«Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море»

Обеспечение равномерности нагружения подшипников опор и вооружения буровых шарошечных долот

УДК: 622.24.051
DOI: 10.33285/0130-3872-2022-9(357)-14-19

Авторы:

¹ Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
² РАЕН, Москва, Россия
³ Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

Ключевые слова: шарошечное долото, опора, подшипник, вооружение долота, бурение, венец шарошки, рейка

Аннотация:

В статье рассмотрены особенности нагружения подшипников опор шарошечных буровых долот с учётом расположения вооружения по венцам шарошек. Известно, что сила Р на зубе шарошки увеличивается и достигает своего наибольшего значения при угле взаимодействия φэ, который принят в качестве основной характеристики взаимодействия элемента вооружения с горной породой. Для увязки этого угла с конструкцией шарошки величина φэ разделена на угловой шаг θ, т. е. принята относительная величина φ0. Для определения зависимости φ0 от определяющих его факторов спланирован дробно-факторный эксперимент для реализации на установке АИ-4. В соответствии с планом эксперимента проведено 25 опытов при бурении мрамора с пределом текучести по штампу 650 МПа. Каждый опыт осциллографировался и для обработки случайным образом брались 15...18 осциллограмм силы Р, по которым определялись средние значения φ0. Всего обработано 400 осциллограмм. Для выполнения проектировочных расчетов в статье предложен статистический метод определения ожидаемых значений ij. В основу метода положены результаты анализа стендовых определений передаточных отношений на основе определения числа зубцов рейки, формируемой каждым зубом шарошки. Представленные в статье методы послужили основой для нового технического решения по размещению вооружения в венцах шарошек, обеспечивающего существенное повышение равномерности нагружения подшипников опор буровых шарошечных долот.

Список литературы:

1. Ищук А.Г., Сериков Д.Ю. Шарошечный буровой инструмент. – М.: МДМпринт, 2021. – 302 с.
2. Борейко Д.А., Сериков Д.Ю., Быков И.Ю. Анализ методов диагностики технического состояния шарошечных буровых долот корпусного типа // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2021. – № 2(122). – С. 11–14. – DOI: 10.33285/1999-6934-2021-2(122)-11-14
3. Шигин А.О., Гилев А.В., Шигина А.А. Напряжения и стойкость шарошечных долот при бурении сложноструктурных массивов горных пород // Горный информ.-аналит. бюл. (науч.-техн. журн.). – 2013. – № 4. – С. 325–333.
4. Близнюков В.Ю., Калинина О.А. Совершенствование конструкций породоразрушающего бурового инструмента (ПБИ) и породоразрушающего бурового инструмента со сферическими и сфероконическими шарошками для повышения качества формирования ствола скважины в процессе бурения и разработка методологии выбора техники и технологии строительства скважин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2022. – № 8(356). – С. 5–16. – DOI: 10.33285/0130-3872-2022-8(356)-5-16
5. Оловянный А.Г. Механика горных пород. Моделирование разрушений. – СПб.: Издат.-полиграф. компания "Коста", 2012. – 280 с.
6. Бикбулатов И.К., Блинков О.Г., Торгашов А.В. Определение динамических нагрузок на твердосплавные зубки шарошек буровых долот // Проблемы машиностроения и автоматизации. – 2000. – № 2. – С. 51–54.
7. Способ экспериментального определения усилий, действующих на вооружение и опоры шарошечного долота / В.А. Пяльченков, Д.В. Пяльченков, В.В. Долгушин [и др.] // Нефт. хоз-во. – 2016. – № 8. – С. 112–115.
8. Loading of bearing retaining pin of tricone drill bit / D.I. Simisinov, A.I. Afanasiev, V.S. Shestakov, N.G. Valiev // Gornyi Zhurnal. – 2020. – No. 12. – P. 64–66. – DOI: 10.17580/gzh.2020.12.14
9. Исследования взаимодействия периферийных венцов буровых долот с отрицательным смещением осей шарошек с забоем и стенкой скважины / Д.Ю. Сериков, Д.Н. Левитский, А.С. Кузнечиков, Д.А. Борейко // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2022. – № 5(353). – С. 21–28. – DOI: 10.33285/0130-3872-2022-5(353)-21-28
10. Богомолов Р.М., Сериков Д.Ю. Совершенствование вооружения шарошечного бурового долота // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2018. – № 5. – С. 24–28. – DOI: 10.30713/1999-6934-2018-5-24-28
11. Шигин А.О. Способы повышения ресурса шарошечных долот при бурении сложноструктурных горных массивов // Горный информ.-аналит. бюл. (науч.-техн. журн.). – 2015. – № 11. – С. 131–136.
12. Блинков О.Г. Повышение эффективности буровых работ на примере применения буровых шарошечных долот с фрезерованным вооружением // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2007. – № 4. – С. 26–27.
13. Сериков Д.Ю., Сморкалов Д.В. Совершенствование центрального гидромониторного узла трехшарошечного бурового долота // Территория Нефтегаз. – 2014. – № 12. – С. 22–28.
14. Белокоровкин С.А., Ибатуллин И.Д. Натурное моделирование гидродинамических давлений, действующих на долото // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2017. – № 1. – С. 15–19.
15. Сериков Д.Ю. Совершенствование боковых гидромониторных насадок шарошечных буровых долот // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2017. – № 1. – С. 9–14.
16. Шигин А.О., Борейко Д.А., Сериков Д.Ю. К вопросу о повышении эффективности разрушения горных пород шарошечными долотами // Территория Нефтегаз. – 2022. – № 3-4. – С. 24–31.