УДК 622.243.572 © А.Г.Мессер, 1998
А.Г.Мессер (ВНИИБТ)
Лаборатория керноотборного инструмента и технических средств для бурения скважин ВНИИБТ
A.G.Messer (VNIIBT)
VNIIBT lab of core-cutting tools and technical means for drilling operations
Reviewed is a wide spectrum of core-cutting tools, developed in the abovemen-tioned lab. Commercial manufacturing has been organized, drilling enterprises are constantly receiving newly designed equipment; servicing operations are conducted during coring of important objects.
октябре 1963 г. во Всесоюзном научно-исследовательском институте буровой техники (ВНИИБТ) была создана лаборатория керноотборного инструмента. Первым ее руководителем был назначен Яков Александрович Эдельман - впоследствии доктор технических наук, заслуженный изобретатель России. В стенах лаборатории трудились такие известные создатели отечественной буровой техники, как д.т.н. И.И.Барабашкин, к.т.н. Л.Сиан-ка-Ибарра, к.т.н. Я.В.Кунцяк, к.т.н. А.Б.Михальчук.
И сегодня лаборатория находится в творческом поиске, несмотря на все трудности, которые переживает отечественная отраслевая наука.
Лаборатория создала и организовала серийное производство технических средств и инструмента для отбора керна в самых разнообразных, подчас уникальных условиях. Это техника для отбора керна в сверхглубоких и параметрических скважинах, разведочных скважинах на нефть, газ и геотермальные воды, для отбора донных отложений о. Байкал и на шельфе морей мирового океана. В число интереснейших разработок конструкторов и исследователей лаборатории входит создание боковых съемных грунтоносов и устройств для отбора керна из стенок скважин при восходящем способе отбора с приводом от секции турбобура.
Практически все важные разработки лаборатории начинались со стендовых исследований на модельных образцах, в ходе которых оттачивались оригинальные решения, составляющие, как обязательное правило, предмет изобретений. В активе лаборатории несколько сотен
изобретений. Широк диапазон выполненных разработок: оригинальные, не имеющие зарубежных аналогов лопастные долота, шарошечные бурильные головки для бурения в твердых трещиноватых, сильно абразивных горных породах, расширители для ступенчатого роторного и совмещенного турбинно-роторного способов бурения, опорно-центрирую-щие элементы компоновки низа бурового инструмента, шламо-металлоуловители и другой инструмент.
Резкое снижение объемов бурения, практически полное прекращение геолого-разведочного и сверхглубокого бурения, а также смещение акцента на ре-монтно-восстановительные работы в добывающих скважинах выдвинули новые задачи в деятельности лаборатории. В кратчайшие сроки были разработаны принципиально новые конструкции раздвижных расширителей, в основе которых лежат два принципа: бесконсольное крепление шарошек и использование в качестве режущих элементов резцов типа Stratapax. Ранее подобные резцы использовались исключительно в безопорных долотах, бурильных головках и расширителях. Применение указанных расширителей позволит эффективно расширять ствол ранее пробуренных скважин и при одновременном бурении пилотным долотом в диапазоне диаметров 104,8492 мм.Производство расширителей освоено на Экспериментальном заводе ВНИИБТ в г. Люберцы.
Как показала практика бурения с отбором керна, одними из определяющих качество и надежность технологии являются совершенные компоновки кернорвате-лей и долговечных шаровых подвесок ко-
лонковых труб. В настоящее время лаборатория организовала производство и осуществляет поставку указанных элементов буровым предприятиям. Одновременно возрастает объем работ по оказанию сервисных услуг при отборе керна из ответственных объектов.
В творческом сотрудничестве с материаловедами ВНИИБТ разработан отечественный композиционный материал под рабочим названием «Компакт-В». Данная композиция представляет собой матрицу из мягкого металла, в массе которого равномерно распределены острые обломки карбид-вольфрамо-кобальто-вого твердого сплава. Ранее аналогичные материалы рекламировались зарубежными фирмами, однако их стоимость не позволяет создавать экономически состоятельный режущий буровой инструмент. Отсутствие на внутреннем рынке подобной композиции приводило к тому, что заводы производили инструмент, разработанный с использованием устаревших технологий АзИНМАШа. На основе указанного композита лаборатория разработала десятки новых конструкций режущего инструмента, технология изготовления которого позволяет использовать ремонтно-механи-ческие участки буровых и нефтегазодобывающих предприятий. В перечне предлагаемого лабораторией инструмента фрезеры торцевые и кольцевые, фре-зеры-металлоуловители, лазерные долота и коронки, лопастные и фрезерные долота, бурильные головки. Одним из основных преимуществ этих инструментов является возможность восстановления режущих кромок непосредственно на буровой.
20 4/1998
В течение нескольких лет при бурении скважин на шельфе Южно-Китайского моря применялись лопастные калибраторы и центраторы, конструкции которых были разработаны нами на основе результатов многолетних стендовых экспериментов. В процессе экспериментов основное внимание уделялось трем главным факторам: снижению моментоемкости конструкции калибратора при сохранении эффективных калибрующих свойств; существенному повышению износостойкости заходных участков лопастей, склонных к аномальному изнашиванию; определению оптимальной длины линии контакта лопастей со стенками скважины. Последнее существенно влияет на жесткость калибратора (центратора) как элемента компоновки низа бурильной колонны.
Калибраторы и центраторы использовались в наклонно направленных скважинах со сложной пространственной конфигурацией при роторном бурении.
При работе калибраторов в таких скважинах часто происходит заклинивание их с последующим сломом. При применении наших изделий подобных ситуаций не возникало.
В настоящее время калибраторы изготавливаются заводами ВНИИБТ. Все их эксплуатационно-технологические параметры значительно лучше параметров, которые имеют аналогичные изделия других заводов СНГ. Это свидетельствует об отсутствии достойных отечественных конкурентов в данной области производства буровой техники.
Переход к новым условиям функционирования научно-исследовательских и конструкторских формирований обусловил иное восприятие назначения разработчика. Лаборатория самостоятельно изучила возможное приложение накопленного годами конструкторского потенциала. Для ремонта бездействующих скважин и бурения дополнительных стволов были созда-
ны малогабаритные долота и бурильные головки, опорно-центрирующие элементы. Созданы керноприемные устройства, позволяющие отбирать представительные пробы керна из длительно эксплуатировавшегося пласта. Последнее обеспечивает продление периода эксплуатации месторождения за счет знания текущего состояния его разработки.
Дальнейшие совершенствование существующих технических средств и создание принципиально новых, отвечающих современным требованиям, нами представляется осуществлять на счет части прибыли от реализации готовой продукции заводов ВНИИБТ и других заводов, работающих в рамках кооперации с нами.
Как показывает опыт последних лет, финансирование разработки новой техники может осуществить лишь тот Заказчик, который изначально зафиксирует юридически свои безоговорочные права на разработку.
4/1998 21
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.