Їх діаметр повинен бути рівний номінальному діаметру долота.

Найбільш економічні калібратори із змінними робочими елементами. При бурінні із вибійними двигунами їх розташовують безпосередньо над долотом на валу вибійного двигуна, а при роторному бурінні - між долотом і наддолотною трубою.

► Стабілізатор — опорно-центруючий інструмент, який призначений для стабілізації на­прямку стовбура свердловини (направляючої ділянки бурильної колони) шляхом обмеження стріли прогинання труб, особливо за наявності каверн, гасіння поперечних (частково подовжніх і крутильних) вібрацій бурильного інструменту на контактах його з глинистою кіркою.

Стабілізатори встановлюються у нижній частині бури­льної колони або над калібратором. Довжина стабілізаторів перевищує 50 діаметрів долота, але не більше 12 м.

Стабілізатори (рис. 5.37) конструктивно аналогічні центраторам, і всі вимоги, що пред'являються до останніх, залишаються в силі і для стабілізаторів.

Вживані в даний час стабілізатори мають різну геометричну форму, розміри і конструкцію і можуть бути класифіковані за цими ознаками наступним чином:

• з цілісними лопатями (застосовують переважно при бурінні в твердих породах (рис. 5.37,а,в);

• із змінними лопатями (застосовують при бурінні дуже твердих і абразивних порід, рис. 5.37,б);

• з привареними лопатями (застосовують при бурінні м'яких порід).

Поверхні лопатей стабілізаторів обов'язково армують твердим сплавом.

Простими типами стабілізаторів є також і маховики, що встановлюються над долотом, які при бурінні із вибійними двигунами можуть встановлюватися на нижньому або верхньому кінці їх валу, а також ОБТ квадратного перетину (рис. 5.37,г), із спіральними канавками і лисками та ін.

в г

Рисунок 5.37 − Схеми стабілізуючих інструментів

Слід зазначити, що калібратори і стабілізатори одночасно виконують і роль центраторів. Взагалі, ділення їх слід розглядати значною мірою як умовне. Так, калібратори і деякі типи центраторів є одночасно хорошими стабілізаторами низу бурильної колони. Часто в технічній літературі не роблять відмінності між калібраторами і стабілізаторами, називаючи ці пристрої калібраторами-стабілізаторами. Проте властиві тільки даному технічному пристрою специфічні функції і особливості їх геометрії і розмірів дозволяють проводити достатньо чітку і доцільну класифікацію. Крім вищеперелічених, загальними для всіх пристроїв вимогами є мінімальність гідравлічних втрат в процесі буріння і СПО.

Так як за конструкцією калібратори, центратори і стабілізатори відрізняються не істотно, то через це у США, Канаді та інших зарубіжних країнах всі ОЦЕ називають стабілізаторами.

У зарубіжній практиці використовуються різні за конструктивним виконанням стабілі­затори, їх проектуванням та виготовленням займається понад 20 фірм, які переважно є аме­риканськими. Це, зокрема, фірми «Drilco Industrial, inc.», «Security», «Norton Christensen, inc.», «Reed Tool» та ін. У широкому асортименті стабілізатори випускають також французькі фірми SMFI та «Drillstar Industries», а також японські та англійські.

Лопатеві і муфтові стабілізатори (рис. 5.38,а—в) ефективні при бурінні в м'яких породах. Стабілізатори з гумовою муфтою (рис. 5.38,г), яка під час буріння не обертається, а корпус обертається разом із бурильною колоною, використовуються для запобігання розширення сто­вбура при бурінні і для захисту ОБТ від зносу внаслідок контакту зі стінками свердловини.

б

в

  Рисунок 5.38 − Схеми стабілізаторів (за H.Rabia): а—суцільні фрезеровані з похилими (зліва) і спіральними (справа) лопатями; б— муфтові зі сталевим корпусом (зліва) і змінною муфтою (справа); в—муфтові з поліпшеною гідравлічною характеристикою (справа у зібраному вигляді); г—з гумовою муфтою

Крім вище перелічених опорно-центруючих елементів в бурильну колону можуть бути включені: розширювачі, амортизатори, зворотні клапани та ін.

Конструкції розширювачів розглянуто в розділі 4.

Амортизатори. Робота долота на вибої свердловини при обертовому бурінні викликає вібрації бурильного інструменту, які негативно впливають на довговічність і надійність його роботи та в кінцевому підсумку на техніко-економічні показники буріння. Особливо інтенсивні коливання виникає при розбурюванні твердих і міцних гірських порід шарошковими долотами. Для захисту бурильного інструменту від вібрацій застосовують бурові амортизатори, які знижують амплітуду динамічних (вібраційних і ударних) осьових і моментних навантажень, а також зменшують поперечні сили, що виникають в процесі буріння.

Перші конструкції віброзахисних пристроїв були створені у США в 50-х роках XX століття. На даний час відомі десятки конструкцій віброзахисних пристроїв.

Але ніякий амортизатор не здатний повністю виключити динамічні навантаження. Тому повинно йтися про зниження їх до таких величин, які не представляють небезпеки для цілісності будь якого з елементів бурильної колони, включаючи і бурове долото, що є основним джерелом коливань. Більше того, повністю гасити динамічні навантаження було б навіть нераціонально. Як показала практика буріння, завжди доцільно підтримувати осьові динамічні навантаження на деякому, оптимальному рівні, що забезпечує інтенсивніше руйнування породи і вищі швидкості буріння. У цьому специфічна особливість вибійних амортизаторів на відміну від амортизаторів, що застосовуються в інших галузях техніки.

Відзначимо, що в технічній літературі можна зустріти безліч інших назв цього або близьких до нього технічних пристроїв: віброгасник, демпфер, відбивач, регулятор коливань і т.д..

При використанні амортизаторів:

• підвищується стійкість долота, середня механічна швидкість за довбання збільшується на 5... 10%, а проходка на долото на 10-50%;

• знижуються амплітуда вібрацій, перевантажувальні і втомні поломки бурильної колони і долота, кількість пошкоджень елементів наземного устаткування, яке реагує на коливання бурильних труб;

Розширюється діапазон стійкої роботи, підвищується сприйняття до осьового навантаження, знижується ступінь нерівномірності обертання валу, скорочуються втомні поломки деталей вибійного двигуна.

Відмічені позитивні ефекти є результатом зниження динамічних навантажень, особливо їх пікових значень, на долото, вибійний двигун, бурильну колону і інші елементи бурового устаткування.

► Буровий амортизатор — це пристрій з податливим елементом, який забезпечує передачу осьового навантаження і обертового моменту на долото та поглинання вібрацій і ударів. Конструкція амортизатора включає корпус і внутрішній вал (шпиндель, шток), які рухаються один відносно другого і розділені пружним елементом, що має значну податливість і здатний служити механічним фільтром частот.

У процесі роботи пружний елемент забезпечує передачу осьового навантаження на долото та сприймає реакцію вибою. Роботоздатність пружного елемента визначається рівнем напружень та параметрами навколишнього середовища.

Основною характеристикою пружного елемента є його жорсткість. Чим менша жорсткість пружного елемента, тим менша динамічна складова осьового навантаження.

Для ефективності роботи амортизатор повинен бути достатньо чутливим до гасіння невеликих осьових переміщень і коливань навантаження, мати досить великий статичний прогин (76—102 мм) і довжину ходу. Пружний елемент повинен також мати високу стійкість до циклічних навантажень, дії температури і середовища.

Наддолотний амортизатор може застосовуватися при бурінні нафтових і газових свердловин роторним способом і вибійними двигунами. Оптимальне місце установки амортизатора - 25-50 м від долота при бурінні із вибійними двигунами і 100-150 м - при роторному бурінні.

При бурінні із вибійними двигунами інколи амортизатор встановлюється безпосередньо над долотом на валі вибійного двигуна.

За принципом роботи бурові амортизатори Р.А. Ганджумян розділяє на:

• амортизатори ударної дії (з вільно рухомою та інерційною масою);

• амортизатори механічної дії (з гумовими еластометалевими і металевими пружними елементами);

• амортизатори гідравлічної дії;

Дата добавления: 2015-07-20