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

Исследование кинематики исполнительных органов бурового инструмента со смещёнными осями вращения шарошек

УДК: 622.24.051
DOI: 10.33285/0130-3872-2023-6(366)-16-21

Авторы:

¹ Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, Москва, Россия
² Ухтинский государственный технический университет, Ухта, Россия

Ключевые слова: буровое долото, шарошка, положительное смещение, отрицательное смещение, разрушение породы, скважина, бурение, механическая скорость

Аннотация:

В статье показано, что имеются существенные различия в кинематике исполнительных породоразрушающих органов шарошечных буровых инструментов с положительно и отрицательно смещёнными осями вращения шарошек. С целью изучения этих различий проведены теоретические исследования каждого из случаев смещения. Для проведения исследований была создана математическая модель движения шарошки, позволяющая рассчитывать траектории движения любых точек породоразрушающего вооружения шарошек в процессе их перемещения по забою. Установлено, что геометрия зубьев периферийных венцов долот, оснащенных шарошками, смещенными в отрицательном направлении относительно оси вращения инструмента, не является оптимальной и нуждается в корректировке с целью соответствия взаимодействию вооружения с разрушаемой горной породой. В то же время оснащать буровые долота шарошками с отрицательным параллельным смещением относительно оси вращения инструмента можно только в случае изменения конструкции их опорных узлов, с таким расчетом, чтобы конструкция опоры могла воспринимать значительно большие "стягивающие" осевые усилия, направленные к центру долота. Проведенные исследования позволили установить, что несмотря на значительный прогресс в разработке и создании различных видов и типов шарошечного бурового инструмента, все еще остаются существенные резервы по его дальнейшему совершенствованию, связанные с более полным и точным учетом кинематических особенностей исполнительных органов шарошечного бурового инструмента.

Список литературы:

1. Новиков А.С., Сериков Д.Ю., Гаффанов Р.Ф. Бурение нефтяных и газовых скважин. – М.: Нефть и газ, 2017. – 307 с.
2. Богомолов Р.М., Носов Н.В. Буровой инструмент. Энциклопедия изобретений: в 2 ч. – М.: Инновационное машиностроение, 2015. – Ч. 1. – 399 с.; Ч. 2. – 426 с.
3. Мокшин А.С., Владиславлев Ю.Е., Комм Э.Л. Шарошечные долота. – М.: Недра, 1971. – 216 с.
4. Ищук А.Г., Сериков Д.Ю. Шарошечный буровой инструмент. – М.: МДМпринт, 2021. – 302 с.
5. 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
6. Богомолов Р.М. Методы повышения эффективности разрушения горных пород при бурении шарошечными долотами: дис. … д-ра техн. наук: 25.00.15. – М., 2001. – 434 с.
7. 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
8. Сериков Д.Ю. Совершенствование боковых гидромониторных насадок шарошечных буровых долот // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2017. – № 1. – С. 9–14.
9. 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
10. 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.