Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

Рис. 4.32. Механический раздвижной расширитель «Союз-шахтоосушение»:

а - транспортное положение; б - рабочее положение

лопасти 7 выполнена с выступом, который через окно в корпусе 1 взаимодействует с подвижным штоком 4.

Предлагается следующая последовательность технологических операций с использованием механического расширителя треста «Союзшахтоосушение». Скважину закрепляют до кровли продуктивного пласта обсадной колонной, которую цементируют. В скважину спускают долото, которым разбуривают цементный

стакан и породы кровли пласта на несколько метров ниже башмака обсадной колонны. После подъема долота в скважину спускают механический расширитель при спуске.

Под действием веса корпуса расширителя породоразрушаю-щие лопасти не выдвигаются и остаются в транспортном положении. При достижении установленным ниже расширителя долотом забоя, осевая нагрузка от веса бурильной колонны передается на шток, который смещается относительно корпуса вниз. В процессе перемещения нижний торец подвижного штока взаимодействует с верхней гранью породоразрушающей лопасти, на которую передает вращательный момент, способствующий ее выдвижению. Расширитель забуривают при вращении инструмента. Вращательный момент на породоразрушаюшие лопасти передается через шток, втулку с шестигранным отверстием, и затем на корпус расширителя.

Для осуществления забурки достаточно немного внедрить лопасти в породу, после чего они под действием осевого усилия выдвигаются до упора с максимальным выходом. С момента полного выхода породоразрушающих органов расширение осуществляется заданным диаметром, соответствующим диаметру инструмента в рабочем положении. При достижении расширителем нижней границы продуктивного интервала инструмент приподнимают, а породоразрушающие лопасти под действием веса снаряда удаляются в корпус и приводят его в транспортное положение. Расширитель извлекают из скважины, а приемную часть оборудуют по заданной технологии.

Внедрение расширителя на объектах треста «Союзшахтоосу-шение» показало эффективность новой конструкции. Однако при бурении разрезов, характеризующихся чередованием рыхлых, слабосцементированных пород с более твердыми пропластками, породоразрушающие лопасти изнашивались и ломались в опасном сечении у корпуса. Повышенный износ лопастей объясняется слишком большим выходом породоразрушающих органов из корпуса расширителя и недостаточной их армировкой твердым сплавом.

Предложенную конструкцию механического расширителя рекомендуется использовать при обратной циркуляции промывочной жидкости, что позволит улучшить вынос шлама при больших диаметрах расширения. Разбуренная порода с разрушаемого забоя уносится через кольцевое пространство скважины вниз к долоту, а затем через внутреннюю полость расширителя и бурильную колонну с восходящим потоком на поверхность. Эффективность очистки забоя при этом улучшается.

С целью повышения надежности работы породоразрушающих

органов при значительном увеличении диаметра ствола скважины автором предложен способ ступенчатого расширения. Основным принципом ступенчатого расширения считается равенство нагрузки на каждую ступень породоразрушающего органа, разрушающего ствол до определенного диаметра. Такое расширение позволяет снизить нагрузки на лопасти в несколько раз, соответствующее числу ступеней.

Наиболее опасный вид нагружения лопастей - изгиб. При одинаковых геометрических характеристиках лопастей каждой ступени под условием одинаковой нагрузки на породоразру-шающие лопасти каждой ступени понимается равенство действующих на них изгибающих моментов

М1 = М2 = М3 = Mn = const, (4.27)

где M1, M2, M3, , Mn - изгибающий момент, действующий на породоразрушающие органы соответственно первой, второй, третьей и n-ой ступеней расширителя.

Обеспечить постоянство изгибающих моментов, действующих на породоразрушающие органы каждой ступени, возможно только при определенном соотношении выхода каждой последующей лопасти из-под предыдущей. Опасное сечение лопастей каждой ступени совпадает с корпусом расширителя. Выход первой (от долота) лопасти, при котором она в процессе работы (в породах определенной крепости) в интервале расширения не разрушается, определяется по изгибающему моменту. Момент первой от долота ступени породоразрушающих органов расширителя, действующий на лопасть, определяли из условия прочности

= M/W; < [Сдоп]; M = [Сдоп]W, (4.28)

где [адоп] - допустимые напряжения материала лопасти на изгиб; М - изгибающий момент; W - осевой момент лопасти в опасном сечении.

Изгибающий момент также можно найти, исходя из действующей на лопасть нагрузки,

M1 = [Pq ] SL, (4.29)

где [Pq] - максимальное удельное сопротивление пород разрушению в интервале расширения, S - площадь контакта лопасти с породой, L1 - длина или выход лопасти первой ступени.

Так как лопасть работает в динамическом режиме, необходимо учесть в выражении (4.29) возможное увеличение момента за счет удара введением коэффициента динамической нагрузки