Пути повышения эффективности работы буровых шарошечных долот

 

   Для повышения эффективности ведения буровых работ на горнодобывающих предприятиях необходимо производить сейсмическое просвечивание массива перед началом бурения. Это дает возможность прогнозировать горнотехнические условия с точки зрения применения более рациональных типоразмеров бурового инструмента. Это подтверждается результатами испытаний долот типа III 244,5 Т-ПВ в условиях ОАО «Ураласбест». Указанные долота показали высокие результаты при эксплуатации и обеспечили снижение себестоимости ведения буровых работ.

 Использование результатов диссертационной работы позволило получить экономический эффект за 1996-2000 г.г. по следующим направлениям:

1.  Внедрение в практику бурения  высокоэффективных буровых шарошечных долот новых типов и конструкций, разработанных автором, привело к снижению эксплуатационных затрат на бурение и строительство скважин за счет увеличения проходки на долото и механической скорости бурения. Суммарный экономический эффект эксплуатирующих организаций в ценах 2000 года составил не менее 53,0 млн. руб.

2. Внедрение в производство предложенных  автором технических решений,  новейших технологий упрочнения  элементов долот и статистических методов регулирования технологических процессов, снижение уровня дефектности производства обеспечило экономический эффект на ОАО «Уралбурмаш» в ценах 2000 года в сумме 70,4 млн. руб.

    

Выводы.

1. Решена задача построения аналитической модели работы долота на основе объективно существующих функциональных связей: долото – порода – подводимая энергия, и определен механизм взаимодействия вооружения долота с породой, а также получено аналитическое выражение для определения закономерностей нагружения элементов вооружения и подшипников в опорах шарошек в процессе взаимодействия долота с поверхностью забоя.
2. Разработаны критерии оценки работоспособности и определены кинетические характеристики буровых шарошечных долот.
3. На базе исследований расчетной схемы и особенностей процесса разрушения забоя разработана аналитическая модель, позволяющая получить информацию о параметрах работы вооружения на каждом венце шарошки в отдельности, и выявлены основные причины и закономерности возникновения трекинга (рейкообразования), снижающего производительность работы долота на забое, предложены методы предотвращения трекинга в новых конструкциях долот.
4. Определены эффективные геометрические параметры твердосплавного вооружения в зависимости от физико - механических свойств горных пород, разработаны и внедрены в производство зубки с оптимизированной геометрией поражающей головки.
5. В результате исследования нагрузок на твердосплавные зубки шарошечных долот установлено, что каждая шарошка имеет свой ведущий венец, которым задается движение данной шарошки, при чём при работе бурового шарошечного долота существует момент времени, в который одна из шарошек не движется и не нагружается, а нормальная нагрузка на отдельном зубе ведущего венца может достигать 85% всей осевой нагрузки; при этом время эффективного воздействия зуба на забой является только частью всего времени контакта зубьев с забоем.
6. Проведенные экспериментальные и аналитические исследования процессов разрушения подшипников скольжения в опоре буровых шарошечных долот выявили, что процесс разрушения начинается у радиальных подшипников с малого подшипника, а у упорных подшипников - с внутренних кромок, так как на них приходится наибольшая удельная нагрузка, вследствие чего малый осевой упорный подшипник скольжения воспринимает основную нагрузку и разрушается раньше большого упорного подшипника, ограничивая стойкость долота в целом. На основе аналитических и экспериментальных исследований выявлено, что решающую роль в стойкости долот с опорами типа АУ играет износостойкость концевых подшипников скольжения, при этом отказ от малого осевого упорного подшипника скольжения приводит к увеличению стойкости долот.
7. На основании проведенных исследований доказана возможность применения буровых шарошечных долот с герметизированной опорой при высокооборотном турбинном бурении, для чего разработаны конструкции специальных уплотнительных устройств, в которых реализована схема, позволяющая при турбинном бурении сохранять герметичность опоры.
8. Разработаны и экспериментально обоснованы комбинированные схемы промывки буровых шарошечных долот, повышающие эффективность очистки забоя от шлама, и специальные центральные и боковые удлиненные гидромониторные насадки, геометрия внутреннего канала которых сочетает в себе высокую эффективность воздействия струй на забой и наибольшую износостойкость насадок. Разработана усовершенствованная система очистки призабойной зоны за счет применения лапы со смещенным ребром жесткости спинки, которая выполнена наклонной по винтовой линии.
9. Проведенными экспериментальными и теоретическими исследованиями доказана возможность создания и эффективного применения шарошечных долот с центральной системой промывки и герметизированной опорой.
10. Разработаны лазерная и плазменная технологии для нанесения покрытий различных типов на долота с использованием предложенных металлов, оксидов и карбидов, обеспечивающие повышение стойкости буровых шарошечных долот. Проведены металлографические исследования качества плазменных покрытий.
11. Разработана и внедрена в производство методика автоматизированного проектирования и подготовки производства буровых долот (САПР–САТПП) на основе концепции единой конструкторско-технологической документации, разделенной по операционному признаку, что позволило объединить исследование, проектирование и технологическую подготовку в единую систему, использующую статистические методы управления качеством соответствующих процессов.
12. На основе полученных автором результатов исследований и инженерных решений созданы и внедрены в производство 43 типоразмера буровых шарошечных долот, обеспечивающих повышение показателей бурения в различных нефтегазодобывающих регионах страны. Экономический эффект только за 1996-2000 гг. составил 123 млн. 400 тыс. руб. в ценах 2000 г.

 

Основное содержание диссертации изложено в следующих  работах:

1. Блинков О.Г., Мосеев Д. А. Современные шарошечные долота. Монография. Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2000 г. - 66 с.
2. Блинков О.Г., Торгашов А. В. Разработки в области управления качеством изготовления шарошечных долот повышенной работоспособности. Монография. Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2000 г.-69с.
3. Барвинок В.А, Бикбулатов И.К.,  Блинков О.Г., Ищук А.Г., Торгашов А. В. Современные шарошечные долота, проблемы их совершенствования и повышения надежности. Монография. Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2000 г. – 190 с.
4. Блинков О.Г. Гибкая технология и маркетинг - две грани одной проблемы.  Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа; №3, 1997г.
5. Блинков О.Г. Разработка и внедрение комплексной системы автоматизации проектирования и подготовки производства долот и бурильных головок - Проблемы машиностроения и автоматизации, №1, 1999г.
6. Блинков О.Г. К вопросу унификации сталей и других материалов для производства шарошечных долот и бурильных головок - Проблемы машиностроения и автоматизации, №1, 1999г.
7. Блинков О.Г. Долота, как определяющий фактор повышения эффективности буровых работ - Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции по проблемам бурового инструмента. - Самара. СГТУ, 1999 г.
8. Блинков О.Г. Новые материалы ускоряют совершенствование буровых долот - Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции по проблемам породоразрушающего бурового инструмента- С. СГТУ 1999 г
9. Блинков О.Г. К вопросу повышения качества породоразрушающего инструмента- Тезисы докладов Международной конференции «Проблемы безопасности и совершенствования горных работ». - Пермь, 1999 г.
10. Блинков О.Г. Повышение эффективности буровых работ на примере применения буровых шарошечных долот с фрезерованным вооружением. - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, №4, 2007г.
11. Блинков О.Г. Совершенствованию долот помогают новые материалы. - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше на море №4 2007 г.
12. Блинков О.Г. Математическое моделирование процессов разрушения подшипников скольжения в опоре буровых шарошечных долот. - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, № 8, 2007 г.
13. Блинков О.Г., Матвеев Ю.Г. Попов А.Н. Исмаков Р. А. Баталов С.П. Пути повышения стойкости опор типа АУ шарошечных долот Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции по проблемам породоразрушающего бурового инструмента. - Самара. СГТУ, 1999 г.
14. Блинков О.Г., Костенко В. В., Рыбникова В. А., Рыжова В.В. Анализ финансового состояния ОАО «Уралбурмаш» - Е.: Изд-во УГТУ, 1999 г.
15. Блинков О.Г., Сухов Р.И., Андреев А. С. Повышение качества эксплуатации долот на карьерах Урала - Доклады Международной конференции «Проблемы безопасности и совершенствования горных работ»- Пермь, 1999 г.
16. Блинков О.Г., Сухов Р.И., Ярушин В.П. Результаты экспериментально-промышленных исследований по бурению скважин долотами с увеличенным шагом и вылетом породоразрушающих элементов - Сборник докладов IV Международной конференции по буровзрывным работам. -М, 1999 г.
17. Блинков О.Г., Сухов Р.И. К вопросу создания шарошечных долот для конкретных условий бурения - Сборник докладов IV Международной конференции по буровзрывным работам. -М., 1999 г.
18. Блинков О.Г., Сухов Р.И., Ярушин В.П. Направления интенсификации бурения взрывных скважин - Сборник докладов IV Международной конференции по буровзрывным работам. - М. 1999 г.
19. Блинков О.Г., Мосеев Д.Ю. Статистические методы контроля качества долот и бурильных головок. Э.И. «Бурение нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин». - Москва, Изд. «Нефть и газ», 2000 г.
20. Блинков О.Г., Мосеев Д.Ю. Промывочные устройства и их влияние на качество шарошечных долот. - Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа, №3, 2000 г.
21. Блинков О.Г., Мосеев Д.Ю. Повышение износостойкости гидромониторных насадок методом ионно-плазменного сжатия в вакууме. - Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа, №3, 2000 г.
22. Блинков О.Г., Мосеев Д.Ю., Анохин А. К. Производство и испытания долот с усовершенствованной конструкцией вооружения. - Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа, №2, 2001 г.
23. Блинков О.Г., Исмаков Р.А., Матвеев Ю.Г., Могучев И.А. Создание  уплотнений опор буровых шарошечных долот для высоких частот  вращения. - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на  море, № 5, 2007 г.
24. Блинков О.Г., Чекмарев А.Н., Блинков М.О. Построение математической модели статистического контроля качества буровых шарошечных долот. - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, №6, 2007г
25. Блинков О.Г., Бикбулатов И.К. Влияние конструктивных особенностей промывочных устройств на эффективность работы буровых шарошечных долот - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше  на море, №7, 2007
26. Блинков О.Г., Бикбулатов И.К., Попов А.Н., Трушкин Б.Н. Экспериментальное обеспечение математических методов определения равномерности нагружения вооружения и опор буровых шарошечных долот. - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, № 7, 2007 г.
27. Блинков О.Г., Самородов Д. В.,  Торгашов А.В., Туманов Ю.А. Разработка современных технологий упрочнения рабочих элементов буровых породоразрушающих инструментов. Отчет по НИР и ОКР - Самара: Поволжское отделение Российской академии проблем качества. - 1997г.
28. Блинков О.Г., Рыбаков Ю. С. Защита водных объектов от загрязнения техногенными образованиями - Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Бассейн реки: Эколого-водохозяйственные проблемы рационального водопользования". - Екатеринбург: РосНИИВХ, 1997 г.
29. Блинков О.Г., Рыбаков Ю.С. Защита подземных вод от загрязнения отвалами  руд и минерализованных пород Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Бассейн реки: Эколого-водохозяйственные проблемы рационального водопользования". – Екатеринбург: РосНИИВХ, 1997г.
30. Шамарина Г.Г., Ивашин А.С., Блинков О.Г. Туманов Ю.А. Разработка технологии диффузионной сварки в вакууме биметаллических деталей для бурового инструмента - Отчет по НИОКР НИИ «Технологии», Самара 1997 г.
31. Барвинок В.А., Торгашов А.В., Блинков О.Г., Самородов Д.В. Разработка техники и технологии нанесения плазменных, ионно-плазменных покрытий на детали буровых шарошечных долот в целях повышения их износостойкости и долговечности – Отчет  по НИОКР НИИ «Технологии», Самара 1998 г.
32. Ганиев Р.Ф. Блинков О.Г., Украинский Л.Е. Научные основы использования волновых процессов в породоразрушающем инструменте для повышения эффективности разрушения горных пород, а также для повышения качества вскрытия пластов скважин. Отчет по НИОКР, М.,НЦ НВМТ РАН-1999г.
33. Барвинок В. А. , Блинков О.Г., Самородов Д. В. Разработка методики вакуумного ионно-плазменного и плазменного напыления покрытий на детали и узлы бурового инструмента, работающего в агрессивных средах. Отчет по НИР и ОКР - Самара: ИНПЦ "Технология". – 1999 г.
34. Стеклянов Б. Л., Торгашов А.В., Блинков О.Г. Развитие конструкций одношарошечных долот и перспективы их совершенствования - Проблемы машиностроения и автоматизации, №2, 1999 г.
35. Ганиев Р.Ф., Ищук А.Г., Блинков О.Г. Перспективы применения волновых генераторов для повышения скорости проходки при бурении скважин. Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции по проблемам породоразрушающего бурового инструмента – Самара СГТУ 1999г.
36. Барвинок В.А., Бакиров Б.А., Агошашвили Т.Г., Торгашов А.В., Блинков О.Г. Поверхностное упрочение гидромониторных насадок методом ионного осаждения в вакууме - Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции по проблемам породоразрушающего бурового инструмента. - Самара. СГТУ, 1999 г.
37. Барвинок В.А., Бакиров Б.А., Торгашов А.В., Ищук А.Г., Блинков О.Г., Гладких В.Н. Повышение износостойкости фрезерованного вооружения долот методом плазменного напыления Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции по проблемам породоразрушающего бурового инструмента. - Самара. СГТУ, 1999 г.
38. Бикбулатов И.К., Гинзбург Э.С., Торгашов А. В., Блинков О.Г. Уплотнение опоры бурового долота с керамическим МДО-покрытием рабочих поверхностей - Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции по проблемам бурового инструмента. - Самара. СГТУ, 1999 г.
39. Матвеев Ю.Г., Попов А.Н., Торгашов А.В., Блинков О.Г., Баталов С.П. Разработка герметизирующих устройств опор шарошечных долот для повышенных частот вращения Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции по проблемам породоразрушающего бурового инструмента. - Самара. СГТУ, 1999 г.
40. Бикбулатов И.К., Хуан Ваньчжи, Блинков О.Г., Анисимов П.А., Анохин К. П. Исследование динамических нагрузок вооружения шарошечных долот в процессе бурения скважин - Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции по проблемам породоразрушающего бурового инструмента. - Самара. СГТУ, 1999 г.
41. Барвинок В.А., Торгашов А. В., Блинков О.Г., Чекмарев А. К.  Контроль качества шарошечных долот - Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции по проблемам породоразрушающего бурового инструмента. - Самара, СГТУ, 1999 г.
42. Бикбулатов И.К.,  Блинков О.Г., Торгашов А. В. Определение динамических нагрузок на твердосплавные зубки шарошек буровых долот Проблемы машиностроения и автоматизации, №2, 2000 г.
43. Матвеев Ю.Г., Блинков О.Г., Попов А.Н. Разработка конструкции наддолотного лубрикатора для принудительной смазки опор долот серии ГНУ (ГВУ) и создание уплотнения, обеспечивающего их работу в компоновке с лубрикатором. - Отчет НИР, Уфа, ООО «Бурнефтемаш», 2000г.
44. Матвеев Ю.Г., Блинков О.Г., Попов А.Н. Герметизирующие устройства опор шарошечных долот и их совершенствование для повышенных частот вращения Проблемы машиностроения и автоматизации, № 2, 2000 г.
45. Бикбулатов И. К., Блинков О.Г.,  Поланский Г.А. Патент «Шарошка бурового долота» - Решение ФИПС о выдаче патента по заявке         №                  20001011997/03(002232) от 01.03.2001 г.
46. Бикбулатов И. К., Блинков О.Г.,  Поланский Г.А Патент «Опора долота для бурения с продувкой воздухом» Решение ФИПС о выдаче патента по заявке № 2000101 1996/03 (002233) от 01.03.2001 г.
47. Павлов Ю.А. Соломахин А. В., Блинков О.Г., Воробьев В.Н. Поланский Г.А. Козлов О.А. Патент «Буровая коронка» №2164283 - Решение РАПТЗ о выдаче патента по заявке № 99103571 от 24.02.1999 г.
48. Матвеев Ю.Г., Исмаков Р.А., Могучев А.И., Блинков О.Г. Об одном из возможных направлений совершенствования уплотнений опор шарошечных долот для высоких частот вращения. – Научно-технические достижения в газовой промышленности. Сборник научных трудов. Уфа,  УГНТУ. 2001 г.
49. Барвинок В.А., Блинков О.Г., Чекмарев А.Н. Использование методов ионно-плазменного осаждения в вакууме с целью повышения износостойкости гидромониторных насадок буровых шарошечных долот. - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, №5, 2007 г.
50. Барвинок В.А., Блинков О.Г Применение плазменного напыления для повышения износостойкости фрезерованного вооружения буровых шарошечных долот - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, №5, 2007 г.
51. Анохин К.П., Блинков О.Г., Ганиев Р.Ф., Ищук А.Г. Применение волновых генераторов для повышения скорости проходки при бурении скважин. - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, №6, 2007 г.
52. Бикбулатов И.К., Блинков О.Г., Гинзбург Э.С. Использование уплотнений в опоре бурового шарошечного долота с керамическим МДО-покрытием рабочих поверхностей. - Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, №8, 2007 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ризография  НИЧ УГТУ – УПИ

Адрес: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19.

                Тираж 100 шт.              2007 г.