Контроль ресурса PDC-пластин бурового долота

Abstract

Актуальность исследования обусловлена тем, что в настоящее время разведка георесурсов без выполнения буровых работ практически невозможна. Основной объем буровых работ выполняется с использованием долот, армированных PDC-пластинами, которые, помимо этого, широко применяются и при бурении скважин для последующей добычи нефти и газа. Техническое обслуживание долот, базирующееся на своевременном учете отработки и степени износа, является важным фактором в повышении технико-экономических показателей строительства скважин. Одной из существенных проблем при эксплуатации буровых долот PDC является разное время выхода из строя пластин, приводящее к дополнительным вибрациям и, как следствие, к повышенному нагружению инструмента и поломкам. Кроме того, очевидно, что в таких условиях техническое обслуживание, связанное с восстановлением и заменой пластин, приходится проводить чаще. Обеспечение близкого к равному ресурса режущих пластин бурового долота позволяет увеличивать период эксплуатации и сокращать время технического обслуживания буровых долот, связанного с восстановлением и заменой PDC. Цель: обеспечение близкого к равному ресурса PDC-пластин бурового долота для повышения производительности геологоразведочных работ и бурения скважин на нефть и газ. Объекты: механическое нагружение бурового долота, ресурс PDC-пластин. Методы: метод конечных элементов, принципы механики сплошных сред, элементы теории износа, методы анализа и синтеза, алгоритмизация. Результаты. Решение поставленной задачи позволило увеличить период эксплуатации и сократить время технического обслуживания буровых долот, связанного с восстановлением и заменой PDC-пластин, за счет использования различных по прочности PDC, отличающихся геометрическими или структурными решениями, на базе анализа распределения механических напряжений для всей эксплуатационной гаммы режимов бурения.

The relevance of the research is caused by the fact that nowadays it will be impossible to explore the georesources if we don't provide the drilling operations. A great part of the drilling operation is provided with the aid of PDC-bits that beyond that are used for drilling for oil and gas follow-up production. Drilling bits maintenance support that is based on the timely drilling bit wear degree metering is an important well construction technical-and-economic values improving factor. One of the major problems in drilling bits operation is that the plates fail at different times that drives up the additional pulsation and as a result the increased boring tool load and bit breakages. Additionally it is obvious that under such conditions you have to service, restore and replace drilling bit platens more often. Near-equivalent drilling bit cutting plates lifetime providing makes it possible to extend the drilling bits operational life and cut the time for drilling bits maintenance operation due to PDC reconstruction and replacer. The main aim of the research is the near-equivalent drilling bit cutting plates lifetime providing for oil and gas exploration and oil-and-gas wells drilling productivity elevation. Objects of the research are the drilling bit loading, PDC plates lifetime. Methods: finite-element technique, continuum mechanics principle, abrasion theory elements, analysis-and-synthesis methods, algorithmization. Results. Achieving of the goal made it possible to extend the drilling bits operational life and cut its maintenance operation time through using the PDC of varying strength that are different in geometrical solutions or architectural decisions on the basis of the stress distribution analysis for all the drilling regimes.