Том 331 № 11 (2020)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2020/11/2899

ГИДРОДИНАМИКА ПРИ БУРЕНИИ ИМПРЕГНИРОВАННЫМ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИМ ИНСТРУМЕНТОМ С ЭКСЦЕНТРИСИТЕТОМ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ ТОРЦА МАТРИЦЫ

Актуальность. К проектированию современного породоразрушающего инструмента выдвигаются высокие требования. Востребованным является буровой инструмент, за счет конструкции которого решается большая часть задач бурения: соблюдение запроектированной траектории ствола скважины, высокие скорость проходки и ресурс, эффективное разрушение горной породы, качество отбора керна и так далее. Зачастую, решая путем изменения конструктивных элементов инструмента одну проблему, разработчики не учитывают другую, которая может оказаться не менее значимой. Так, разработка импрегнированной коронки с эксцентриситетом режущей части торца матрицы позволила значительно уменьшить интенсивность естественного искривления, которое особо актуально при бурении в анизотропных горных породах. Однако изменение конструкции коронки повлекло за собой снижение ресурса инструмента. На необходимость комплексного, системного подхода к исследованию механизма работы бурового инструмента авторами указывалось неоднократно. В связи с этим, учитывая преимущество полученной конструкции в области стабилизации направления ствола скважины, актуальным является исследование причин скорого износа таких коронок. Основной причиной износа алмазного инструмента является перегрев и зашламование режущей части, поэтому при конструировании любого алмазного породоразрушающего инструмента необходимо дополнительно исследовать гидродинамические процессы, протекающие при его работе на забое скважины. Цель: определение особенностей течения жидкости в пределах импрегнированного породоразрушающего инструмента, выделение основных причин износа матрицы, связанных с гидродинамикой на забое, а также конструктивные решения намеченных проблем. Объекты: процесс гидродинамики бурения импрегнированным породоразрушающим инструментом. Методы: компьютерное моделирование, аналитические исследования, анализ. Результаты. Изменение конструкции торца матрицы импрегнированной коронки в сторону смещения равномерности размещения секторов приводит к неравномерному распределению очистного агента в рабочей зоне инструмента. Как следствие, наиболее зашламованные сектора хуже омываются жидкостью и быстрее изнашиваются. Для реализации поставленной задачи – эксцентриситета режущей части торца матрицы с высоким ресурсом, предложены варианты конструктивного исполнения торца импрегнированной коронки.

Ключевые слова:

Импрегнированный породоразрушающий инструмент, эксцентриситет режущей части торца матрицы, гидродинамика в процессе бурения, промывочная система бурового инструмента, компьютерное моделирование

Авторы:

Вячеслав Васильевич Нескоромных

Павел Геннадьевич Петенев

Марина Сергеевна Попова

Игорь Андреевич Комаровский

Антон Евгеньевич Головченко

Баочанг Лиу

Скачать PDF