Удосконалення конструкцій породоруйнівного інструменту, оснащених полікристалічними алмазними різцями

Кунцяк, Я. В.

У процесі буріння нафтових і газових свердловин долота різального типу, оснащені полікристалічними алмазами різцями (ПАР), є більш ефективними в порівнянні з алмазними та тришарошковими, однак вони володіють підвищеною енергоємністю, що обмежує їх використання під час буріння гідравлічними вибійними двигунами. На базі аналітичного та експериментального методів досліджень на модельних і повнорозмірних конструкціях за стендових і промислових умов розроблено конструкції породоруйнівних інструментів різальної дії з пониженою енергоємністю буріння. За допомогою методів математичного моделювання проведено дослідження різних конструкцій різальної частини бурових доліт та визначено величини енергетичних параметрів роботи полікристалічних алмазних різців, розроблено технологічні засоби та методику експериментальних випробовувань. Розроблено математичну модель, що базується на взаємодії оснащення долота різальної дії з гірською породою під дією осьового навантаження і крутного моменту, де сила опору проникнення, що діє на елемент оснащення за різних глибин проникнення в гірську породу, виражається степеневою залежністю. На відміну від існуючих математичних моделей, які грунтуються на принципах забезпечення рівностійкого зношування різальної кромки лопаті по всій її геометричній довжині, розрахунки прогнозних енергетичних показників процесу буріння проводились для породоруйнівного інструменту загалом. На основі аналізу результатів прогнозних розрахунків встановлено, що долота з плоским дном різальної частини мають найвищі значення механічної швидкості буріння і найменші величини крутного моменту і питомої об'ємної роботи руйнування. Однак, породоруйнівний інструмент з таким профілем різальної частини має понижену зносостійкість внаслідок обмеженої площі для розміщення достатньої кількості оснащення, яке формує вибій свердловини. З метою перевірки теоретичних даних проведено експериментальні дослідження параметрів роботи доліт різальної дії з різними формами лопатей на гірських породах різної твердості. Одержано залежності енергетичних і динамічних параметрів буріння долотами з дослідними варіантами різальної частини від осьового навантаження й частоти обертання долота. Результати порівняння енергетичних характеристик роботи доліт різального типу свідчать, що під час буріння порід малої і середньої твердості вибійними двигунами доцільно використовувати породоруйнівні інструменти конструкції, що поєднують кругло-ступінчату і плоску форми різальної частини.


	Наукова періодика України		Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ