Типичные примеры износа трехшарошечных долот.

СЛОМ ШАРОШКИ (ВС).

Слом шарошки может быть вызван повышением хрупкости металла вследствие повышенного содержания сероводорода. Кроме того, может отломиться при ударе долота о башмак колонны при СПО или наращивании, либо при зацеплении другой шарошки из-за заклинивания подшипника. Наличие обломков на забое является возможной причиной повреждения остальных шарошек.

СЛОМ ЗУБЬЕВ (ВТ).

При бурении некоторых пород слом карбид-вольфрамовых зубков, например, отслаивание зубков, является нормальным и необязательно указывает неправильное использование долота или на трудности, возникшие в процессе бурения. Однако слом фрезерованных зубков не является нормальным типом износа, а указывает на неправильное использование долота, либо на проблемы в процессе бурения.

В случае с карбид-вольфрамовыми вставками, этот тип износа имеет место в случаях, когда прочность породы на разрушение превышает этот показатель для вооружения. В случае ненормально короткого во времени долбления, слом зубков может являться показателем ненормально высоких значений осевой нагрузки и(или) скорости вращения, либо неправильного применения долота и(или) необходимости применения наддолотного амортизатора. Слишком высокая осевая нагрузка вызывает слом зубков преимущественно на внутреннем и среднем рядах. Слишком высокая скорость вращения приводит к слому зубков на внешних рядах.

Кроме того, слом зубков может быть вызван наличием металла на забое, удара о башмак колонны или о забой, неправильной приработкой долота приводящей к формированию неправильного профиля забоя. Бурение пород, слишком твердых для данного типа долота, также приводит к слому зубков.

САЛЬНИК НА ДОЛОТЕ (BU).

Сальникообразование приводит к истиранию зубьев и вызвано тем, что налипание породы между шарошками препятствует их вращению. Это может быть ошибочно расценено как заклинивание подшипника. Однако, после очистки долота от налипшей породы выясняется, что состояние подшипников рабочее, что является типичным в случае образования сальника.

Образование сальника происходит вследствии недостаточной очистки забоя раствором, когда долото углубляется в разбуренную породу при остановке насосов или при бурении вязких пород.

РАСТРЕСКИВАНИЕ ШАРОШКИ (CC).

С точки зрения процесса бурения, к растрескиванию может привести наличие посторонних предметов на забое, удар долота о башмак колонны или о забой, или падение колонны. Кроме того, причиной может являться повышение хрупкости вследствие избытка сероводорода, эрозия матрицы шарошки или перегрев металла.

ИСТИРАНИЕ ЗАКЛИНЕННОЙ ШАРОШКИ (CD).

Этот тип износа является признаком того, что одна или несколько шарошек перестали вращаться в какой-то момент долбления. На этот факт указывает одна или несколько плоскостей истирания. Обычно истирание шарошки связано с отказом одного или нескольких подшипников, защемлением постороннего предмета между шарошками, механическим повреждением при СПО, либо образованием сальника.

ВЗАИМОЗАЦЕПЛЕНИЕ ШАРОШЕК (CI).

Перекрытие шарошек, которое может привести к нарезанию паза или слому зубков на другой шарошке, часто ошибочно относят к износу, вызванному контактом с породой. Слом зубков вследствие перекрытия шарошек не является свидетельством неправильного подбора долота.

Иногда причиной перекрытия шарошек является повреждение при СПО, расширка ствола уменьшенного диаметра с избыточной осевой нагрузкой, либо заклинивание подшипника одной или нескольких опор.

КЕРНЕНИЕ ДОЛОТА (CR).

Носовые ряды зубков данного долота разрушены «керном» породы, недобуренным предыдущим долотом.Это является единственной причиной, по которой происходит кернение долота.

При бурении очень мягких и мягких пород, с определенной долей аккуратности от оставленного керна можно избавиться, и бурение может быть продолжено без кернения следующего долота. В случае бурения средних и твердых пород, рекомендуется срезать керн и пробурить следующие 2-3 метра ствола. Затем, поднять долото и осмотреть его на предмет износа с целью определить необходимость дальнейшей очистки забоя.

Часто кернение долота происходит из-за слома носовой части одной или нескольких шарошек, или когда абразивность породы превосходит стойкость к износу центральных зубков (резцов).Кроме того, кернение долота имеет место в случае выпадения зубков вследствие эрозии матрицы, а так же в случае попадания на забой посторонних предметов, разрушающих центральные зубцы (резцы).

СКОЛ ЗУБКОВ (CT).

При бурении зубковыми долотами скол зубков нередко переходит в слом зубков. Скол зубков происходит только в том случае, если значительная часть их выступает над поверхностью матрицы. Возможной причиной скола зубков являются ударные нагрузки, вызванные экстремальными условиями долбления и(или) небольшим перекрытием шарошек. Обычно скол зубков не является показателем неправильного применения долота или параметров бурения.

ЭРОЗИЯ (ER).

В случае зубковых долот истирание материала матрицы шарошки приводит к выпадению зубков по причине уменьшения объема закрепленной части зубка. Кроме того, эрозия может быть признаком неудачного подбора гидравлических параметров.

Абразивные частицы могут разъедать матрицу шарошки вследствие недостаточной интенсивности очистки забоя. С другой стороны, чрезмерное увеличение скорости потока также может привести к эрозии. Помимо этого, эрозия может быть вызвана контактом абразивной породы с участками матрицы между зубками по причине трекинга зубков, эксцентрического износа либо слишком высокой осевой нагрузки.

ЗАТУПЛЕНИЕ ВЕРХУШЕК ЗУБЬЕВ (FC) (паша)

Этот тип износа обычно снижает мех. скорость проходки к концу долбления и является причиной подъема многих долот с фрезерованным зубом. Стачивание верхушек зубьев 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 зубьев вызвано недостаточной осевой нагрузкой и избыточной скоростью вращения при снижении угла искривления.

.

ТЕПЛОВОЙ ИЗНОС УПЛОТНЕНИЯ (SF).

Подшипник опоры может прийти в нерабочее состояние по причине теплового износа уплотнения. Термальное разрушение уплотнения является реакцией на время эксплуатации и температуру и может быть вызвано как умеренными температурами при долгом долблении, так и высокими температурами в короткие сроки.

ТЕПЛОВОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ ЗУБКОВ (HC).

Тепловое растрескивание имеет место, когда зубки испытывают циклический перегрев при трении о породу с последующим охлаждением раствором. Помимо этой причины, расширка скважины слегка уменьшенного диаметра при высоких скоростях вращения также может привести к тепловому растрескиванию. Исходя из этого использование забойного двигателя для расширения ствола в практике бурения принято считать неправильным.

МЕТАЛЛ НА ЗАБОЕ (JD).

Этот факт может быть установлен по наличию отметок на любой части долота. Глубокие борозды на козырьке долота принято считать возникшим вследствие саморазрушения долота. Сильная эрозия матрицы шарошки вокруг зубков внешнего ряда позволяет предположить, почему происходит выпадение зубков целиком. Отмечается наличие концентрических царапин, нанесенных абразивным пропластком пород. В некоторых случаях рекомендуется очистка забоя от посторонних предметов перед возобновлением буровых работ.

Обычно металл (и причиненный им ущерб) попадают в скважину с поверхности, с колонны бурильных труб (например, части пилотных расширителей или центраторов), являются остатками предыдущего либо частями данного долота.

ПОТЕРЯ ШАРОШКИ (LC).

Шарошка может быть потеряна по нескольким причинам. С некоторыми исключениями, потерянная шарошка должна быть поднята с забоя перед восстановлением бурения. Падение колонны бурильных труб на забой, отказ подшипника, а так же повышение хрупкости материала вследствие присутствия сероводорода также может привести к потере шарошки.

ПОТЕРЯ НАСАДКИ (LN).

Данная характеристика является немаловажной для описания долбления данным долотом. Потеря насадки приводит к падению давления, что вызывает необходимость подъема долота на поверхность. Кроме того, выпавшая насадка засоряет забой.

Иногда причиной выпадения насадки является ее неправильная установка, неправильный подбор насадки или ее характеристик, или механическое либо эрозийное разрушение насадки и (или) ее гнезда.

ВЫПАДЕНИЕ ЗУБКОВ (LT).

Выпадение зубков возможно вследствие эрозии матрицы. Потеря зубков предваряется их проворачиванием в посадочных гнездах. Помимо эрозии матрицы, к потере зубков также приводит наличие трещин (в том числе вызванных повышением хрупкости материала матрицы вследствие присутствия сероводорода) в теле шарошки, результирующееся в ослаблении посадки зубков.

ЭКСЦЕНТРИЧНЫЙ ИЗНОС (OC).

Является результатом несовпадения осей долота и скважины. Приводит к разбуриванию скважины увеличенного диаметра.

Эксцентричный износ диагностируется либо износом матрицы шарошки между рядами зубков, либо большим износом по внешнему диаметру одной из шарошек, либо падением мех. скорости проходки. Эксцентричный износ может привести к большему снижению мех. скорости, чем трекинг.

Причинами эксцентрического износа могут являться: смена литологии с хрупкой на пластичную, неправильная центровка при кривлении, неправильно подобранная осевая нагрузка (либо тип долота),или когда гидростатическое давление значительно превышает давление пласта. Эксцентрического износа можно избежать путем смены типа долота, что приводит к смене профиля забоя.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ПРИ СПО (PB).

Причинами этого вида повреждений может являться спуск в ствол уменьшенного диаметра, спуск трехшарошечного долота в скважину, до этого бурившуюся долотом с неподвижными резцами, спуск долота в обсадную колонну без должного допуска по диаметру, или повреждение долота при наворачивании на КНБК. Механические повреждения приводят к слому и сколу зубков, перекрытию шарошек, истиранию шарошек и другим видам износа вооружения.

ИЗНОС ЗУБКОВ (WT).

Этот вид износа является нормальным как для карбид-вольфрамового, так и для фрезерованного вооружения.При упоминании характеристики WT в случае долот с фрезерованным зубом рекомендуется обозначить само-затачивание (SS) либо стачивание верхушек (FC) зубков.

ТРЕКИНГ (TR).

Одним из признаков трекинга является стачивание верхушек зубков внешнего и внутреннего рядов, что указывает на их высокую скорость вращения. Еще одним показатель – когтеобразный износ зубков в ряду, где наблюдается их самозатачивание.

Долото, испытывающее трекинг, разбуривает скважину до калибра всеми тремя шарошками. Трекинг является результатом процесса внедрения зубков в породу забоя подобно шестеренке; износ зубков на таком долоте имеет место как на ведущей, так и на ведомой стороне. Матрица шарошки изнашивается в промежутках между зубками одного ряда.

Часто трекинга можно избежать путем применения долота, предназначенного для более мягких пород, либо, при возможности, снижением гидростатического давления. Трекинг может вызываться изменением литологической ситуации от хрупких к мягким породам, а также при слишком высоких гидростатических давлениях по сравнением с давлением пласта.

ПРОМЫВ (СВАРНОГО ШВА) ИНСТРУМЕНТА (WO).

Промыв инструмента может случиться в любой момент долбления. Если сварные швы пористые либо незаконченные, долото начнет промываться с самого начала циркуляции. Часто безукоризненные швы начинают расходиться вследствие удара о забой или края при наращивании.

При появлении трещины поток раствора устремляется в нее, и промыв прогрессирует довольно быстро. Промыв, вызванный гармоническими колебаниями буровой колонны, происходит, когда долото находится на забое довольно долго и ясно, что шов был хорошо заизолирован при изготовлении долота.

ИЗНОС УПЛОТНЕНИЯ (SF).

Возможно истирание уплотнения частицами твердой фазы бурового раствора.

Применение системы описания к разным видам износа

Наилучшим путем осознания преимуществ, заключенных в системе описания износа долот, является приведение нескольких практических примеров с трехшарошечными долотами. Ниже приведено три примера такого описания.

Необходимо запомнить, что в случаях правильное описание износа долота может являться далеко не единственным. Это может произойти, когда возникает спорный вопрос по поводу преобладающего вида износа вооружения, или по поводу типа вторичного износа.

Описание износа долота №1

Износ данного долота описывается как (7, 1, ВТ, М, Е, I, WT, PR)

Долото выглядит изношенным в процессе бурения пород тверже предела, на который это долото было рассчитано. На этот факт указывает сильный износ зубков внутреннего ряда, а также подъем по причине падения мех.скорости проходки, вызванного сломом зубков при бурении в слишком твердых для данного долота пород. Слишком высокая осевая нагрузка на долото также может привести к подобному внешнему виду долота после подъема.

Правильным подбор долота был в случае, если долбление продолжалось не слишком долго, и при этом отсутствуют второстепенные характеристики износа, состояние уплотнения рабочее, и долото не изношено по калибру. Однако, если долбление продолжалось по времени меньше ожидаемого, подбор долота был ошибочным. Долото могло быть слишком «мягким» для данного типа пород, либо осевая нагрузка превышала допустимые значения.

Описание износа долота №2

Отработка данного долота описывается как (5, 8, WT, A, 3, 2, FC, HRS)

Это описание износа характеризует правильный подбор и применение долота. Больший износ зубков внешних рядов по сравнению с зубками внутренних рядов не так уж важен, и указывает на правильный подбор осевой нагрузки и скорости вращения долота. Износ зубков является нормальным для твердых типов долот с карбид-вольфрамовым вооружением, в отличие от скола или слома зубков, указывающих на избыточную осевую нагрузку или скорость вращения.

До момента подъема бурение долотом продолжалось, на что указывает причина подъема по времени (HR). Однако долото слегка изношено по внешнему диаметру (2/16 дюйма), и потеря калибра скважиной могла пойти достаточно быстро, если бурение и далее продолжалось бы этим долотом. Этот факт продолжает правильность решения о подъёме долота по времени.

В случае подшипников с воздушной продувкой, характеристика «3» является показателем удовлетворительного ресурса, остающегося в наличии у данного долота. Поскольку данное долото является самым твердым в своем технологическом ряду и описанием подтверждена нерентабельность использования более «мягкого» долота, подбор долота был осуществлен правильно.

Описание износа долота №3

Отработка данного долота описывается как (0, 0, NO, A, E, I, LN, PP)

Поскольку признаки износа вооружения отсутствуют, характеристики 0, 0, NO, A используются для описания самого вооружения. Если долото с такими характеристиками износа использовалось в течение долгого времени, это указывает на то, что более мягкое долото – возможно с фрезерованным вооружением, - было бы правильнее использовать для бурения этого интервала. Если долбление было чрезмерно коротким, это означает неправильность подбора или установки насадки. Если причина в этом, то другой информации, касательно правильного (или неправильного) подбора долота получить не удастся.

Дата добавления: 2015-08-03