Несмотря на мировой экономический кризис, в настоящее время в различных отраслях промышленности у нас в стране и за рубежом, существует устойчивая потребность в сооружении скважин с большим диаметром от 0,5 м до 6 м и глубиной более 1000 м. Такие скважины необходимы для сооружения нефтяных шахт, рудников, для бурения под кондукторы сверх глубоких нефтегазоразведочных скважин, и для других необходимых случаев.
Основным инструментом с чьей помощью осуществляется разрушение породы, ведется строительство глубоких скважин в газовой и нефтяной промышленности, а так же бурение скважин в геологоразведке и угольной промышленности являются буровые шарошечные долота.
Шарошечные долота работают в тяжелых условиях при нагрузках, в десятки тонн, давлении до 500 атмосфер, с частотой вращения шарошек до 1000 об/мин., в высоко абразивной среде.
За последние десятилетия характеристики работы буровых долот многократно выросли. Средняя проходка исчисляется сотнями метров на буровое долото. Но отечественные и зарубежные потребители, получая более мощные буровые установки, требуют дальнейшего развития и повышения характеристик работы долот, так как стоимость каждого пробуренного метра исчисляется тысячами рублей и даже незначительное увеличение долговечности шарошечных долот в эксплуатационном бурении в конечном результате позволяет сэкономить миллионы рублей.
Цель моего исследования, усовершенствуя буровой инструмент, повысить его эффективность и надежность.
Для достижения заданной цели необходимо решить ряд задач. Требуется провести анализ конструкций буровых инструментов, используемых для бурения скважин большого диаметра в настоящее время. На основании проведенного анализа выявить преимущества и недостатки существующих конструкций и выбрать такую конструкцию бурового инструмента, которая будет включать в себя преимущества используемых решений и максимально исключать недостатки.
Конечным результатом данной работы является модель конструкции бурового инструмента с высокими показателями надежности и эффективности.
Целью данной работы было разработать конструкцию бурового инструмента для бурения скважин большого диаметра с повышенными показателями эффективности и надежности. По итогу работы был разработан планетарный редуктор для предлагаемого бурового инструмента.
В процессе работы был решен ряд конструкторских проблем, связанных со спецификой проектирования бурового инструмента. В частности, был спроектирован опорный узел подшипника, что связано с достаточно большими осевыми усилиями, которые действуют на валы инструмента. Так же была разработана система промывки бурового инструмента, которая необходима при проведении буровых работ.
Полученный буровой инструмент разрушает забой скважины по принципу последовательного фрезерования. Буровые долота применялись и ранее, но большим минусом являлась малая скорость проходки так как шарошки при расширении скважины в основном при прокатывании по забою вдавливаются в породу. С помощью введения в конструкцию планетарного редуктора, который позволяет при вращении бурового инструмента также передавать вращение буровым долотам. В результате чего каждое буровое долото перемещается по окружности вокруг пилот-долота, фрезеруя забой и формируя стенки скважины.
1. Абубакиров В.Ф., Архангельский В.Л., Гноевых А.Н. Оборудование буровое, противовыбросовое и устьевое. Т. 2. Изд. Газпром. 2007. 650 с.
2. Нескоромных, В. В. Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ : учебное пособие / В. В. Нескоромных. - Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2015. - 396 с.
3. Блинов, Г. А. Техника и технология высокоскоростного бурения : учебное пособие / Г. А. Блинов, О. А. Буркин, О. А. Володин. - Москва : Недра, 1982. - 408 с.
4. Сериков Д. Ю. Повышение эффективности шарошечного бурового инструмента с косозубым вооружением. - М.: Нефть и газ, 2015.
5. Спивак, А. И. Разрушение горных пород при бурении скважин : учебник для вузов / А. И. Спивак, А. Н. Попов. - Москва : Недра, 1994. - 261 с.
6. Буримов Ю. Г., Копылов А. С., Орлов А. В. Бурение верхних интервалов глубоких скважин большого диаметра. М.: Недра, 1975. - 231 с.
7. Реактивно-турбинное бурение. Труды ВНИИБТ. Вып.18. - М. Недра.1967.
8. Шрейнер, Л. А. Физические основы механики горных пород : учебное пособие / Л. А. Шрейнер. - Москва : Гостоптехиздат, 1950. - 221 с.
9. Владиславлев, B. C. Разрушение горных пород при бурении скважин : учебное пособие / В. С. Владиславлев. - Москва : Гостоптехиздат, 1958. - 241 с.
10. Эйгелес, P. M. Разрушение горных пород при бурении : справочник / P. M. Эйгелес. - Москва : Недра, 1970. - 232 с.
11. Павлова, H.H. Разрушение горных пород при динамическом нагружении : учебник / Н. Н. Павлова, Л. А. Шрейнер. - Москва : Недра, 1964. - 160 с.
12. Протасов, Ю.И. Разрушение горных пород : учебное пособие / Ю. И. Протасов. - Москва : Издательство Московского государственного горного университета, 2002. - 453 с.
13. Биланенко, H. A. Установление оптимальных кинетических характеристик шарошечных долот с целью повышения эффективности бурения скважин : дне. ... канд. техн. наук : 05.15.10 / Биланенко Николай Александрович. - Ташкент, 1994. - 219 с.
14. Эйгелес, Р. М. Разработка теории бурения шарошечными долотами для конструкторов и технологов : научная статья / Р. М. Эйгелес, А. Б. Левина, Д. А. Лубяный, Р. В. Стрекалова Р. В. - Москва : Труды ВНИИБТ, 1989. - № 67. - С. 147-163.
15. Лубяный, Д. А. Результаты экспериментального исследования влияния скольжения зубков шарошечного долота на процесс разрушения горных пород в условиях высокого давления / Д. А. Лубяный, Р. М. Эйгелес, А. Б. Левина. - Москва : Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, 1993. - № 1-2. - С. 53-58.
16. Блинков, О. Г. Пути повышения эффективности работы буровых шарошечных долот : дне. ... докт. техн. наук : 25.00.15 / Блинков Олег Геннадьевич. - Москва, 2007. - 238 с.
17. Каменских, С. В. Развитие методики оптимизации режимов бурения скважин трехшарошечными долотами : дне. ... канд. техн. наук : 05.15.10 / Каменских Сергей Владимирович. - Ухта, 1998. - 188 с.
18. Романив, A. B. Определение оптимальных режимов турбинного бурения : научная статья / А. В. Романив, Е. Н. Лебединская. - Москва : Нефтяное хозяйство, 1992. - № 9. - С. 12-14.
19. Белорусов, В. О. Новые подходы к оценке времени пребывания долота на забое скважины : научная статья / В. О. Белорусов. - Москва : Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, 2006. - № 4. - С. 26-28.
20. Жидовцев, Н. А. Долговечность шарошечных долот : учебник для вузов / Н. А. Жидовцев, В. Я. Кершенбаум, Э. С. Гинзбург, И. К. Бикбулатов, Е. Н. Бородина. - Москва : Недра, 1992. - 272 с.
21. Посташ, С. А. Повышение надёжности и работоспособности шарошечных долот : учебное пособие / С. А. Посташ. - Москва : Недра, 1982. - 121 с.
22. ГОСТ 20692-75 Долота шарошечные. Типы и основные размеры. Технические требования. - Введ. 01.01.1993. - Москва : Издательство стандартов, 1993. - 9 с.
23. ГОСТ 20692-2003 Долота шарошечные. Технические условия. - Введ. 07.10.2003. - Москва : Издательство стандартов, 2003. - 11 с.
24. ГОСТ 28487-90 Резьба коническая замковая для элементов бурильных колонн. Профиль. Размеры. Допуски. - Введ. 01.01.1993. - Москва : Стандартинформ, 2006. - 11 с.
25. Пяльченков, В. А. Повышение работоспособности шарошечных долот путем рационального распределения нагрузок по элементам вооружения : дис. . канд. техн. наук : 05.04.07 / Пяльченков Владимир Александрович. - Москва,
1983. — 216 с.
26. Пяльченков, В. А. К оценке долговечности подшипников опоры шарошечного долота [Электронный ресурс] / В. А. Пяльченков. // Современные проблемы науки и образования. - 2014. — № 6. Режим доступа: www.science- education.ru/120-16677.
27. Пяльченков, В. А. Распределение осевой нагрузки и крутящего
момента по зубкам шарошечного долота [Электронный ресурс] / В. А. Пяльченков, Н. И. Смолин. // Современные проблемы науки и образования. - 2015. — № 2. Режим доступа: https://science-education.ru/ru/article/view?id=22475.
28. Пат. 2247822 Российская Федерация, МПК E21B10/28. Многошарошечный бур / В. Л. Гой; заявитель и патентообладатель Гой Владимир Леонтьевич - № 2003117482/03; заявл. 16.06.2003; опубл. 10.03.2005, Бюл. № 7. - 5 с.
29. Пат. 2578229 Российская Федерация, МПК E21B10/28 (2006.01). Буровой шарошечный расширитель со сменными секциями / И. Л. Симисинов, Д. И. Симисинов; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Опытный завод технических средств бурения на газ» - № 2014140492/03 ; заявл. 07.10.2014 ; опубл. 27.03.2016, Бюл. № 9. - 7 с.
30. Пат. 2023854 Российская Федерация, МПК E21B10/08. Буровое шарошечное долото / Р. А. Иоаннесян; заявитель и патентообладатель Всероссийский научно-исследовательский институт - № 2007102012/03 ; заявл. 05.02.1991 ; опубл. 30.11.1994, Бюл. № 17. - 5 с.
31. Пат. 2198281 Российская Федерация, МПК E21B10/08. Буровое шарошечное долото / В. И. Лузганов, А. В. Лузганова; заявители и патентообладатели / В. И. Лузганов, А. В. Лузганова - № 2007102012/03 ; заявл. 08.11.2000 ; опубл. 10.02.2003, Бюл. № 14. - 7 с.
32. Пат. 2592911 Российская Федерация, МПК E21B10/28. Шарошечный буровой инструмент / И. Д. Богомолов, В. П. Тациенко, М. К. Хуснутдинов, Ою В. Любимов; заявитель и патентообладатель / Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» - № 2015120830/03 ; заявл. 01.06.2015; опубл. 27.07.2016, Бюл. № 21. - 8 с.
33. СТО 4.2-07-2014. Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной деятельности [текст] / разраб. Е. Н. Осокин, Л. В. Белошапко, М. И. Губанов. - Введ. 09.01.2014. - Красноярск : ПЦ БИК СФУ, 2014. - 60 с.