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

Совершенствование конструкции шарошки бурового долота со смещёнными осями вращения

УДК: 622.24
DOI: 10.33285/0130-3872-2023-5(365)-5-10

Авторы:

¹ Ухтинский государственный технический университет, Ухта, Россия
² Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, Москва, Россия
³ Российская академия естественных наук, Москва, Россия

Ключевые слова: буровое долото, шарошка, калибрующая поверхность, смещение, износ, разрушение породы, скважина, бурение, механическая скорость

Аннотация:

В статье представлены результаты исследования новой конструкции шарошки бурового долота со смещёнными осями вращения шарошек относительно оси вращения долота. На основании проведённого анализа износа шарошечных буровых долот со смещёнными осями вращения шарошек установлено, что основной его причиной является неполное соответствие геометрии шарошек условиям их взаимодействия со стенкой скважины. Анализ существующих решений указанной проблемы показал их недостаточную эффективность в части обеспечения наиболее полного и длительного контакта калибрующего конуса шарошки со стенкой скважины. На основании проведенного анализа, а также ранее проведённых теоретических исследований, в статье предложена новая конструкция шарошки для долот со смещёнными осями вращения. Предлагаемая конструкция отличается геометрическими характеристиками калибрующего конуса шарошки, выполненного в виде кривой четвёртого порядка. Кроме того, для реализации такой поверхности на практике предложено фрезерованное вооружение выполнять с наплавкой из карбида вольфрама для повышения износостойкости.

Список литературы:

1. 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.
2. Ищук А.Г., Сериков Д.Ю. Шарошечный буровой инструмент. – М.: МДМпринт, 2021. – 302 с.
3. Сериков Д.Ю. Совершенствование боковых гидромониторных насадок шарошечных буровых долот // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2017. – № 1. – С. 9–14.
4. Богомолов Р.М., Сериков Д.Ю., Борейко Д.А. Анализ конструктивных особенностей двухшарошечных буровых долот // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2020. – № 5(119). – С. 5–9. – DOI: 10.33285/1999-6934-2020-5(119)-5-9
5. Boreiko D.A., Lutoev A.A., Serikov D.Yu. Theoretical studies on the nature and conditions of interaction of heel and peripheral nose cones of offset roller cone bits with a bottom hole // Mining Science and Technology (Russia). – 2022. – Vol. 7, No. 3. – P. 231–239. – DOI: 10.17073/2500-0632-2022-3-231-239
6. Пат. 407028 СССР, МПК E21B 10/08. Шарошечное долото / А.В. Андреев, Ю.Е. Владиславлев, Н.Г. Дюков, А.А. Перегудов. – № 1741919/22-3; заявл. 28.01.1972; опубл. 21.11.1973, Бюл. № 46.
7. Мокшин А.С., Владиславлев Ю.Е., Комм Э.Л. Шарошечные долота. – М.: Недра, 1971. – 216 с.
8. 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
9. Пат. 2116428 Рос. Федерация, МПК E21B 10/16. Буровое шарошечное долото / В.Ю. Близнюков, А.Н. Гноевых, В.П. Браженцев, Вит.Ю. Близнюков; патентообладатель РАО "Газпром". – № 96124150/03; заявл. 24.12.1996; опубл. 27.07.1998, Бюл. № 21.
10. Близнюков В.Ю., Близнюков Вит.Ю. Конструктивные особенности бурового шарошечного долота со сфероконическими шарошками // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2008. – № 12. – С. 9–12.
11. Близнюков В.Ю., Сериков Д.Ю. Буровое долото со сфероконическими шарошками // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2020. – № 5(329). – С. 28–32. – DOI: 10.33285/0130-3872-2020-5(329)-28-32
12. Сериков Д.Ю., Лютоев А.А., Борейко Д.А. Математическое моделирование геометрии калибрующих конусов шарошек со смещенными осями вращения // Тр. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. – 2022. – № 2(307). – С. 136–146. – DOI: 10.33285/2073-9028-2022-2(307)-136-146
13. Сериков Д.Ю., Борейко Д.А. Исследование взаимодействия калибрующих конусов шарошек со смещенными осями со стенкой скважины в многофункциональной системе автоматизированного проектирования КОМПАС-3D // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2022. – № 3(584). – С. 31–36. – DOI: 10.33285/2782-604X-2022-3(584)-31-36
14. 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