутка времени за счет интенсивного выделения большого количества тепла при ионных столкновениях в межчастичной среде и на поверхности частиц. Величина прикладываемого при этом давления определялась природой спекаемого объекта.
Для изготовления исследуемых материалов использовали порошок бронзы БрО10 с дисперсностью частиц 160 мкм, гранулы твердых сплавов - сормайта и стеллита, плакированных бронзой, в виде трех фракций - мелкой, средней и крупной. Содержание гранул твердых сплавов в материале составляло от 40 до 60%.
Для спекания материалов применяли матрицу, изготовленную из асбестоцемента. Пуансонами-электродами служила сталь 3Х2В8Ф, покрытая графитной смазкой. Трибометрические характеристики и износостойкость исследуемых материалов определяли при трении без смазки на машине трения М-22М, скоростях скольжения 0,75-6 м/с и ступенчатом нагружении по 0,1 МПа через промежутки времени, в течение которых стабилизируются температура и сила трения. В качестве контртел использовали ролики диаметром 40 мм, изготовленные из стали Р18 (HRС 60-62).
Механические и трибометрические свойства исследуемых материалов сравнивали со свойствами оловянной бронзы БрО10. Результаты исследования свидетельствуют о том, что изготовленные ЭРС материалы бронза - стеллит и бронза - сормайт обладают в 1,5-2 раза более высоким пределом прочности, чем бронза БрО10.
При испытаниях по определению трибометрических свойств преимущество бронзы-стеллита и бронзы-сормайта, изготовленных ЭРС, наиболее четко проявилось при повышенных скоростях скольжения - выше 4 м/с. Так, при скорости скольжения 6 м/с коэффициент трения и суммарный износ контртела, а также материала с наполнителями меньше, а несущая способность примерно вдвое больше, чем у бронзы БрОl0 (таблица 1).
Аннотация: Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способу извлечения твердосплавных зубков из отработанных шарошечных долот. Закрывают наружное тело шарошки теплоизолирующим материалом. Нагревают шарошку с запрессованными в нее твердосплавными зубками до температуры, превышающей температуру закалки материала шарошки. Затем осуществляют ее охлаждение в потоке охлаждающей жидкости. При этом нагрев шарошки осуществляют изнутри шарошки и поддерживают в процессе ее охлаждения. В результате упрощается способ извлечения твердосплавных зубков из шарошек буровых долот. 1 ил.
Основные результаты: Способ извлечения твердосплавных зубков из шарошек буровых долот, включающий нагрев шарошки с запрессованными в нее твердосплавными зубками до температуры, превышающей температуру закалки материала шарошки, затем охлаждение в потоке охлаждающей жидкости и сбор выпавших твердосплавных зубков, отличающийся тем, что перед нагревом наружное тело шарошки закрывают теплоизолирующим материалом, а нагрев осуществляют изнутри шарошки и поддерживают в процессе охлаждения шарошки с зубками.
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способу извлечения твердосплавных зубков из отработанных шарошечных долот.
Аналогом данного изобретения является способ [1], включающий снятие прессовых напряжений в соединительных отверстиях под зубки корпуса шарошки и воздействие на шарошку ударным импульсом за счет создания в находящемся во внутренней полости шарошки объема жидкости высоковольтного электрического импульсного разряда и возникновения в зоне его действия импульсных сверхвысоких гидравлических давлений, превышающих прессовые напряжения на зубки.
Недостаток аналога заключается в повышенной опасности реализации способа и необходимости использования сложных устройств для создания высоковольтных импульсов.
В качестве прототипа выбран способ [2], включающий нагрев шарошечных долот, ударное воздействие на них и сбор выпавших твердосплавных зубков, в котором с целью повешения степени извлечения твердосплавных зубков, нагрев шарошечных долот осуществляют до температуры, превышающей на 50-100°C температуру закалки материала шарошечных долот, а перед ударным воздействием нагретые шарошки охлаждают со скоростью 150-3000°C/с в потоке охлаждающей жидкости.
Недостаток прототипа заключается в сложности реализации данного способа.
Технический результат настоящего изобретения заключается в упрощении способа извлечения твердосплавных зубков из шарошек буровых долот.
Технический результат достигается тем, что нагревают шарошки с запрессованными в них твердосплавными зубками до температуры, превышающей температуру закалки материала шарошки, затем их охлаждают в потоке охлаждающей жидкости и производят сбор выпавших твердосплавных зубков, при этом перед нагревом наружное тело шарошки закрывают теплоизолирующим материалом, а нагрев осуществляют изнутри шарошки и поддерживают в процессе охлаждения шарошки с зубками.
Заявляемый способ осуществляется по следующим этапам.
Наружную часть шарошки с запрессованными зубками закрывают теплоизолирующим материалом. Теплоизоляция осуществляется, например, керамическими накладками, в которых проделаны отверстия под зубки или путем нанесения кистью теплоизолирующей обмазки на тело шарошки.
Производят охлаждение внешней поверхности шарошки закрытой теплоизолирующим материалом и запрессованных в нее зубков в потоке охлаждающей жидкости, например, воды. При этом в процессе охлаждения шарошки не прекращают ее нагрев изнутри. Это приводит к быстрому охлаждению зубков за счет высокой теплопроводности кобальта и замедленному охлаждению тела шарошки за счет его теплоизоляции. При этом зубок уменьшается в размерах при сохранении расширенного состояния отверстия в нагретом теле шарошки и сохранении высокого давлении нагретого сжатого воздуха, который выталкивает зубок из отверстия.
Собирают выпавшие зубки.
Пример. Брали шарошку с запрессованными твердосплавными зубками из отработанного трехшарошечного бурового долота диаметром 215,9 мм. Обработку шарошки согласно заявленному способу производили по схеме, показанной на фиг.1. Наружную часть шарошки закрыли керамическими накладками с отверстиями под зубки, изготовленными из оксида алюминия. Произвели нагрев шарошки в течение 10 минут в пламени газовой горелки направленном во внутреннюю полость шарошки. Затем, не выключая пламени горелки произвели охлаждение внешней поверхности шарошки потоком холодной воды (температура 15…20°C) под давлением 2 атм. После выпадения зубков из тела шарошки прекратили нагрев и охлаждение. Затем собрали выпавшие зубки. Процент извлеченных зубков составил 98%.
На фиг.1 показана схема извлечения твердосплавных зубков из шарошек буровых долот: 1 - шарошка, 2 - охладители, 3 - теплоизолирующий материал, 4 - твердосплавные зубки, 5 - нагреватель.
1. Патент РФ №2117131. Способ извлечения зубков из отработанных шарошечных долот / В.Д. Буткин, А.В. Гилев, В.Т. Чесноков, А.В. Реводько, Опубл. 10.08.1998.
2. А.с. №1250593. Способ извлечения твердосплавных зубков из отработанных шарошечных долот / В.М. Садовников, В.А. Юдин, Ю.П. Воробьев, В.И. Скребцов, Опубл. 15.08.1986, бюл. №30.
Способ извлечения твердосплавных зубков из шарошек буровых долот, включающий нагрев шарошки с запрессованными в нее твердосплавными зубками до температуры, превышающей температуру закалки материала шарошки, затем охлаждение в потоке охлаждающей жидкости и сбор выпавших твердосплавных зубков, отличающийся тем, что перед нагревом наружное тело шарошки закрывают теплоизолирующим материалом, а нагрев осуществляют изнутри шарошки и поддерживают в процессе охлаждения шарошки с зубками.
Примеры характерных видов износа шарошечных долот
ВС (поломка шарошек) (рис. 9.3). Случай, при котором одна иди более шарошек расколоты на две и более частей, но при этом большая часть сломанной шарошки остается на цапфе лапы.
ВТ (поломка зубьев)
ВТ (поломка зубьев) (рис. 9.4). В некоторых породах поломка зубьев является нормальным видом износа для долот с твердосплавным вооружением и не обязательно указывает на неправильный выбор долота или режима бурения.
BU (сальникообразование)
BU (сальникообразование) (рис. 9.5). Долото с сальником на шарошках характеризуется износом зубьев, вызванным проскальзыванием одной или нескольких шарошек вследствие забивания породы между ними.
СС (трещины в шарошке)
СС (трещины в шарошке) (рис. 9.6) . Трещины в шарошке являются началом процесса, ведущего к поломке или потере шарошки, и могут быть следствием многих причин.
CD (подклинка шарошек)
CD (подклинка шарошек) (рис. 9.7). Этот вид износа случается когда шарошки в процессе работы долота не вращаются, на что указывают плоские лыски на поверхности одной или нескольких шарошек.
CI (зацепление шарошек)
CI (зацепление шарошек) (рис. 9.8). Зацепление шарошек часто приводит к износу межвенцовых канавок и поломке зубьев и иногда ошибочно принимается за повреждение зубьев о породу.
CR (сработка внутренних венцов шарошек)
CR (сработка внутренних венцов шарошек) (рис. 9.9). И место, когда внутренние (вершинные) венцы шарошек изношены и (или) сломаны с образованием керна на забое скважины.
СТ (скол зубьев)
СТ (скол зубьев) (рис. 9.10). На долотах с твердосплавным вооружением скол зубков часто становится причиной последующей их поломки.
ER (эрозионный износ)
ER (эрозионный износ) (рис. 9.11). Гидроабразивная эрозия приводит к уменьшению толщины или полному износу тела шарошек. В долотах с твердосплавным вооружением это ведет к выпадению зубков.
FC (износ зубьев по высоте)
FC (износ зубьев по высоте) (рис. 9.12). Зубья могут изнашиваться на полную их высоту до самого тела шарошки.
НС (температурные трещины)
НС (температурные трещины) (рис. 9.13). Этот вид износа случается при перегреве зубков вследствие скольжения по породе и затем охлаждения их промывочной жидкостью в течение многих циклов.
JD (работа по металлу)
JD (работа по металлу) (рис. 9.14). Следы работы по металлу могут быть обнаружены в виде вмятин на любой поверхности долота.
LС (потеря шарошки)
LС (потеря шарошки) (рис. 9.15). Причин потери одной или более шарошек множество.
LN (потеря насадки)
LT (выпадение зубков)
LT (выпадение зубков) (рис. 9.17). Выпадение целиком твердосплавных зубков приводит к более серьезным повреждениям долота, чем поломки зубков.
ОС (эксцентричный износ)
ОС (эксцентричный износ) (рис. 9.18). Этот вид износа случается, когда геометрический центр долота и геометрический центр скважины не совпадают.
РВ (заклинка долота)
РВ (заклинка долота) (рис. 9.19). Заклинка долота вызывается его механической деформацией до диаметра меньше первоначального.
PN (закупорка насадки)
PN (закупорка насадки) (рис. 9.20). Этот вид износа не относится к износу вооружения, но представляет информацию о рейсе долота.
RG (скругление периферии)
RG (скругление периферии) (рис. 9.21). Этот вид износа характеризует скругление периферийных венцов шарошек долота без уменьшения его диаметра.
SD (повреждение козырька)
SD (повреждение козырька) (рис. 9.22). Повреждение козырька лапы может отличаться от повреждения металлом на забое и не относится к износу вооружения.
SS (самозатачивание зубьев)
SS (самозатачивание зубьев) (рис. 9.23). Этот вид износа характеризуется сохранением острых вершин зубьев.
TR (рейкообразование)
TR (рейкообразование) (рис. 9.24). Этот вид износа случается, когда зубья шарошек, подобно шестерне, образуют забойную рейку.
WO (промыв долота)
WO (промыв долота) (рис. 9.25). Промыв долота не служит характеристикой износа вооружения, но является важной информацией.
WT (изношенные зубки (зубья)
WT (изношенные зубки (зубья) (рис. 9.26). Это нормальная картина износа как твердосплавных зубков, так и фрезерованных зубьев.
NO (отсутствие износа)
NO (отсутствие износа). Этот код означает отсутствие признаков износа долота.
Брянскпромбурвод запись закреплена
Восстановление шарошечного долота. Заменены подшипники в рабочих лопастях.
Читайте также: