Принято считать что долото по вооружению отработала полностью если скорость проходки снизилась
Признаки отказа долот. Кодирование износа долот
Признаки отказа вооружения. Единого мнения, какой износ вооружения считать предельным, нет. Например, В.С. Федоров, рекомендовал считать, что вооружение долота первого класса имеет предельный износ, если хотя бы один венец изношен по высоте зубьев более, чем на 75 %, или у долот второго класса разрушено хотя бы в одном венце более 75 % зубков. На промыслах Тюмени принимают, что вооружение долота отработано полностью (на 100 %), если хотя бы один венец изношен или разрушен на 100 %.
Основным признаком изнашивания вооружения является снижение механической скорости бурения или интенсивности разрушения горной породы в процессе бурения. В качестве характеристики изменения интенсивности разрушения породы рассматривается отношение текущей механической скорости проходки к начальной. Принято считать, что долото по вооружению отработано полностью, если величина этого отношения 0,4…0,5. Время Тв, соответствующее конечной скорости, соответствует стойкости вооружения долота.
Информацию о состоянии опор долота во время бурения несет на себе изменение крутящего момента на долоте во времени. После достижения предельного износа какого-либо элемента опоры крутящий момент начинает возрастать. Увеличение крутящего момента на 30 % и более от номинального свидетельствует о том, что хотя бы одна шарошка не вращается, и является сигналом об отказе долота по опоре.
Изнашивание системы промывки,приводящее к отказу долота, характерно для гидромониторных долот. Основным признаком выхода из строя системы промывки долота в этом случае является резкое падение давления на выходе насоса. Это падение бурильщик фиксирует по показанию манометра на стояке. Причиной такого падения давления может быть разрушение гидромониторного узла и выпадение насадок.
Резкое повышение давления на стояке также может свидетельствовать о выходе из строя системы промывки долота в результате забивания промывочных отверстий насадок.
Общее правило: любое резкое изменение давления на стояке во время бурения является сигналом об отказе системы промывки скважины в целом. Необходимо прекратить бурение, поднять инструмент и выявить причину отказа, так как его причиной может быть не только отказ системы промывки долота.
Код для описания износа шарошечного долота.Информация о состоянии долота, поднятого из скважины, очень важна с точки зрения оценки его качества, соответствия разбуриваемым горным породам и, что самое главное, важна для корректирования технологии бурения последующим долотом.
Износ опоры оценивается по наибольшей «качке» торца одной из шарошек относительно оси цапфы, обозначается буквой П и цифрами 0, 1, 2, 3 и 4, которые соответственно отражают отсутствие износа, небольшой, средний, большой (предельный) износ опоры и ее разрушение.
В случаях нарушения герметизации опор НУ или АУ ставится буква У, а в скобках число шарошек с нарушенными уплотнениями.
В случае повреждения или разрушения гидромониторных узлов ставится буква Г, а в скобках количество разрушенных узлов, например, Г(2).
Уменьшение диаметра долота измеряется в мм. В записи ставится буква Д и далее цифра уменьшения диаметра в мм. Пример полной записи износа долота: В30С(10)РЦП2К(0)У(1)Г(2)Д3.
Схема измерения износа долота по диаметру приведена на рис. 7.6.
|
На долото 1 одевается кольцо-калибр 2 так, чтобы оно касалось двух шарошек в плоскости наибольшего диаметра, и измеряется наименьшее расстояние Y между кольцом и третьей шарошкой. Далее по формуле
DD = 
рассчитывается уменьшение диаметра долота DD. Полученная величина округляется до целых мм.
Аварийное состояние долот описывается следующим образом:
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Снижение механической скорости проходки обусловлено прежде всего образованием на поверхности забоя фильтрационной корки ( или слоя) из частиц твердой фазы. Такая корка резко уменьшает скорость фильтрации жидкой фазы из промывочного раствора в микрощели, образуемые долотом в породе и, следовательно, замедляет выравнивание давлений и устранение прижимающей частицу силы. Кроме того, для удаления выбуренных обломков с забоя необходимо еще преодолеть силы сцепления между частицами корки. [2]
Одной из причин снижения механической скорости проходки с увеличением глубины скважины является увеличение твердости пород, о чем говорилось в гл. [3]
Все это приводит к снижению механической скорости проходки алмазных долот и, как следствие, к недобору проходки за рейс в турбоалмазном бурении. [5]
Вследствие инертности ИБР по отношению к разбуриваемым породам было отмечено снижение механической скорости проходки по сравнению с соответствующим показателем при промывке глинистыми растворами. Проходка на долото была практически одинаковой. [8]
В другой своей работе В. С. Федоров рекомендует / р определять по величине снижения текущей механической скорости проходки Vi на определенную величину, устанавливаемую опытным путем. [9]
Однако снижение частоты вращения и при бурении неглубо-козалегающих пород невысокой пластичности и абразивности обусловливает кратное снижение механической скорости проходки по сравнению с высокооборотным бурением забойными двигателями. При проводке скважин относительно больших диаметров на малые и средние глубины это приводит и к более низким коммерческим скоростям бурения по сравнению с турбинным способом. [10]
Однако снижение частоты вращения и при бурении не-глубокозалегающих пород невысокой пластичности и абра-зивности обусловливает кратное снижение механической скорости проходки по сравнению с высокооборотным бурением забойными двигателями. При проводке скважин относительно больших диаметров на малые и средние глубины это приводит к более низким коммерческим скоростям бурения по сравнению с турбинным способом. [11]
Признаки отказа долот и коды для описания их износа
В процессе бурения наиболее интенсивному изнашиванию подвергаются вооружение, подшипники опоры и система промывки долота. При достижении предельного износа хотя бы одной из названных систем долото становится непригодным для дальнейшего бурения, т.е. наступает отказ долота (постепенный отказ). Наряду с постепенным изнашиванием нередко наблюдаются поломки отдельных элементов, которые могут привести к внезапной частичной или полной потере работоспособности долота (внезапный отказ).
Признаки отказа вооружения. Единого мнения,какой износ вооружения считать предельным, нет. Например, В. С. Федоров рекомендовал считать, что вооружение долота первого класса имеет предельный износ, если хотя бы один венец изношен по высоте зубьев более чем на 75 % или у долот второго класса разрушено хотя бы в одном венце более 75 % зубков. На промыслах Тюмени принимают, что вооружение долота отработано полностью (на 100 %), если хотя бы один венец изношен или разрушен на 100 %.
Основным признаком изнашивания вооружения является снижение механической скорости бурения. В качестве характеристики используют отношение текущей механической скорости проходки к начальной. Принято считать, что долото по вооружению отработано полностью, если величина этого отношения 0,4…0,5. Время Тв, соответствующее конечной скорости, согласуется со стойкостью вооружения долота.
Признаки отказа опоры. Информацию о состоянии опор долота вовремя бурения несет изменение крутящего момента на долоте во времени. После достижения предельного износа какого-либо элемента опоры крутящий момент начинает возрастать. Увеличение крутящего момента на 30 % и более от номинального свидетельствует о том, что по крайней мере одна шарошка не вращается, и является сигналом об отказе долота по опоре.
Признаки отказа системы промывки. Отказ системы промывки характерен для гидромониторных долот. Основным признаком выхода из строя системы промывки долота является резкое падение давления на выходе насоса. Это падение бурильщик фиксирует по показанию манометра на стояке. Причиной такого падения давления может быть разрушение гидромониторного узла и выпадение насадок.
Резкое повышение давления на стояке также может свидетельствовать о выходе из строя системы промывки долота в результате забивания промывочных отверстий насадок.
Общее правило: любое резкое изменение давления на стояке во время бурения является сигналом об отказе системы промывки скважины в целом. Необходимо прекратить бурение, поднять инструмент и выявить причину отказа, так как его причиной может быть не только отказ системы промывки долота.
Код для описания износа шарошечного долота в странах СНГ.
Информация о состоянии долота, поднятого из скважины, очень важна с точки зрения оценки его качества, соответствия разбуриваемым горным породам и, что самое главное, важна для корректировки технологии бурения последующим долотом.
Описанию износа вооружения предшествует буква В, далее идет износ зубьев по высоте зубьев наиболее изношенного венца в ¼ долях (знаменатель отбрасывается) для долот первого класса или в десятках процентов поврежденных зубков для долот второго класса. Например, В3 в первом случае означает, что вооружение изношено по высоте на 3/4 у долот первого класса, а В30 – что повреждено 30 % зубков у долот второго класса.
При наличии скола и слома зубьев добавляется буква С, а за ней в скобках – количество сломанных и сколотых элементов в процентах. При закруглении зубьев периферийных венцов со стороны обратного конуса (рис. 5.62) добавляется буква Р, а при зацеплении зубьев шарошек – буква Ц.
Рис. 5.62. Разрушение периферийного ряда и износ с закруглением со стороны обратного конуса шарошки (код износа В100Р)
Наример записи износа вооружения: В3С(10)РЦ – вооружение изношено по высоте на ¾, сколото и сломано 10 % вооружения, зубья периферийного венца скруглены, имело место зацепление отдельных венцов.
Износ опоры оценивается по наибольшей «качке» торца одной из шарошек относительно оси цапфы, обозначается буквой П и цифрами 0, 1, 2, 3 и 4, которые отражают соответственно: отсутствие износа, небольшой, средний, большой (предельный) износ опоры и ее разрушение.
П1 – «качка» торца для долот диаметром 139,7…244,5 мм – до 2 мм, для долот диаметром 269,9…490,0 мм – до 3 мм.
П2 – «качка» торца для долот диаметром 139,7…244,5 мм – до 4 мм, для долот диаметром 269,9…490,0 мм – до 5 мм.
П3 – «качка» торца для долот диаметром 139,7…244,5 мм – более 5 мм, для долот диаметром 269,9…490,0 мм – более 6–7 мм, козырьки лап изношены, значительный износ и разрушение части тел качения, имеется опасность их выпадения. Нарушена герметизация опор НУ и АУ.
П4 – опора разрушена: разрушение и поворот роликов, разрушение шариков, износ козырьков лап и выпадение тел качения, наличие лысок на шарошке, свидетельствующих о том, что в конце бурения она не вращалась (заклинивание шарошки). В последнем случае добавляется бу-ква К и в скобках цифра, показывающая число заклиненных шарошек.
В случаях нарушения герметизации опор НУ или АУ ставится буква У, а в скобках – число шарошек с нарушенными уплотнениями.
Пример записи износа опоры: П2К(0)У(1) – средний износ подшипников, заклиненных шарошек нет, одно уплотнение разрушено.
В случае повреждения или разрушения гидромониторных узлов ставится буква Г, а в скобках – количество разрушенных узлов, например Г(2).
Уменьшение диаметра долота измеряется в мм. В записи ставится буква Д и далее – цифра уменьшения диаметра в мм. Схема измерения износа трехшарошечного долота по диаметру приведена на рисунке 5.63.
Рис. 5.63. Измерение износа долота по диаметру
На долото 1 одевается кольцо-калибр 2 так, чтобы оно касалось двух шарошек в плоскости наибольшего диаметра, и измеряется наименьшее расстояние Y между кольцом и третьей шарошкой. Далее по формуле рассчитывается уменьшение диаметра долота D. Полученная величина округляется до целых мм. Пример полной записи износа долота:
DD = 
(5.41)
Аварийное состояние долот описывается следующим образом: Ав – долото поднято из скважины без вершин шарошек; Аш – долото поднято без шарошек; Ас – долото поднято без шарошек и нижних частей лап;
Ац – в скважине остались шарошки с цапфами.
Далее за обозначением в скобках указывается номер шарошки, например Ав(II) – сломалась и оставлена в скважине вершина второй шарошки.
Код для описания износа по системе Международной ассоциации буровых подрядчиков (МАБП). Описание износа породоразрушающихинструментов, принятое Международной ассоциацией буровых подрядчиков (IADC), выполняется в виде таблицы 5.17, в колонки которой вносятся условные обозначения (коды) величин преобладающего износа и его местоположения на долоте.
Описание износа долота
Коды износа вооружения
Рассмотрим запись износа на примере долота 215,9МСЗ-ГНУ R01, фотографии шарошки которого и необходимые для описания обозначения элементов приведены на рисунке 5.66.
Рисунок 5.64 – Условные обозначения при описании износа вооружения
При описании местоположения износа вооружения для колонки L таблицы 5.16 приняты следующие обозначения венцов (рядов):
N – венцы, размещенные у центрального основания конуса шарошки);
G – периферийное вооружение (венцы), находящееся в контакте со стенками скважины);
M – средние венцы (ряды), расположенные между венцами (рядами) «N» и «G»;
A – все ряды. Буква А ставится при равномерном износе вооружения шарошек по венцам).
Контурная часть лапы, закрывающая подшипники опоры и ее уплотнение, называется козырьком.
Колонки 1 и 2 таблицы 5.16 характеризуют долото. Колонки от 3 до 9 содержат описание его износа. Колонка 10 (R) содержит информацию о причине подъема долота.
Диаметр долота и его шифр записываются в клеймо на ниппеле, а при отсутствии клейма измеряется с помощью кольца-калибра. Нормальный ряд диаметров долот приведен в таблице 5.18. Эта таблица нужна для пе-ревода диаметра долота из дюймов в мм и обратно.
Виды износа делят на две группы:
1) наиболее распространенный, определяющий отказ породоразрушающего инструмента;
2) следующий по распространенности, но не определяющий отказ породоразрушающего инструмента (другой, не основной вид износа).
В колонку I записывается величина определяющего износа внутренних (не соприкасающихся со стенкой скважины) венцов (inner rows) долота.
Для описания состояния износа вооружения по высоте применяется линейная шкала кодов от 0 (вооружение не изношено) до 8 (вооружение изношено на 100 %). Величина износа определяется в восьмых долях от начальной высоты зуба. Принцип определения и значения кодов приведен на рисунке 5.65. Например, при отсутствии износа записывается цифра 0, при износе на 2/8 от начальной высоты зуба – цифра 2, при износе на всю высоту зуба – цифра 8.
Диаметры наиболее часто применяемых буровых долот
Рис. 5.65. Величины износа элементов вооружения 1-го класса и соответствующие им коды
Внутреннее вооружение (колонка I) имеет несколько венцов. Поэтому определяют средний износ по венцам. Например, на трехвенцовой шарошке (два венца внутренних и один периферийный) один внутренний венец изношен на 1/8, а другой – на 3/8 от начальной высоты зуба. Тогда средний износ
Цифра 2 заносится в таблицу износа в колонку I, как показано в таблице 5.17.
В колонку О записывается величина определяющего износа периферийных венцов (outer rows) долота, соприкасающихся со стенкой скважины.
Например, на периферийном венце 70 % зубков изношено на 4/8 от начальной высоты зуба, а 30 % сломаны до основания или выпали (износ 8/8). В этом случае износ определяют следующим образом:
I = 0,7·4 + 0,3·8 = 5,2 ≈ 5.
Цифра 5 заносится в таблицу износа в колонку О, как показано в таблице 5.17. Дробные значения износа округляются до целого числа.
В колонке D записывается двухбуквенный код характера износа илиотказа наиболее изношенной части вооружения. В рассматриваемом долоте наиболее изношены периферийные венцы. Характер износа – скол (СТ) зубков. Подробно обозначение других видов износа будет рассмотрено ниже.
В колонке L дается уточнение местоположения наиболее изношенного вооружения долота. В случае неравномерного износа по шарошкам в колонке L ставят цифры, обозначающие номера шарошек с наиболее изношенным вооружением.
В колонке В ставится код,характеризующий состояние опоры шаошек.
Для открытых опор долота использование ресурса определяется по величине радиального люфта в подшипнике (по размаху «качки» торца шарошки относительно козырька лапы). В качестве кода используются цифры от 0 до 8. Ноль – состояние опоры не отличается от состояния нового долота.
Предельная величина размаха «качки» торца шарошки, соответствующая ресурсу опоры, зависит от размера долота. Для долот диаметром о 215,9 мм включительно она составляет 5 мм. Соответствующую величину П можно подсчитать по формуле:
П = 
= 20Рк, %,
где Р к – измеренный размах качки шарошки, мм.
Для долот диаметром более 215,9 мм предельная величина размаха качки составляет 8 мм. Соответствующую величину П можно подсчитать по формуле
П = 
= 12,5Рк, %.
В таблице 5.19 приведены данные по назначению цифр кода в соответствии с использованным ресурсом опоры П.
Соответствие цифр кода использованному ресурсу П опоры
| Код | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| П, % | 0 | 12,5 | 25 | 37,5 | 50 | 62,5 | 75 | 87,5 | 100 |
В случаях, когда шарошка заклинена или потеряна, значение кода принимается равным 8.
В случае долот с герметизированными опорами оценивается только состояние системы смазки:
E – опора (уплотнение опоры) находится в работоспособном состоянии;
F – опора разгерметизирована (уплотнение разрушено), т.е. опора вышла из строя;
N – нет возможности определить состояние опоры долота.
У рассматриваемого долота герметизация опор не нарушена, поэтому
в таблице 5.17 проставлена буква Е.
Колонка G используется для описания уменьшения диаметра долота(износ по диаметру в 16-х долях дюйма). Буквой I обозначается отсутствие износа (износ находится в пределах допуска на диаметр долота). Нижний допуск равен нулю, а верхний допуск – от 1/32″ (+0,313 мм) до 3/32″ (+0,938 мм).
В таблице 5.20 приведены данные по назначению цифр кода по результатам замера износа долота по диаметру в мм.
Соответствие цифр кода износу долота по диаметру D
Схема измерения износа долота по диаметру приведена на рисунке 5.63. По таблице 5.20 находится ближайшее значение кода износа долота по диаметру.
Колонка О (другой, не основной вид износа) используется для записи кода в дополнение к записи в колонке D. При этом используются
те же двухбуквенные коды, что и для колонки D. В таблице 5.17 основной износ приведенного в качестве примера долота охарактеризован кодом СТ (износ зубков по высоте в результате скола зубков), но 30 % зубков было сломано. Поэтому в колонке О поставлен код ВТ (разрушение зубков).
Колонка R содержит информацию о причине подъема долота изскважины. Рассматриваемое долото было поднято из скважины из-за уменьшения механической скорости бурения более чем вдвое от начальной. Поэтому в этой колонке таблицы 5.17 проставлены буквы PR.
МАБП рекомендует следующие коды для описания причин прекращения бурения и подъема долота:
BHA – Change Bottom Hole Assembly (смена КНБК – компоновки низа бурильной колонны);
DMF – Downhole Motor Failure (отказ забойного двигателя); DSF – Drill String Failure (повреждение бурильной колонны);
DST – Drill Stem Testing (проведение испытаний скважины испытате-лем пластов);
DTF – Downhole Tool Failure (отказ скважинного инструмента);
LOG – Run Logs (проведение ГИС – геофизического исследования скважины);
RIG – Rig Repair (ремонт буровой установки);
CM – Core Point (проведение работ с отбора керна); DP – Drill Plug (разбуривание цементного стакана);
FM – Formation Change (смена геологической обстановки); HP – Hole Problems (проблемы в скважине);
HR – Hours (подъём по времени);
PP – Pump Pressure (изменения давления на стояке); PR – Penetration Rate (падение скорости бурения); TD – Total Depth ( достижение проектного забоя); TQ – Torque (рост крутящего момента);
TW – Twist Off (снижение веса на крюке);
WC – Weather Conditions (подъём по погодным условиям); WO – Washout Drillstring (размыв бурильного инструмента).
Дата добавления: 2019-02-22 ; просмотров: 1001 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Рациональная отработка долот. Признаки отказа долот
Мероприятия по рациональной отработке долот начинаются с момента поступления с завода изготовителя и заканчиваются осмотром состояния и описанием по коду износа долот. На долотной базе проводят осмотр и обмер долот и составляют ведомость результатов. В соответствии с заявкой технологической службы УБР (управления буровых работ) готовят комплект долот на всю скважину, который доставляют на буровую вместе с паспортами и ведомостью осмотра.
После достижения забоя проводят приработку долота в течение 25…
30 мин при роторном бурении, 15 мин при средних частотах вращения и 10…
15 мин при высокооборотном бурении. Осевая нагрузка при этом составляет около ¼ от допустимой по паспорту долота. Затем осевую нагрузку на долото плавно увеличивают до величины, соответствующей рабочему режиму.
Режим работы долота регламентируется режимно-технологической картой (РТК). В настоящее время наиболее распространенной является отработка долота в режиме максимальной механической скорости бурения в заданных РТК диапазонах изменения параметров режима работы долота.
В РТК задается интервал, в котором находится оптимальная нагрузка, а конкретная величина нагрузки устанавливается бурильщиком. Существует несколько методов. Рассмотрим поиск оптимальной нагрузки на долото ступенчатым изменением осевой нагрузки G (рис.6.4).
Последовательно, начиная от минимальной по РТК нагрузки, бурильщик ступенчато через 10…20 кН задает и поддерживает постоянную осевую нагрузку и замеряет время t бурения заданного короткого постоянного интервала, например, одного метра. Вначале время бурения такого интервала монотонно уменьшается, затем после перехода через оптимальную нагрузку темп уменьшения времени снижается, а при турбинном бурении время может начать расти. Для принятия решения проводят вспомогательные прямые 1 и 2, точку пересечения которых принимают в качестве оптимальной нагрузки Gопт. Для продолжения бурения в качестве рабочей Gр принимается осевая нагрузка, равная
В процессе отработки долота поиск оптимальной нагрузки повторяется несколько раз по мере износа инструмента или изменения условий бурения.
Прибурении недопустимы резкие изменения режима работы и повышенный уровень вибраций. При появлении сильных вибраций бурильщик обязан изменить в ту или иную сторону осевую нагрузку на долото при бурении забойными двигателями до величины, при которой вибрация снижается до нормальной, а при роторном бурении снижение вибрации может быть достигнуто соответствующим изменением частоты вращения ротора.
Для полного использования ресурса долот они отрабатываются до отказа одной из функциональных систем: вооружения, опоры или системы промывки. Признаком отказа вооружения долота является снижение механической скорости более чем вдвое от начальной. Признаком отказа опоры является устойчивое увеличение крутящего момента на долоте. Увеличение момента более чем на 30 % от номинального является сигналом к прекращению бурения и подъему долота. Любое резкое изменение давления на стояке свидетельствует о нарушениях в системе промывки скважины и также является сигналом к прекращению бурения. Появление хотя бы одного из признаков отказа является сигналом к прекращению бурения и подъему долота.
Время рациональной работы долота на забое может быть меньше времени его работы до отказа. Тогда это время определяется по моменту достижения максимума текущей рейсовой скорости или минимума стоимости проходки. Из-за монотонного снижения механической скорости проходки во времени, обусловленного износом вооружения долота, текущая рейсовая скорость сначала растет, достигает максимума, а затем снижается. Соответственно стоимость метра проходки сначала снижается, достигает минимума, а затем растет.
Своевременное фиксирование признаков отказа зависит от квалификации бурильщика, от глубины и сложности условий бурения. Незамеченный отказ может создать в скважине аварийную ситуацию. Поэтому для каждого инструмента задается предельное время его работы (время безотказной работы с заданной вероятностью). Бурение прекращают для смены породоразрушающего инструмента даже при отсутствии признаков отказа, если продолжительность бурения достигла предельно допустимой.