Министерство образования, науки и молодежной политики

Краснодарского края

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Краснодарского края

«Ахтырский техникум Профи-Альянс»

ОТКРЫТЫЙ УРОК

по теме: «Долота. Классификация долот»

по дисциплине: МДК 01.01.Технология бурения нефтяных и газовых скважин

для специальности: 21.02.02 «Бурение нефтяных и газовых скважин»

1

Цель урока:

- познавательная (ознакомление с основными типами долот, их различиям по

конструкции и назначению);

- развивающая (развитие у обучающихся интерес к выбранной специальности, к

истории развития нефтяной и газовой промышленности, истории бурения);

- воспитательная (воспитать у обучающихся любовь к выбранной специальности,

чувство ответственности за выполняемую работу).

Задачи урока:

–

ознакомить с основными типами долот, их различиям по конструкции и

назначением;

– прививать аккуратность, старательность, дисциплину;

– воспитывать уважение к выбранной профессии.

Оборудование: плакаты (типы долот, буровая установка, ГТН), макет буровой

установки, долота, видеофильм, приборы для измерения параметров.

Тип урока – комбинированный.

Методы ведения урока – лекция с элементами опроса.

Литература:

- Ю.В. Вадецкий «Бурение нефтяных и газовых скважин»;

- И.Х. Абрикосов, И.С. Гутман «Общая, нефтяная и нефтепромысловая геология».

ХОД УРОКА:

1. Организационный момент

Приветствие.

Проверка посещаемости учащихся.

2. Проверка знаний учащихся

Опрос учащихся по пройденной теме «Бурильная колонна»

а) Работа с карточками

Карточка №1

Перечислить основные части бурильной колонны.

Ответ: Основными частями бурильной колонны являются бурильные трубы,

утяжеленные бурильные трубы (УБТ), ведущая труба (квадратная штанга) и

детали, служащие для соединения между собой частей бурильной колонны, -

бурильные замки, муфты и переводники.

Карточка №2

Какие

типы

бурильных

труб

применяют

в

России

в

зависимости

от

конструктивного исполнения?

Ответ: В зависимости от конструктивного исполнения

и применяемого

материала в России используется следующие типы бурильных труб:

1) с высаженными внутрь концами и навинченными замками;

2) с высаженными наружу концами и навинченными замками;

2

3) с приваренными соединительными концами;

4) легкосплавные с облегченными замками.

Карточка №3

Перечислите основные размеры бурильных труб.

Ответ: Диаметр: 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140, 168мм; Толщина стенок: 7, 8, 9, 11.

Устный опрос:

1)

Каково назначение и конструкция УБТ?

Ответ:

УБТ применяют для создания осевой

нагрузки

на

долото

и

жесткости в нижней части бурильной колонны.

В процессе бурения бурильные трубы должны быть в растянутом состоянии,

так как в том случае, когда нагрузка «а долото создается только весом

бурильных труб, нижняя часть колонны будет находиться все время в

сжатом состоянии. В результате

этого происходят поломки труб и искривления скважины. Устанавливаются

УБТ над долотом или забойным двигателем. Общий вес их определяется

максимальными осевыми нагрузками на долото и должен быть на 25% больше

последних.

УБТ представляют собой толстостенные бурильные трубы и изготовляются

двух типов: гладкие по всей длине и с конусной проточкой для лучшего захвата

клиньями. Обычно длина их составляет от 6 до 12 м. В комплект УБТ входят

одна наддолотная труба с внутренней замковой резьбой на обоих концах и

несколько промежуточных, имеющих на одном конце внутреннюю замковую

резьбу, а на другом – наружную.

2)

Какие типы замков применяются для соединения бурильных труб?

Ответ: Применяются замки с широким проходным отверстием, для которых

принято обозначение - ЗШ; с нормальным проходным отверстием - ЗН; с

увеличенным

проходным

отверстием

-

ЗУ;

облегченные

замки

для

легкосплавных бурильных труб – ЗЛ.

3)

Почему верхний конец ведущей трубы имеет левую резьбу, а нижний -

правую?

Ответ: Чтобы при вращении ведущая труба не отвинчивалась

4)

Каково назначение переводников?

Ответ: Переводники предназначены для соединения частей бурильной колонны,

имеющей различные резьбы, а также для присоединения к бурильным трубам

различных инструментов

5) Какие нагрузки действуют на бурильную колонну при роторном бурении

и какие при бурении с забойными двигателями?

Ответ: В процессе бурения скважин забойными двигателями на бурильную

колонну действуют следующие усилия:

1) осевое усилие растяжения от собственного веса колонны;

2) осевое усилие сжатия, создаваемое частью веса колонны;

3) реактивный момент забойного двигателя, а также момент, необходимый

для периодического вращения колонны;

3

4) изгибающий момент, возникающий в результате работы в наклонных или

искривленных скважинах;

5) гидравлическое давление промывочной жидкости;

6) вибрационные нагрузки, действующие в нижней части колонны;

7) силы трения бурильной колонны о стенки скважины;

8) дополнительные осевые усилия, возникающие в процессе затяжки или

вследствие прихвата колонны.

При бурении скважин роторным способом бурильная колонна подвергается

действию

ряда

дополнительных

усилий:

а)

изгибающего

момента,

возникающего в результате действия центробежных сил в процессе вращения

колонны; б) крутящего момента, необходимого для вращения колонны; в)

колебаний, возникающих при вращении колонны.

6) Какие требования предъявляются при эксплуатации легкосплавных

бурильных труб?

Ответ: При проводке скважин с помощью легкосплавных бурильных труб (ЛБТ),

кроме указанных выше предъявляются следующие требования: запрещается

поворачивать ротором колонну ЛБТ, посаженную на клинья; применять

кислотные ванны для освобождения прихваченного инструмента и заряжать

машинные ключи на теле ЛБТ. Опрессовочное давление для легкосплавных труб

должно быть не ниже 300 кГ/см

2

, а время выдержки давления — 30 сек.

3. Изучение новой темы «Долота. Классификация долот»

1. Назначение долот.

2. Классификация долот:

а) по характеру воздействия на породу;

б) по назначению;

в) по конструкции;

г) по конструкции промывочных устройств;

д) по характеру разбуриваемых пород.

3. Маркировка долот.

Назначение долот.

Долото

является

рабочим

инструментом,

разрушающим

породу

и

осуществляющим углубление забоя в процессе бурения скважин.

Эффективность

разрушения

разнообразных

по

своим

физико-механическим

свойствам горных пород может быть достигнута при различном действии на них

зубьев долота. Одни породы лучше разрушаются от ударов или в результате

дробления, другие — под действием сдвига или резанья, третьи — вследствие

комбинации этих действий.

Классификация долот:

а) по характеру воздействия на породу

Для однородных твердых пород необходимы долота с большим дробящим

действием; для мягких однородных пород — долота с большим сдвигающе-

скалывающим действием и высокими острыми зубьями, а для твердых пород,

перемежающихся мягкими пропластками, следует применять долота не только с

дробящим действием, но и со сдвигающим.

б) по назначению

4

1) долота сплошного бурения — для углубления забоя по всей площади;

2) колонковые долота — для углубления забоя по кольцу с оставлением в центре

невыбуренного столбика (керна) породы, который в последующем извлекается на

поверхность;

3)

долота

специального

назначения,

используемые

для

различных

вспомогательных работ: разбуривания цементного камня в колонне, забуривания

(зарезки) второго наклонного ствола, исправления кривизны скважины, ловильных

работ, расширения отдельных интервалов ствола скважины и т. д.

в) по конструкции

По характеру действия на забой долота для сплошного бурения разделяются на три

основные группы:

1) шарошечные — дробящего и дробяще-скалывающего действия;

2) алмазные, фрезерные и перьевые, разрушающие народу истиранием, резаньем

или скоблением;

3) лопастные — скалывающие породу.

Трехшарошечное долото, применяемое для бурения скважин сплошным забоем,

представляет собой жесткую неразъемную конструкцию, состоящую из трех

сваренных секций.

Рисунок 1

На рис. 1 показана секция шарошечного долота. Каждая секция состоит из лапы 1,

на цапфе 2 которой смонтирована шарошка 3. Опора в данном долоте состоит из

трех подшипников: двух роликовых 4 и шарикового 5. Роликовые подшипники

служат для передачи на шарошки нагрузки, создаваемой весом колонны.

Шариковый подшипник воспринимает силы, действующие вдоль оси цапфы. Од-

новременно шариковый подшипник выполняет функцию замку. препятствуя

сползанию шарошки с цапфы лапы. При сборке шарики вводятся через

специальное отверстие А в цапфе 2 лапы, которое затем закрывается пальцем 6,

5

торец которого Ь снаружи заваривается. Собранные таким образом секции

сваривают

между

собой,

после

чего

на

ниппеле

долота

нарезают

присоединительную коническую замковую резьбу. Такие долота относятся к

группе А бескорпусных долот (рис. 2).

Долота больших размеров (более 350 мм) изготовляют с целым корпусом (рис. 11),

к которому приваривают с боков отдельные секции. Эти долота называют

корпусными (группа Б). Они имеют присоединительную муфтовую резьбу.

г) по конструкции промывочных устройств

Для выноса разрушенной породы, полной очистки от нее долота и забоя скважины

и охлаждения долота в корпусе имеются промывочные каналы, которые по

расположению и форме подразделяются на три вида:

1) одно круглое центральное отверстие, отверстия в форме треугольника или

трехгранной щели, через которые струя жидкости направлена на шарошки для

очистки зубцов;

2) цилиндрические отверстия, подающие струю жидкости между шарошками;

этот вид (боковая промывка) характеризуется гидромониторным эффектом

воздействия струи жидкости на забой скважины;

3)

долота

с

перечисленными

выше

промывочными

каналами,

имеющие

дополнительно в каждой секции отверстия для подвода

жидкости в опоры шарошек. По этим отверстиям жидкость попадает во

внутреннюю полость шарошек и препятствует попаданию в них шлама, охлаждает

цапфы и узлы качения, что улучшает условия работы опор и повышает их

стойкость.

6

Для мягких пород необходимо применять долота с крупными тонкими зубцами и

большим шагом, чтобы свести до минимума

забивание

их

выбуренными

частицами.

У

таких

долот

шарошки

самоочищающиеся, т. е. зубцы одной шарошки заходят в межвенцовые выемки

смежных шарошек, что позволяет обеспечить самоочищение шарошек и улучшить

вынос частиц выбуренной породы. Смещением осей шарошек вперед по движению

(т. е. ось шарошки не пересекается с осью долота) достигается скольжение зубцов

шарошек при их вращении. Таким образом, зубцы долота для мягких пород

стремятся срезать и сколоть породу на забое скважины; такое действие повышает

эффективность разбуривания этих пород.

При бурении крепких пород шарошки долота конструируются так, чтобы они

имели чистое качение по забою, т. е. без скольжения, так как последнее вызывает

износ зубцов. Зубцы этих долот мелкие с небольшим шагом, Это позволяет

применять большие осевые нагрузки, увеличить количество зубцов и получить

максимальную рабочую поверхность, необходимую для эффективного

бурения крепких пород и повышения проходки на долото.

д) по характеру разбуриваемых пород

В

зависимости

от

характера

разбуриваемых

пород

долота

изготовляются

следующих типов.

М — для мягких, легко разбуриваемых пород: гипса, глины, мела и др.

МС — для пластичных пород мягких и средней твердости: глинистых сланцев,

каменной соли, меловых отложений и т. п. Высота и шаг зубцов несколько меньше,

чем у долот типа М.

С — для хрупко-пластичных пород средней твердости: плотной глины, рыхлого

песчаника, мергеля и др. Зубцы шарошек также самоочищающегося типа.

СТ — для хрупко-пластичных пород средней твердости, перемежающихся с

твердыми пропластками: загипсованных песчаников, сильно заглинизированных

известняков и доломитов средней твердости и т. д. От долот типа С они

отличаются высотой и шагом зубцов, отсутствием смещения осей шарошек.

Т — для хрупко-пластичных твердых пород: доломитов, известняков и др.

Шарошки этих долот имеют мелкие зубцы и большие углы заострения,

несамоочищающиеся, оси их пересекаются в одной точке на оси долота.

ТК и ОТК — для хрупких твердых пород, перемежающихся с крепкими

пропластками. Эти долота отличаются тем, что шарошки их имеют часть зубцов

вставных из твердых сплавов, остальные — обычной формы.

К и ОК — для хрупких крепких абразивных пород: окремнелых абразивных

известняков и песчаников. Все зубцы шарошек этих

вставные из твердых сплавов.

3. Маркировка долот

Тип и размер долота можно определить по клейму, нанесенному на торце ниппеля

в долотах секционного типа, а в корпусных долотах — на корпусе в специальной

проточке. В клейме первая цифра указывает на конструктивную модель долота,

вторая— на букву завода-изготовителя, следующая цифра — размер долота и далее

буквами обозначен тип долота. Буква Г указывает, что долото струйное, буква Л,

7

что шарошки долота литые. Также на долоте клеймится его номер и дата выпуска с

завода.

Например,

клеймо

2Б9МСГ-№

637

— II

—95

означает:

долото

второй

конструктивной модели, изготовлено Бакинским заводом, № 9 (диаметром 214 мм),

для мягких и средних пород, струйное, за № 637, дата выпуска — февраль 1995 г.

4. Проверка домашнего задания «Сведения из истории бурения»

5. Закрепления нового материала

Диктант:

1)

Классификация долот по конструкции;

2)

Классификация долот по назначению;

3)

Классификация долот по характеру воздействия на горную породу;

4)

Что такое гидромониторный эффект?

6.

Домашнее задание:

Г.С. Абдрахманов «Бурение нефтяных и газовых

скважин» стр. 26 – 48.

7. Заключительная часть

За ответы на уроке учащиеся получают следующие оценки…

8. Рефлексия.

8