Введение 5
1 Характеристика осадочных терригенных пород 8
1.1 Осадочные горные породы и их составные части 8
1.2 Гранулометрический состав пород 9
1.3 Текстурная характеристика породы 10
2 Основные закономерности разрушения горных пород при бурении 11
3 Общие сведения о долотах 13
4 Шарошечные долота 18
4.1 Конструкция 18
4.2 Классификация ВНИИБТ 20
4.3 Долота с фрезерованным вооружением 24
4.4 Долота с твердосплавными вставками 27
4.5 Гидравлика долот 28
4.6 Опора долот 30
4.7 Классификация по коду IADC 32
4.8 Описание износа шарошечных долот 33
5 Долота с фиксированными алмазосодержащими резцами (PDC) 37
5.1 Общие сведения о долотах PDC 37
5.2 Конструкция 38
5.3 Классификация ВНИИБТ 46
5.4 Классификация по коду IADC 48
5.5.Гидравлика долот 49
5.6 Технология изготовления матричных долот PDC 51
5.7 Технология изготовления стальных долот PDC 52
5.8 Сравнение стальных и матричных долот 53
5.9 Описание износа 54
6 Порядок подбора долот для конкретных условий бурения 55
6.1 Анализ литологии разреза 55
6.2 Анализ условий работы и режимов бурения 57
6.3 Подбор долот 63
6.4 Программа отработки долот 65
7 Подбор долот на примере Ванкорского месторождения 68
7.1 Опыт работы компании Schlumberger на Ванкорском месторождении 68
7.2 Общая информация о месторождении 73
7.3 Литология и стратиграфия 76
7.4 Выбор долотной программы 79
Заключение 84
Буровые долота являются ключевым элементом любого бурового комплекса. Экономическая эффективность бурового проекта во многом определяется эксплуатационными показателями буровых долот. Как показывает практика, за счет правильного подбора буровых долот можно получить экономию капитальных затрат при строительстве глубоких нефтяных и газовых скважин до 30-40% от общей суммы затрат по проекту строительства.
Рынок буровых долот в России в последние годы претерпевает существенные, как качественные, так и количественные изменения.
Важным фактором, характеризующим российский рынок, является усиление конкурентной борьбы среди поставщиков буровых долот. Сегодня на российском рынке присутствуют почти все мировые производители долот. Конкурентное соперничество между ними в этих условиях приобретает особую остроту. Любой буровой подрядчик сегодня стоит перед реальным выбором при решении использовать долота той или иной компании-производителя или продавца.
Одна из основных проблем нефтегазодобывающей промышленности России - качественное ухудшение сырьевой базы. Основные месторождения Урала, Западной Сибири и Поволжья вышли на поздние стадии разработки со снижающейся добычей нефти. Выработка их запасов достигла 54%, а доля трудно извлекаемых увеличилась до 55-60%. Обеспечить достаточную рентабельность их освоения можно только за счет сокращения сроков строительства скважин путем внедрения инноваций в технологию бурения, использования сервисного обслуживания и современного породоразрушающего инструмента с улучшенными эксплуатационными показателями.
Многообразие физико-механических свойств горных пород, различные глубины их залегания, а также использование различных способов бурения вызывают необходимость применения разных конструкций и типов долот.
Механические и абразивные свойства разбуриваемых горных пород варьируются в широких пределах. Целевое назначение долот также различно. Следовательно, условия их работы, требования к ним разнообразны и для их выполнения необходима гамма долот.
На сегодняшний день на российском рынке доля буровых долот PDC, используемых при бурении, составляет более 70%, соответственно оставшаяся доля приходится на шарошечные долота.
Спрос на долота с резцами PDC объясняется тем, что этот тип долот более эффективен в процессе разрушения породы, чем шарошечные. Все значительные экономические показатели, связанные с повышением эффективности бурения скважин, достигнуты благодаря активному внедрению этого типа породоразрушающего инструмента. В первую очередь это касается Западной Сибири, так как вместе с переходом на бурение PDC долотами существенно сократились сроки строительства скважин.
Выбор долота является этапом, определяющим результативность и эффективность технологического процесса бурения скважин.
В данной выпускной квалификационной работе проведено сравнение шарошечных долот и долот с фиксированными алмазосодержащими резцами.
Целью данной выпускной квалификационной работы является описание технически обоснованного процесса корректного подбора линейки долот для бурения скважин различного назначения (преимущественно эксплуатационных на нефть и газ).
Использование описанных методов позволит повысить грамотность технологического персонала бурового подрядчика непосредственно в полевых условиях и поможет оперативно принять верное решение при необходимости выбора долот для спуска в скважину или планирования программы отработки долот.
Чтобы реализовать поставленную цель, в выпускной квалификационной работе решены следующие задачи (для трехшарошечных долот и долот с фиксированными алмазосодержащими резцами):
- изучить классификацию долот;
- изучить строение (конструкцию) долот;
- изучить технологии изготовления;
- изучить механизм разрушения горной породы различными типами долот;
- определить зависимость конструкции долот и условия бурения;
- провести анализ схем очистки забоя;
- провести сравнительный анализ работы различных типов долот на конкретном примере;
Так как в данной выпускной квалификационной работе речь идет о долотах для сплошного бурения, то долота для колонкового бурения и специальных целей затронуты не будут. Также не рассматриваются долота для работы с продувкой воздухом.
В данной выпускной квалификационной работе были подробно рассмотрены конструктивные особенности шарошечных долот и долот с фиксированными алмазосодержащими резцами (PDC).
Установлена зависимость исполнения элементов долот и условий бурения, для которых эти долота предназначаются, а также механизмы разрушения горной породы.
Были затронуты вопросы классификации долот по системе ВНИИБТ и Международной ассоциации буровых подрядчиков (IADC).
Также, были разъяснены принципы и методики подбора долот для конкретных условий бурения.
Проведен анализ работы долот на Ванкорском месторождении, на основании которого была предложена собственная программа долот для конкретной скважины.
