Признаки отказа долот и коды для описания их износа
В процессе бурения наиболее интенсивному изнашиванию подвергаются вооружение, подшипники опоры и система промывки долота. При достижении предельного износа хотя бы одной из названных систем долото становится непригодным для дальнейшего бурения, т.е. наступает отказ долота (постепенный отказ). Наряду с постепенным изнашиванием нередко наблюдаются поломки отдельных элементов, которые могут привести к внезапной частичной или полной потере работоспособности долота (внезапный отказ).
Признаки отказа вооружения. Единого мнения,какой износ вооружения считать предельным, нет. Например, В. С. Федоров рекомендовал считать, что вооружение долота первого класса имеет предельный износ, если хотя бы один венец изношен по высоте зубьев более чем на 75 % или у долот второго класса разрушено хотя бы в одном венце более 75 % зубков. На промыслах Тюмени принимают, что вооружение долота отработано полностью (на 100 %), если хотя бы один венец изношен или разрушен на 100 %.
Основным признаком изнашивания вооружения является снижение механической скорости бурения. В качестве характеристики используют отношение текущей механической скорости проходки к начальной. Принято считать, что долото по вооружению отработано полностью, если величина этого отношения 0,4…0,5. Время Тв, соответствующее конечной скорости, согласуется со стойкостью вооружения долота.
Признаки отказа опоры. Информацию о состоянии опор долота вовремя бурения несет изменение крутящего момента на долоте во времени. После достижения предельного износа какого-либо элемента опоры крутящий момент начинает возрастать. Увеличение крутящего момента на 30 % и более от номинального свидетельствует о том, что по крайней мере одна шарошка не вращается, и является сигналом об отказе долота по опоре.
|
|
|
Признаки отказа системы промывки. Отказ системы промывки характерен для гидромониторных долот. Основным признаком выхода из строя системы промывки долота является резкое падение давления на выходе насоса. Это падение бурильщик фиксирует по показанию манометра на стояке. Причиной такого падения давления может быть разрушение гидромониторного узла и выпадение насадок.
Резкое повышение давления на стояке также может свидетельствовать о выходе из строя системы промывки долота в результате забивания промывочных отверстий насадок.
Общее правило: любое резкое изменение давления на стояке во время бурения является сигналом об отказе системы промывки скважины в целом. Необходимо прекратить бурение, поднять инструмент и выявить причину отказа, так как его причиной может быть не только отказ системы промывки долота.
|
|
|
Код для описания износа шарошечного долота в странах СНГ.
Информация о состоянии долота, поднятого из скважины, очень важна с точки зрения оценки его качества, соответствия разбуриваемым горным породам и, что самое главное, важна для корректировки технологии бурения последующим долотом.
Описанию износа вооружения предшествует буква В, далее идет износ зубьев по высоте зубьев наиболее изношенного венца в ¼ долях (знаменатель отбрасывается) для долот первого класса или в десятках процентов поврежденных зубков для долот второго класса. Например, В3 в первом случае означает, что вооружение изношено по высоте на 3/4 у долот первого класса, а В30 – что повреждено 30 % зубков у долот второго класса.
При наличии скола и слома зубьев добавляется буква С, а за ней в скобках – количество сломанных и сколотых элементов в процентах. При закруглении зубьев периферийных венцов со стороны обратного конуса (рис. 5.62) добавляется буква Р, а при зацеплении зубьев шарошек – буква Ц.
Рис. 5.62. Разрушение периферийного ряда и износ с закруглением со стороны обратного конуса шарошки (код износа В100Р)
Наример записи износа вооружения: В3С(10)РЦ – вооружение изношено по высоте на ¾, сколото и сломано 10 % вооружения, зубья периферийного венца скруглены, имело место зацепление отдельных венцов.
|
|
|
Износ опоры оценивается по наибольшей «качке» торца одной из шарошек относительно оси цапфы, обозначается буквой П и цифрами 0, 1, 2, 3 и 4, которые отражают соответственно: отсутствие износа, небольшой, средний, большой (предельный) износ опоры и ее разрушение.
П1 – «качка» торца для долот диаметром 139,7…244,5 мм – до 2 мм, для долот диаметром 269,9…490,0 мм – до 3 мм.
П2 – «качка» торца для долот диаметром 139,7…244,5 мм – до 4 мм, для долот диаметром 269,9…490,0 мм – до 5 мм.
П3 – «качка» торца для долот диаметром 139,7…244,5 мм – более 5 мм, для долот диаметром 269,9…490,0 мм – более 6–7 мм, козырьки лап изношены, значительный износ и разрушение части тел качения, имеется опасность их выпадения. Нарушена герметизация опор НУ и АУ.
П4 – опора разрушена: разрушение и поворот роликов, разрушение шариков, износ козырьков лап и выпадение тел качения, наличие лысок на шарошке, свидетельствующих о том, что в конце бурения она не вращалась (заклинивание шарошки). В последнем случае добавляется бу-ква К и в скобках цифра, показывающая число заклиненных шарошек.
|
|
|
В случаях нарушения герметизации опор НУ или АУ ставится буква У, а в скобках – число шарошек с нарушенными уплотнениями.
Пример записи износа опоры: П2К(0)У(1) – средний износ подшипников, заклиненных шарошек нет, одно уплотнение разрушено.
В случае повреждения или разрушения гидромониторных узлов ставится буква Г, а в скобках – количество разрушенных узлов, например Г(2).
Уменьшение диаметра долота измеряется в мм. В записи ставится буква Д и далее – цифра уменьшения диаметра в мм. Схема измерения износа трехшарошечного долота по диаметру приведена на рисунке 5.63.
Y
1
2
Рис. 5.63. Измерение износа долота по диаметру
На долото 1 одевается кольцо-калибр 2 так, чтобы оно касалось двух шарошек в плоскости наибольшего диаметра, и измеряется наименьшее расстояние Y между кольцом и третьей шарошкой. Далее по формуле рассчитывается уменьшение диаметра долота D. Полученная величина округляется до целых мм. Пример полной записи износа долота:
DD = 
(5.41)
В30С(10)РЦП2К(0)У(1)Г(2)Д3.
Аварийное состояние долот описывается следующим образом: Ав – долото поднято из скважины без вершин шарошек; Аш – долото поднято без шарошек; Ас – долото поднято без шарошек и нижних частей лап;
Ац – в скважине остались шарошки с цапфами.
Далее за обозначением в скобках указывается номер шарошки, например Ав(II) – сломалась и оставлена в скважине вершина второй шарошки.
Код для описания износа по системе Международной ассоциации буровых подрядчиков (МАБП). Описание износа породоразрушающихинструментов, принятое Международной ассоциацией буровых подрядчиков (IADC), выполняется в виде таблицы 5.17, в колонки которой вносятся условные обозначения (коды) величин преобладающего износа и его местоположения на долоте.
Таблица 5.17
Описание износа долота
| Шифр долота | Номер | Коды износа вооружения | Код износа опоры, уплотнения | Код износа по диаметру | Примечание | ||||
| I | O | D | L | B | G | O | R | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 215,9МСЗ-ГНУ | 95 | 2 | 5 | СT | G | Е | 1 | BT | PR |
Рассмотрим запись износа на примере долота 215,9МСЗ-ГНУ R01, фотографии шарошки которого и необходимые для описания обозначения элементов приведены на рисунке 5.66.
Рисунок 5.64 – Условные обозначения при описании износа вооружения
При описании местоположения износа вооружения для колонки L таблицы 5.16 приняты следующие обозначения венцов (рядов):
N – венцы, размещенные у центрального основания конуса шарошки);
G – периферийное вооружение (венцы), находящееся в контакте со стенками скважины);
M – средние венцы (ряды), расположенные между венцами (рядами) «N» и «G»;
A – все ряды. Буква А ставится при равномерном износе вооружения шарошек по венцам).
Контурная часть лапы, закрывающая подшипники опоры и ее уплотнение, называется козырьком.
Колонки 1 и 2 таблицы 5.16 характеризуют долото. Колонки от 3 до 9 содержат описание его износа. Колонка 10 (R) содержит информацию о причине подъема долота.
Диаметр долота и его шифр записываются в клеймо на ниппеле, а при отсутствии клейма измеряется с помощью кольца-калибра. Нормальный ряд диаметров долот приведен в таблице 5.18. Эта таблица нужна для пе-ревода диаметра долота из дюймов в мм и обратно.
Виды износа делят на две группы:
1) наиболее распространенный, определяющий отказ породоразрушающего инструмента;
2) следующий по распространенности, но не определяющий отказ породоразрушающего инструмента (другой, не основной вид износа).
В колонку I записывается величина определяющего износа внутренних (не соприкасающихся со стенкой скважины) венцов (inner rows) долота.
Для описания состояния износа вооружения по высоте применяется линейная шкала кодов от 0 (вооружение не изношено) до 8 (вооружение изношено на 100 %). Величина износа определяется в восьмых долях от начальной высоты зуба. Принцип определения и значения кодов приведен на рисунке 5.65. Например, при отсутствии износа записывается цифра 0, при износе на 2/8 от начальной высоты зуба – цифра 2, при износе на всю высоту зуба – цифра 8.
Таблица 5.18
Диаметры наиболее часто применяемых буровых долот
Диаметр долота
| мм | дюймы | |
| 93,0 | 3 | 2/3 |
| 98,4 | 3 | 7/8 |
| 114,3 | 4 ½ | |
| 120,6 | 4 | 3/4 |
| 124,0 | 4 | 7/8 |
| 139,7 | 5 ½ | |
| 161,0 | 6 11/32 | |
| 165,1 | 6 | 1/2 |
| 171,4 | 6 | 3/4 |
| 190,5 | 7 | 1/2 |
| 200,0 | 7 | 7/8 |
| 215,9 | 8 | 1/2 |
| 244,5 | 9 | 5/8 |
| 250,8 | 9 | 7/8 |
| 269,9 | 10 | 5/8 |
| 276,2 | 10 | 7/8 |
| 279,4 | 11 | |
| 295,3 | 11 | 5/8 |
| 311,1 | 12 | 1/4 |
| 339,7 | 13 | 3/8 |
| 349,2 | 13 | 3/4 |
| 374,6 | 14 | 3/4 |
| 393,7 | 15 | 1/2 |
| 444,5 | 17 | 1/2 |
Рис. 5.65. Величины износа элементов вооружения 1-го класса и соответствующие им коды
Внутреннее вооружение (колонка I) имеет несколько венцов. Поэтому определяют средний износ по венцам. Например, на трехвенцовой шарошке (два венца внутренних и один периферийный) один внутренний венец изношен на 1/8, а другой – на 3/8 от начальной высоты зуба. Тогда средний износ
I = (1 + 3)/2 = 2.
Цифра 2 заносится в таблицу износа в колонку I, как показано в таблице 5.17.
В колонку О записывается величина определяющего износа периферийных венцов (outer rows) долота, соприкасающихся со стенкой скважины.
Например, на периферийном венце 70 % зубков изношено на 4/8 от начальной высоты зуба, а 30 % сломаны до основания или выпали (износ 8/8). В этом случае износ определяют следующим образом:
I = 0,7·4 + 0,3·8 = 5,2 ≈ 5.
Цифра 5 заносится в таблицу износа в колонку О, как показано в таблице 5.17. Дробные значения износа округляются до целого числа.
В колонке D записывается двухбуквенный код характера износа илиотказа наиболее изношенной части вооружения. В рассматриваемом долоте наиболее изношены периферийные венцы. Характер износа – скол (СТ) зубков. Подробно обозначение других видов износа будет рассмотрено ниже.
В колонке L дается уточнение местоположения наиболее изношенного вооружения долота. В случае неравномерного износа по шарошкам в колонке L ставят цифры, обозначающие номера шарошек с наиболее изношенным вооружением.
В колонке В ставится код,характеризующий состояние опоры шаошек.
Для открытых опор долота использование ресурса определяется по величине радиального люфта в подшипнике (по размаху «качки» торца шарошки относительно козырька лапы). В качестве кода используются цифры от 0 до 8. Ноль – состояние опоры не отличается от состояния нового долота.
Предельная величина размаха «качки» торца шарошки, соответствующая ресурсу опоры, зависит от размера долота. Для долот диаметром о 215,9 мм включительно она составляет 5 мм. Соответствующую величину П можно подсчитать по формуле:
П = 
= 20Рк, %,
где Р к – измеренный размах качки шарошки, мм.
Для долот диаметром более 215,9 мм предельная величина размаха качки составляет 8 мм. Соответствующую величину П можно подсчитать по формуле
П = 
= 12,5Рк, %.
В таблице 5.19 приведены данные по назначению цифр кода в соответствии с использованным ресурсом опоры П.
Таблица 5.19
Соответствие цифр кода использованному ресурсу П опоры
| Код | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| П, % | 0 | 12,5 | 25 | 37,5 | 50 | 62,5 | 75 | 87,5 | 100 |
В случаях, когда шарошка заклинена или потеряна, значение кода принимается равным 8.
В случае долот с герметизированными опорами оценивается только состояние системы смазки:
E – опора (уплотнение опоры) находится в работоспособном состоянии;
F – опора разгерметизирована (уплотнение разрушено), т.е. опора вышла из строя;
N – нет возможности определить состояние опоры долота.
У рассматриваемого долота герметизация опор не нарушена, поэтому
в таблице 5.17 проставлена буква Е.
Колонка G используется для описания уменьшения диаметра долота(износ по диаметру в 16-х долях дюйма). Буквой I обозначается отсутствие износа (износ находится в пределах допуска на диаметр долота). Нижний допуск равен нулю, а верхний допуск – от 1/32" (+0,313 мм) до 3/32" (+0,938 мм).
В таблице 5.20 приведены данные по назначению цифр кода по результатам замера износа долота по диаметру в мм.
| Таблица 5.20 Соответствие цифр кода износу долота по диаметру D | |||||||||
| D,мм | 0 | 1,6 | 3,2 | 4,8 | 6,4 | 7,9 | 9,5 | 11,1 | 12,7 |
| Код | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Схема измерения износа долота по диаметру приведена на рисунке 5.63. По таблице 5.20 находится ближайшее значение кода износа долота по диаметру.
Колонка О (другой, не основной вид износа) используется для записи кода в дополнение к записи в колонке D. При этом используются
те же двухбуквенные коды, что и для колонки D. В таблице 5.17 основной износ приведенного в качестве примера долота охарактеризован кодом СТ (износ зубков по высоте в результате скола зубков), но 30 % зубков было сломано. Поэтому в колонке О поставлен код ВТ (разрушение зубков).
Колонка R содержит информацию о причине подъема долота изскважины. Рассматриваемое долото было поднято из скважины из-за уменьшения механической скорости бурения более чем вдвое от начальной. Поэтому в этой колонке таблицы 5.17 проставлены буквы PR.
МАБП рекомендует следующие коды для описания причин прекращения бурения и подъема долота:
BHA – Change Bottom Hole Assembly (смена КНБК – компоновки низа бурильной колонны);
DMF – Downhole Motor Failure (отказ забойного двигателя); DSF – Drill String Failure (повреждение бурильной колонны);
DST – Drill Stem Testing (проведение испытаний скважины испытате-лем пластов);
DTF – Downhole Tool Failure (отказ скважинного инструмента);
LOG – Run Logs (проведение ГИС – геофизического исследования скважины);
RIG – Rig Repair (ремонт буровой установки);
CM – Core Point (проведение работ с отбора керна); DP – Drill Plug (разбуривание цементного стакана);
FM – Formation Change (смена геологической обстановки); HP – Hole Problems (проблемы в скважине);
HR – Hours (подъём по времени);
PP – Pump Pressure (изменения давления на стояке); PR – Penetration Rate (падение скорости бурения); TD – Total Depth ( достижение проектного забоя); TQ – Torque (рост крутящего момента);
TW – Twist Off (снижение веса на крюке);
WC – Weather Conditions (подъём по погодным условиям); WO – Washout Drillstring (размыв бурильного инструмента).
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 1874; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!