Долото буровое
Долото буровое, основной элемент бурового инструмента для механического разрушения горной породы на забое скважины в процессе её проходки. Термин "долото" сохранился от раннего периода развития техники бурения, когда единственным способом проходки скважин было ударное бурение, при котором долото буровое имело сходство с плотничным инструментом того же наименования. долото буровое, как правило, закрепляют в конце бурильной колонны, которая передаёт ему осевое и окружное усилие, создаваемое буровой установкой (в случае ударного бурения долото буровое подвешивается на канате и наносит удары по забою скважины за счёт энергии свободного падения).
В основу классификаций долото буровое положены два признака: назначение и характер воздействия на породу. По назначению различают 3 класса долото буровое: для сплошного бурения (разрушение породы по всему забою скважины), для колонкового бурения (разрушение породы по кольцу у стенок скважины с оставлением в её центральной части керна) и для специальных целей (разбуривание цемента в колонне труб, расширение скважины и др.). По характеру воздействия на породу долото буровое делятся на 4 класса: дробящего действия, дробяще-скалывающего, истирающе-режущего и режуще-скалывающего. Основные элементы долото буровое - корпус и рабочая (разрушающая) часть; последняя определяет три типа долото буровое, широко применяемых в промышленности: шарошечные, алмазные и лопастные.
Шарошечными долото буровое осуществляется свыше 90% объёма бурения на нефть и газ; эти долото буровое наиболее производительны при бурении геологоразведочных (сплошным забоем) и взрывных скважин в крепких породах. Впервые долото буровое с коническими шарошками было изобретено в США (1909). Шарошечное долото буровое (или колонковая бурильная головка) состоит из одной, двух, трёх и более конических, сферических или цилиндрических шарошек, смонтированных на подшипниках качения или скольжения или же их комбинации на цапфах секций долото буровое На наружной поверхности шарошки имеют породоразрушающие элементы - фрезерованные зубья или запрессованные (запаянные) твёрдосплавные зубки или комбинации зубьев и зубков. Для повышения износостойкости фрезерованные зубья армируются твёрдым сплавом. Геометрическая форма и параметры породоразрушающих элементов (высота и длина зубьев, угол заострения и притупления их вершин, частота расположения зубьев на каждом венце шарошек) для различных долото буровое различны и зависят от физических свойств горных пород. Зубья на конусах шарошек, как правило, имеют клиновидную форму; твёрдосплавные зубки - клиновидную или полусферическую рабочие поверхности. В зависимости от конструкции корпуса, шарошечные долото буровое разделяются на секционные и цельнокорпусные. В секционных долото буровое корпус сваривается из отдельных (двух, трёх и четырёх) секций, на цапфах которых монтируются свободно вращающиеся шарошки. В цельнокорпусных долото буровое корпус литой, к нему привариваются лапы с шарошками. Для присоединения долото буровое к бурильной колонне у секционных предусмотрена наружная конусная резьба (ниппель), у корпусных - внутренняя конусная резьба (муфта). Секции (лапы) и шарошки долото буровое изготовляются из хромоникельмолибденовых, хромоникелевых и никельмолибденовых сталей. Шарошечные долото буровое в СССР нормализованы по типам и диаметрам (от 46 до 490 мм) и изготовляются 14 типов для разбуривания мягких, средней твёрдости, твёрдых, крепких и очень крепких пород. Самое широкое распространение имеют трёхшарошечные долото буровое В ограниченных объёмах применяются вставные двух- и трёхшарошечные долото буровое для бурения скважин турбинным и роторным способами, позволяющие опускать новое и поднимать отработанное долото буровое внутри колонны бурильных труб без подъёма последних на поверхность, а также многошарошечные долото буровое для бурения скважин диаметрами 346-2600 мм реактивно-турбинным способом.
Алмазные долото буровое (и бурильные головки) состоят из твердосплавной алмазонесущей рабочей части (матрицы) и стального корпуса с внутренней присоединительной конусной замковой резьбой. долото буровое отличаются друг от друга формой рабочей части, качеством алмазов и системой промывки. Матрицы этих долото буровое изготавливаются методом порошковой металлургии из различных металлических порошков. Эти порошки обеспечивают хорошее удержание алмазов и позволяют получать матрицы различной твёрдости и износостойкости. Матрица на основе вольфрама, его карбида и меди обеспечивает достаточную прочность, износостойкость и высокую теплопроводность матричного материала. Для изготовления долото буровое (бурильных головок) применяются технические алмазы массой 0,05-0,34 кар (на долото буровое диаметром 188 мм расходуется 400-650 кар, или 2000-2500 зёрен алмазов). Алмазные долото буровое и бурильные головки в СССР изготовляются диаметрами 140, 159, 188, 212, 241 и 267 мм двух модификаций: однослойные типов "ДР", "ДТ", "ДК", "КТ" и "КР" с размещением алмазов в поверхностном слое рабочих кромок матрицы по определённым схемам и импрегнированные типа "ДИ" с примерно равномерным распределением мелких зёрен алмазов в матричном материале. Алмазные долото буровое целесообразно применять при больших (свыше 3000 м) глубинах скважин. Как правило, стойкость алмазного долото буровое в 20-30 раз превышает стойкость шарошечного. С 1967 в СССР широко применяются долото буровое типа "ИСМ", рабочие поверхности которых армированы вставками из сверхтвёрдого материала "Славутич" (верхняя часть вставок или 30% высоты - из "Славутича", нижняя - из твердосплавных порошков, спечённых методом порошковой металлургии). Вставки закрепляются пайкой в рёбрах корпуса заподлицо. Эти долото буровое изготовляются диаметрами 138, 142, 158, 188, 212, 241, 267, 293, 317, 344, 392 мм и эффективно работают при бурении мягких и средней твёрдости малоабразивных и среднеабразивных пород.
Лопастное долото буровое состоит из кованого корпуса, к которому привариваются три лопасти и более. У двухлопастного долота корпус и лопасти отштамповываются как одно целое. Передние грани лопастей армируются твердосплавными пластинами прямоугольной формы и зерновым сплавом релит, а боковые - твёрдосплавными цилиндрическими зубками. Лопастные долото буровое применяются для разбуривания мягких и средней твёрдости пород. В СССР они выпускаются по техническим нормалям трёхлопастными типа "3Л" диаметрами от 118 до 445 мм, двухлопастными "2Л" диаметрами от 76 до 161 мм и многолопастными "ИР" диаметрами от 76 до 269 мм, пикообразными "ПЦ" и "ПР" диаметрами от 97 до 445 мм. В ряде случаев изготавливают долото буровое типа "РХ" ("рыбий хвост"), являющиеся разновидностью двухлопастных долото буровое К лопастным относятся также долото буровое для ударно-канатного бурения. Для вспомогательных работ в СССР выпускаются фрезерные долото буровое типа "ФР" в виде плоскодонных фрезеров, нижняя рабочая поверхность которых оснащена твердосплавными зубками или пластинками, выступающими над корпусом долото буровое
Эффективное бурение скважин обеспечивается своевременной очисткой забоя от выбуренных частиц породы и подъёмом их на поверхность, а также охлаждением рабочих элементов долото буровое Это осуществляется обычно продувкой при бурении неглубоких (до 20 м) скважин, а при бурении глубоких и сверхглубоких - промывкой. В шарошечных долото буровое применяется два вида промывки: по центральному каналу и гидромониторная - между шарошками, а в больших корпусных долото буровое - их комбинация. Форма, сечение, расположение и количество промывочных каналов зависят от назначения, типа и размера долото буровое В гидромониторных шарошечных и лопастных долото буровое для увеличения передаваемой ими гидравлической мощности применяются сменные минералокерамические или металлокерамические насадки различных диаметров, преобразующие перепад давлений на долото буровое в скоростной напор, повышающий эффективность разрушения породы.
Совершенствование долото буровое осуществляется в направлении улучшения их конструкций (гидромониторная система очистки забоя скважины, создание новых опор скольжения и др.), применения новых материалов (высокопрочные твёрдые сплавы, стали электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов), оснащения рабочих элементов долото буровое алмазами, высокопрочными твёрдыми сплавами и сверхтвёрдыми материалами. См. также ст. Бурение.
Список литературы
Мальков И. А., Теория и практика применения гидромониторных долот в США, М., 1958
Волков С. А., Волков А. С., Справочник по разведочному бурению, М., 1963
Корнеев К. Е., Палий П. А., Буровые долота, 3 изд., М., 1971
Brantly J. Е., Rotary drilling handbook, 6 ed., Los Ang., 1961.
www.referatmix.ru
В зависимости от конструкции корпуса, шарошечные долота разделяются на секционные и цельнокорпусные. В секционных буровых долотах корпус сваривается из отдельных (двух, трёх и четырёх) секций, на цапфах которых монтируются свободно вращающиеся шарошки.
В цельнокорпусных буровых долотах корпус литой, к нему привариваются лапы с шарошками. Для присоединения долота к бурильной колонне у секционных предусмотрена наружная конусная резьба (ниппель), у корпусных – внутренняя конусная резьба (муфта). Секции (лапы) и шарошки долота изготовляются из хромоникельмолибденовых, хромоникелевых и никельмолибденовых сталей. Шарошечные долото в России нормализованы по типам и диаметрам (от 46 до 490 мм) и изготовляются 14 типов для разбуривания мягких, средней твёрдости, твёрдых, крепких и очень крепких пород. Самое широкое распространение имеют трёхшарошечные долото. В ограниченных объёмах применяются вставные двух- и трёхшарошечные долото буровое для бурения скважин турбинным и роторным способами, позволяющие опускать новое и поднимать отработанное долото буровое внутри колонны бурильных труб без подъёма последних на поверхность, а также многошарошечные долото для бурения скважин диаметрами 346-2600 мм реактивно-турбинным способом.
Разработанный в последние годы ассортимент шарошечных долот по своим типоразмерам способен удовлетворить самые широкие запросы потребителей. В частности, впервые в мировой практике разработаны шарошечные микродолота диаметром 46 и 59 мм.
2.3 Алмазное долото
Рис. 3. Алмазное долото.
Основная особенность алмазных долот — наличие в них алмазных режущих элементов, т.е. алмазов (природных или синтетических) той или иной величины (крупности). В буровых долотах обычно используют наименее ценную разновидность природного алмаза, именуемую карбонадо (бразильские технические алмазы) или черным алмазом, которая характеризуется меньшей твердостью, но значительно большей вязкостью, что в условиях бурения чрезвычайно важно.
Алмазное долото буровое (и бурильные головки) состоят из твердосплавной алмазонесущей рабочей части (матрицы) и стального корпуса с внутренней присоединительной конусной замковой резьбой. Долота отличаются друг от друга формой рабочей части, качеством алмазов и системой промывки. Матрицы этих долот изготавливаются методом порошковой металлургии из различных металлических порошков. Эти порошки обеспечивают хорошее удержание алмазов и позволяют получать матрицы различной твёрдости и износостойкости. Матрица на основе вольфрама, его карбида и меди обеспечивает достаточную прочность, износостойкость и высокую теплопроводность матричного материала. Для изготовления долота (бурильных головок) применяются технические алмазы массой 0,05-0,34 кар (на долото буровое диаметром 188 мм расходуется 400-650 кар, или 2000-2500 зёрен алмазов). Алмазные долото целесообразно применять при больших (свыше 3000 м) глубинах скважин. Как правило, стойкость алмазного долота буровое в 20-30 раз превышает стойкость шарошечного.
Алмазные долота бывают трех типов: спиральные, радиальные и ступенчатые. В спиральных алмазных долотах рабочая часть имеет спирали, оснащенные алмазами и промывочные отверстия. Долота этого типа предназначены для турбинного бурения малоабразивных и среднеабразивных пород. Радиальные алмазные долота имеют рабочую поверхность в виде радиальных выступов в форме сектора, оснащенных алмазами; между ними размещены промывочные каналы. Долота данного типа предназначены для бурения малоабразивных пород средней твердости и твердых пород как при роторном, так и при турбинном способах бурения. Ступенчатые алмазные долота имеют рабочую поверхность ступенчатой формы. Они применяются как при роторном, так и турбинном способах бурения при проходке малоабразивных мягких и средней твердости пород.
Технические показатели алмазных долот во многом зависят от качества и размеров алмазов. Качество определяют группой и категорией, а размер — числом камней на 1 кар (0,2 г). Работоспособность алмазного долота в наибольшей степени, чем инструмента любого другого вида, зависит от чистоты ствола и забоя и качества промывки. При наличии металла или твердого сплава (даже в малом количестве), или крупных обломков крепких пород на забое происходит образование выбоин, выкрашивание или раскалывание алмазов и быстрое разрушение долота. При недостатке бурового раствора наблюдается перегревание и растрескивание (прижог) алмазов. Это значительно осложняет бурение алмазными долотами. Другая, еще более важная специфическая особенность алмазных долот — их дороговизна и дефицит из-за недостатка алмазов, обладающих высокими техническими свойствами (прочностью, вязкостью, достаточной твердостью, сопротивлением ударам и т.п.). Применение алмазных долот обеспечивает высокие скорости бурения, снижение кривизны скважин. Отсутствие опор качения и высокая износостойкость алмазов повышают их срок службы до 200...250 ч непрерывной работы. Благодаря этому сокращается число спуско-подъемных операций. Одним алмазным долотом можно пробурить столько же, сколько 15...20 шарошечными долотами.
При бурении твердых, крепких и абразивных пород износ матрицы интенсивнее, поэтому во избежание излишнего обнажения алмазов матрица у долот для таких пород должна быть наиболее износостойкой. В породах мягких и средних матрица изнашивается мало, вследствие чего в долотах, предназначенных для бурения этих пород, используется не слишком износостойкий материал для матрицы.
Некоторыми специалистами выделяются и другие, преимущественно комбинированные разновидности.
По размещению алмазов в матрице различают две разновидности долот: однослойное и многослойное, т.е. с импрегнированными алмазами. Однослойные долота получают при однослойной укладке относительно крупных алмазов в графитовую пресс-форму, что приводит к их распределению в определенном порядке на поверхности матрицы, а импрегнированные — при равномерном перемешивании алмазов (как правило, мелких и невысокого качества) с частицами карбида вольфрама и другими компонентами матрицы перед спеканием долота.
В целом алмазные долота характеризуются монолитной конструкцией. В России выпускают четыре разновидности алмазных долот: однослойные ступенчатые и радиальные, импрегнированные радиальные и ступенчатые. Долота всех разновидностей изготовляют обоих классов, т.е. с природными и синтетическими алмазами.
Твердосплавные долота отличаются от алмазных тем, что вместо алмазов они армированы сверхтвердыми сплавами.
3. Заключение
Разрушение горных пород является основной операцией при добыче и переработке полезных ископаемых. В процессе бурения скважин важную роль играет качество проходки бурового долота и качество забоя. Правильный подбор буровых долот для соответствующей горной породы, соблюдение техники бурения и качественной промывки скважин позволяет добиться высокой скорости бурения с минимальными потерями бурового инструмента. Например: для мягких пород при неглубоких скважинах целесообразно использовать лопастные долота, а при бурении твердых и глубоких пород лучше подходят шарошечные или алмазные долота.
Интенсивное развитие промышленного и разведочного бурения в настоящее время связано с использованием различного оборудования и инструментов. Применение тех или иных технических средств или технологических мероприятий в конкретных геологических условиях, часто резко различающихся по физико-механическим свойствам пород, обусловливает сложность выбора буровых долот. Поэтому при бурении скважин следует строго соблюдать технику бурения и учитывать особенности типа бурового долота. При несоблюдении техники могут возникнуть осложнения в виде разрушений бурового долота, перегреве, смещения осей шарошечных долот, и вследствие этого, быстрое изнашивание инструмента и проведение дополнительных операций по извлечению поврежденного оборудования из скважины.
В настоящее время разрабатываются новые виды долот. С использованием современных технологий производства удается получить долота с высоким сроком службы, большой проходкой и скоростью работы, что позволяет уменьшать энергозатраты на процесс бурения скважин, а также эффективно проводить сверхглубокие и горизонтальные скважины.
4.Список литературы
Размещено на Allbest.ru
yaneuch.ru
Долото буровое, основной элемент бурового инструмента для механического разрушения горной породы на забое скважины в процессе её проходки. Термин "долото" сохранился от раннего периода развития техники бурения, когда единственным способом проходки скважин было ударное бурение, при котором долото буровое имело сходство с плотничным инструментом того же наименования. долото буровое, как правило, закрепляют в конце бурильной колонны, которая передаёт ему осевое и окружное усилие, создаваемое буровой установкой (в случае ударного бурения долото буровое подвешивается на канате и наносит удары по забою скважины за счёт энергии свободного падения).
В основу классификаций долото буровое положены два признака: назначение и характер воздействия на породу. По назначению различают 3 класса долото буровое: для сплошного бурения (разрушение породы по всему забою скважины), для колонкового бурения (разрушение породы по кольцу у стенок скважины с оставлением в её центральной части керна) и для специальных целей (разбуривание цемента в колонне труб, расширение скважины и др.). По характеру воздействия на породу долото буровое делятся на 4 класса: дробящего действия, дробяще-скалывающего, истирающе-режущего и режуще-скалывающего. Основные элементы долото буровое - корпус и рабочая (разрушающая) часть; последняя определяет три типа долото буровое, широко применяемых в промышленности: шарошечные, алмазные и лопастные.
Шарошечными долото буровое осуществляется свыше 90% объёма бурения на нефть и газ; эти долото буровое наиболее производительны при бурении геологоразведочных (сплошным забоем) и взрывных скважин в крепких породах. Впервые долото буровое с коническими шарошками было изобретено в США (1909). Шарошечное долото буровое (или колонковая бурильная головка) состоит из одной, двух, трёх и более конических, сферических или цилиндрических шарошек, смонтированных на подшипниках качения или скольжения или же их комбинации на цапфах секций долото буровое На наружной поверхности шарошки имеют породоразрушающие элементы - фрезерованные зубья или запрессованные (запаянные) твёрдосплавные зубки или комбинации зубьев и зубков. Для повышения износостойкости фрезерованные зубья армируются твёрдым сплавом. Геометрическая форма и параметры породоразрушающих элементов (высота и длина зубьев, угол заострения и притупления их вершин, частота расположения зубьев на каждом венце шарошек) для различных долото буровое различны и зависят от физических свойств горных пород. Зубья на конусах шарошек, как правило, имеют клиновидную форму; твёрдосплавные зубки - клиновидную или полусферическую рабочие поверхности. В зависимости от конструкции корпуса, шарошечные долото буровое разделяются на секционные и цельнокорпусные. В секционных долото буровое корпус сваривается из отдельных (двух, трёх и четырёх) секций, на цапфах которых монтируются свободно вращающиеся шарошки. В цельнокорпусных долото буровое корпус литой, к нему привариваются лапы с шарошками. Для присоединения долото буровое к бурильной колонне у секционных предусмотрена наружная конусная резьба (ниппель), у корпусных - внутренняя конусная резьба (муфта). Секции (лапы) и шарошки долото буровое изготовляются из хромоникельмолибденовых, хромоникелевых и никельмолибденовых сталей. Шарошечные долото буровое в СССР нормализованы по типам и диаметрам (от 46 до 490 мм) и изготовляются 14 типов для разбуривания мягких, средней твёрдости, твёрдых, крепких и очень крепких пород. Самое широкое распространение имеют трёхшарошечные долото буровое В ограниченных объёмах применяются вставные двух- и трёхшарошечные долото буровое для бурения скважин турбинным и роторным способами, позволяющие опускать новое и поднимать отработанное долото буровое внутри колонны бурильных труб без подъёма последних на поверхность, а также многошарошечные долото буровое для бурения скважин диаметрами 346-2600 мм реактивно-турбинным способом.
Алмазные долото буровое (и бурильные головки) состоят из твердосплавной алмазонесущей рабочей части (матрицы) и стального корпуса с внутренней присоединительной конусной замковой резьбой. долото буровое отличаются друг от друга формой рабочей части, качеством алмазов и системой промывки. Матрицы этих долото буровое изготавливаются методом порошковой металлургии из различных металлических порошков. Эти порошки обеспечивают хорошее удержание алмазов и позволяют получать матрицы различной твёрдости и износостойкости. Матрица на основе вольфрама, его карбида и меди обеспечивает достаточную прочность, износостойкость и высокую теплопроводность матричного материала. Для изготовления долото буровое (бурильных головок) применяются технические алмазы массой 0,05-0,34 кар (на долото буровое диаметром 188 мм расходуется 400-650 кар, или 2000-2500 зёрен алмазов). Алмазные долото буровое и бурильные головки в СССР изготовляются диаметрами 140, 159, 188, 212, 241 и 267 мм двух модификаций: однослойные типов "ДР", "ДТ", "ДК", "КТ" и "КР" с размещением алмазов в поверхностном слое рабочих кромок матрицы по определённым схемам и импрегнированные типа "ДИ" с примерно равномерным распределением мелких зёрен алмазов в матричном материале. Алмазные долото буровое целесообразно применять при больших (свыше 3000 м) глубинах скважин. Как правило, стойкость алмазного долото буровое в 20-30 раз превышает стойкость шарошечного. С 1967 в СССР широко применяются долото буровое типа "ИСМ", рабочие поверхности которых армированы вставками из сверхтвёрдого материала "Славутич" (верхняя часть вставок или 30% высоты - из "Славутича", нижняя - из твердосплавных порошков, спечённых методом порошковой металлургии). Вставки закрепляются пайкой в рёбрах корпуса заподлицо. Эти долото буровое изготовляются диаметрами 138, 142, 158, 188, 212, 241, 267, 293, 317, 344, 392 мм и эффективно работают при бурении мягких и средней твёрдости малоабразивных и среднеабразивных пород.
Лопастное долото буровое состоит из кованого корпуса, к которому привариваются три лопасти и более. У двухлопастного долота корпус и лопасти отштамповываются как одно целое. Передние грани лопастей армируются твердосплавными пластинами прямоугольной формы и зерновым сплавом релит, а боковые - твёрдосплавными цилиндрическими зубками. Лопастные долото буровое применяются для разбуривания мягких и средней твёрдости пород. В СССР они выпускаются по техническим нормалям трёхлопастными типа "3Л" диаметрами от 118 до 445 мм, двухлопастными "2Л" диаметрами от 76 до 161 мм и многолопастными "ИР" диаметрами от 76 до 269 мм, пикообразными "ПЦ" и "ПР" диаметрами от 97 до 445 мм. В ряде случаев изготавливают долото буровое типа "РХ" ("рыбий хвост"), являющиеся разновидностью двухлопастных долото буровое К лопастным относятся также долото буровое для ударно-канатного бурения. Для вспомогательных работ в СССР выпускаются фрезерные долото буровое типа "ФР" в виде плоскодонных фрезеров, нижняя рабочая поверхность которых оснащена твердосплавными зубками или пластинками, выступающими над корпусом долото буровое
Эффективное бурение скважин обеспечивается своевременной очисткой забоя от выбуренных частиц породы и подъёмом их на поверхность, а также охлаждением рабочих элементов долото буровое Это осуществляется обычно продувкой при бурении неглубоких (до 20 м) скважин, а при бурении глубоких и сверхглубоких - промывкой. В шарошечных долото буровое применяется два вида промывки: по центральному каналу и гидромониторная - между шарошками, а в больших корпусных долото буровое - их комбинация. Форма, сечение, расположение и количество промывочных каналов зависят от назначения, типа и размера долото буровое В гидромониторных шарошечных и лопастных долото буровое для увеличения передаваемой ими гидравлической мощности применяются сменные минералокерамические или металлокерамические насадки различных диаметров, преобразующие перепад давлений на долото буровое в скоростной напор, повышающий эффективность разрушения породы.
Совершенствование долото буровое осуществляется в направлении улучшения их конструкций (гидромониторная система очистки забоя скважины, создание новых опор скольжения и др.), применения новых материалов (высокопрочные твёрдые сплавы, стали электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов), оснащения рабочих элементов долото буровое алмазами, высокопрочными твёрдыми сплавами и сверхтвёрдыми материалами. См. также ст. Бурение.
Список литературы
Мальков И. А., Теория и практика применения гидромониторных долот в США, М., 1958
Волков С. А., Волков А. С., Справочник по разведочному бурению, М., 1963
Корнеев К. Е., Палий П. А., Буровые долота, 3 изд., М., 1971
Brantly J. Е., Rotary drilling handbook, 6 ed., Los Ang., 1961.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.nashstroy.ru
bukvasha.ru
Долото буровое, основной элемент бурового инструмента для механического разрушения горной породы на забое скважины в процессе её проходки. Термин «долото» сохранился от раннего периода развития техники бурения, когда единственным способом проходки скважин было ударное бурение, при котором долото буровое имело сходство с плотничным инструментом того же наименования. долото буровое, как правило, закрепляют в конце бурильной колонны, которая передаёт ему осевое и окружное усилие, создаваемое буровой установкой (в случае ударного бурения долото буровое подвешивается на канате и наносит удары по забою скважины за счёт энергии свободного падения).
В основу классификаций долото буровое положены два признака: назначение и характер воздействия на породу. По назначению различают 3 класса долото буровое: для сплошного бурения (разрушение породы по всему забою скважины), для колонкового бурения (разрушение породы по кольцу у стенок скважины с оставлением в её центральной части керна) и для специальных целей (разбуривание цемента в колонне труб, расширение скважины и др.). По характеру воздействия на породу долото буровое делятся на 4 класса: дробящего действия, дробяще-скалывающего, истирающе-режущего и режуще-скалывающего. Основные элементы долото буровое — корпус и рабочая (разрушающая) часть; последняя определяет три типа долото буровое, широко применяемых в промышленности: шарошечные, алмазные и лопастные.
Шарошечными долото буровое осуществляется свыше 90% объёма бурения на нефть и газ; эти долото буровое наиболее производительны при бурении геологоразведочных (сплошным забоем) и взрывных скважин в крепких породах. Впервые долото буровое с коническими шарошками было изобретено в США (1909). Шарошечное долото буровое (или колонковая бурильная головка) состоит из одной, двух, трёх и более конических, сферических или цилиндрических шарошек, смонтированных на подшипниках качения или скольжения или же их комбинации на цапфах секций долото буровое На наружной поверхности шарошки имеют породоразрушающие элементы — фрезерованные зубья или запрессованные (запаянные) твёрдосплавные зубки или комбинации зубьев и зубков. Для повышения износостойкости фрезерованные зубья армируются твёрдым сплавом. Геометрическая форма и параметры породоразрушающих элементов (высота и длина зубьев, угол заострения и притупления их вершин, частота расположения зубьев на каждом венце шарошек) для различных долото буровое различны и зависят от физических свойств горных пород. Зубья на конусах шарошек, как правило, имеют клиновидную форму; твёрдосплавные зубки — клиновидную или полусферическую рабочие поверхности. В зависимости от конструкции корпуса, шарошечные долото буровое разделяются на секционные и цельнокорпусные. В секционных долото буровое корпус сваривается из отдельных (двух, трёх и четырёх) секций, на цапфах которых монтируются свободно вращающиеся шарошки. В цельнокорпусных долото буровое корпус литой, к нему привариваются лапы с шарошками. Для присоединения долото буровое к бурильной колонне у секционных предусмотрена наружная конусная резьба (ниппель), у корпусных — внутренняя конусная резьба (муфта). Секции (лапы) и шарошки долото буровое изготовляются из хромоникельмолибденовых, хромоникелевых и никельмолибденовых сталей. Шарошечные долото буровое в СССР нормализованы по типам и диаметрам (от 46 до 490 мм) и изготовляются 14 типов для разбуривания мягких, средней твёрдости, твёрдых, крепких и очень крепких пород. Самое широкое распространение имеют трёхшарошечные долото буровое В ограниченных объёмах применяются вставные двух- и трёхшарошечные долото буровое для бурения скважин турбинным и роторным способами, позволяющие опускать новое и поднимать отработанное долото буровое внутри колонны бурильных труб без подъёма последних на поверхность, а также многошарошечные долото буровое для бурения скважин диаметрами 346-2600 мм реактивно-турбинным способом.
Алмазные долото буровое (и бурильные головки) состоят из твердосплавной алмазонесущей рабочей части (матрицы) и стального корпуса с внутренней присоединительной конусной замковой резьбой. долото буровое отличаются друг от друга формой рабочей части, качеством алмазов и системой промывки. Матрицы этих долото буровое изготавливаются методом порошковой металлургии из различных металлических порошков. Эти порошки обеспечивают хорошее удержание алмазов и позволяют получать матрицы различной твёрдости и износостойкости. Матрица на основе вольфрама, его карбида и меди обеспечивает достаточную прочность, износостойкость и высокую теплопроводность матричного материала. Для изготовления долото буровое (бурильных головок) применяются технические алмазы массой 0,05-0,34 кар (на долото буровое диаметром 188 мм расходуется 400-650 кар, или 2000-2500 зёрен алмазов). Алмазные долото буровое и бурильные головки в СССР изготовляются диаметрами 140, 159, 188, 212, 241 и 267 мм двух модификаций: однослойные типов «ДР», «ДТ», «ДК», «КТ» и «КР» с размещением алмазов в поверхностном слое рабочих кромок матрицы по определённым схемам и импрегнированные типа «ДИ» с примерно равномерным распределением мелких зёрен алмазов в матричном материале. Алмазные долото буровое целесообразно применять при больших (свыше 3000 м) глубинах скважин. Как правило, стойкость алмазного долото буровое в 20-30 раз превышает стойкость шарошечного. С 1967 в СССР широко применяются долото буровое типа «ИСМ», рабочие поверхности которых армированы вставками из сверхтвёрдого материала «Славутич» (верхняя часть вставок или 30% высоты — из «Славутича», нижняя — из твердосплавных порошков, спечённых методом порошковой металлургии). Вставки закрепляются пайкой в рёбрах корпуса заподлицо. Эти долото буровое изготовляются диаметрами 138, 142, 158, 188, 212, 241, 267, 293, 317, 344, 392 мм и эффективно работают при бурении мягких и средней твёрдости малоабразивных и среднеабразивных пород.
Лопастное долото буровое состоит из кованого корпуса, к которому привариваются три лопасти и более. У двухлопастного долота корпус и лопасти отштамповываются как одно целое. Передние грани лопастей армируются твердосплавными пластинами прямоугольной формы и зерновым сплавом релит, а боковые — твёрдосплавными цилиндрическими зубками. Лопастные долото буровое применяются для разбуривания мягких и средней твёрдости пород. В СССР они выпускаются по техническим нормалям трёхлопастными типа «3Л» диаметрами от 118 до 445 мм, двухлопастными «2Л» диаметрами от 76 до 161 мм и многолопастными «ИР» диаметрами от 76 до 269 мм, пикообразными «ПЦ» и «ПР» диаметрами от 97 до 445 мм. В ряде случаев изготавливают долото буровое типа «РХ» («рыбий хвост»), являющиеся разновидностью двухлопастных долото буровое К лопастным относятся также долото буровое для ударно-канатного бурения. Для вспомогательных работ в СССР выпускаются фрезерные долото буровое типа «ФР» в виде плоскодонных фрезеров, нижняя рабочая поверхность которых оснащена твердосплавными зубками или пластинками, выступающими над корпусом долото буровое
Эффективное бурение скважин обеспечивается своевременной очисткой забоя от выбуренных частиц породы и подъёмом их на поверхность, а также охлаждением рабочих элементов долото буровое Это осуществляется обычно продувкой при бурении неглубоких (до 20 м) скважин, а при бурении глубоких и сверхглубоких — промывкой. В шарошечных долото буровое применяется два вида промывки: по центральному каналу и гидромониторная — между шарошками, а в больших корпусных долото буровое — их комбинация. Форма, сечение, расположение и количество промывочных каналов зависят от назначения, типа и размера долото буровое В гидромониторных шарошечных и лопастных долото буровое для увеличения передаваемой ими гидравлической мощности применяются сменные минералокерамические или металлокерамические насадки различных диаметров, преобразующие перепад давлений на долото буровое в скоростной напор, повышающий эффективность разрушения породы.
Совершенствование долото буровое осуществляется в направлении улучшения их конструкций (гидромониторная система очистки забоя скважины, создание новых опор скольжения и др.), применения новых материалов (высокопрочные твёрдые сплавы, стали электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов), оснащения рабочих элементов долото буровое алмазами, высокопрочными твёрдыми сплавами и сверхтвёрдыми материалами. См. также ст. Бурение.
Список литературы
Мальков И. А., Теория и практика применения гидромониторных долот в США, М., 1958
Волков С. А., Волков А. С., Справочник по разведочному бурению, М., 1963
Корнеев К. Е., Палий П. А., Буровые долота, 3 изд., М., 1971
Brantly J. Е., Rotary drilling handbook, 6 ed., Los Ang., 1961.
www.ronl.ru
