долото бурове

Наши партнеры ArtmMisto

Доліт про бурів про е, основний елемент бурового інструменту для механічного руйнування гірської породи на вибої свердловини в процесі її проходки. Термін «долото» зберігся від раннього періоду розвитку техніки буріння, коли єдиним способом проходки свердловин було ударне буріння , При якому Д. б. мало схожість з дерев'яних будівельних конструкцій інструментом того ж найменування. Д. б., Як правило, закріплюють в кінці бурильної колони, яка передає йому осьовий і окружне зусилля, що створюється буровою установкою (В разі ударного буріння Д. б. Підвішується на канаті і завдає ударів по забою свердловини за рахунок енергії вільного падіння).

В основу класифікацій Д. б. покладені дві ознаки: призначення і характер впливу на породу. За призначенням розрізняють 3 класу Д. б .: для суцільного буріння (руйнування породи по всьому вибою свердловини), для колонкового буріння (руйнування породи по кільцю у стінок свердловини з залишенням в її центральній частині керна ) І для спеціальних цілей (розбурювання цементу в колоні труб, розширення свердловини та ін.). За характером впливу на породу Д. б. діляться на 4 класи: дробить, дробяще-сколювальні, істірающе-ріжучого і режуще-сколювальні. Основні елементи Д. б. (Рис. 1) - корпус і робоча (руйнує) частина; остання визначає три типи Д. б., широко використовуються в промисловості: шарошечні, алмазні і лопатеві.

Шарошечні Д. б. здійснюється понад 90% обсягу буріння на нафту і газ; ці Д. б. найбільш продуктивні при бурінні геологорозвідувальних (суцільним забоєм) і вибухових свердловин в міцних породах. Вперше Д. б. з конічними шарошками було винайдено в США (1909). Шарошечне Д. б. (Або колонковая бурильна головка) складається з однієї, двох, трьох і більше конічних, сферичних або циліндричних шарошок, змонтованих на підшипниках кочення або ковзання або ж їх комбінації на цапфах секцій Д. б. На зовнішній поверхні шарошки мають породоруйнуючих елементи - фрезеровані зуби або запресовані (запаяні) твердосплавні зубки або комбінації зубів і зубків. Для підвищення зносостійкості фрезеровані зуби армуються твердим сплавом. Геометрична форма і параметри породоразрушающих елементів (висота і довжина зубів, кут загострення і притуплення їх вершин, частота розташування зубів на кожному вінці шарошок) для різних Д. б. різні й залежать від фізичних властивостей гірських порід. Зуби на конусах шарошок, як правило, мають клиноподібну форму; твердосплавні зубки - клиноподібну або напівсферичної робочі поверхні. Залежно від конструкції корпусу, шарошечні Д. б. поділяються на секційні і цельнокорпусние. У секційних Д. б. корпус зварюється з окремих (двох, трьох і чотирьох) секцій, на цапфах яких монтуються вільно обертаються шарошки. У цельнокорпусних Д. б. корпус литий, до нього приварюються лапи з шарошками. Для приєднання Д. б. до бурильної колоні у секційних передбачена зовнішня конусна різьба (ніпель), у корпусних - внутрішня конусна різьба (муфта). Секції (лапи) і шарошки Д. б. виготовляються з хромонікельмолібденових, хромонікелевих і нікельмолібденових сталей. Шарошечні Д. б. в СРСР нормалізовані за типами та діаметрам (від 46 до 490 мм) і виготовляються 14 типів для розбурювання м'яких, середньої твердості, твердих, міцних і дуже міцних порід. Найширше поширення мають трехшарошечние Д. б. В обмежених обсягах застосовуються вставні дво-і трехшарошечние Д. б. для буріння свердловин турбінним і роторним способами, що дозволяють опускати нове і піднімати відпрацьоване Д. б. всередині колони бурильних труб без підйому останніх на поверхню, а також многошарошечние Д. б. для буріння свердловин діаметрами 346-2600 мм реактивно-турбінним способом.

Алмазні Д. б. (І бурильні головки) складаються з твердосплавних алмазонесущей робочої частини (матриці) і сталевого корпусу з внутрішньої приєднувальних конусної замкової різьбленням. Д. б. відрізняються один від одного формою робочої частини, якістю алмазів і системою промивки. Матриці цих Д. б. виготовляються методом порошкової металургії з різних металевих порошків. Ці порошки забезпечують хороше утримання алмазів і дозволяють отримувати матриці різної твердості і зносостійкості. Матриця на основі вольфраму, його карбіду і міді забезпечує достатню міцність, зносостійкість і високу теплопровідність матричного матеріалу. Для виготовлення Д. б. (бурильних головок) застосовуються технічні алмази масою 0,05-0,34 кар (на Д. б. діаметром 188 мм витрачається 400-650 кар, або 2000-2500 зерен алмазів). Алмазні Д. б. і бурильні головки в СРСР виготовляються діаметрами 140, 159, 188, 212, 241 і 267 мм двох модифікацій: одношарові типів «ДР», «ДТ», «ДК», «КТ» і «КР» з розміщенням алмазів у поверхневому шарі робочих крайок матриці за певними схемами і імпрегновану типу «ДІ» з приблизно рівномірним розподілом дрібних зерен алмазів в матричному матеріалі. Алмазні Д. б. доцільно застосовувати при великих (понад 3000 м) глибинах свердловин. Як правило, стійкість алмазного Д. б. в 20-30 разів перевищує стійкість шарошечні. З 1967 в СРСР широко застосовуються Д. б. типу «ІСМ», робочі поверхні яких армовані вставками з надтвердого матеріалу «Славутич» (верхня частина вставок або 30% висоти - з «Славутича», нижня - з твердосплавних порошків, спечених методом порошкової металургії). Вставки закріплюються пайкою в ребрах корпуса заподлицо. Ці Д. б. (Рис. 2) виготовляються діаметрами 138, 142, 158, 188, 212, 241, 267, 293, 317, 344, 392 мм і ефективно працюють при бурінні м'яких і середньої твердості малоабразивних і среднеабразівних порід.

Лопатеве Д. б. (Рис. 3) складається з кованого корпусу, до якого приварюються три лопаті і більше. У дволопатеве долота корпус і лопаті відштамповують як одне ціле. Передні межі лопатей армуються твердосплавними пластинами прямокутної форми і зерновим сплавом реліт, а бічні - твердосплавними циліндричними зубками. Лопатеві Д. б. застосовуються для розбурювання м'яких і середньої твердості порід. В СРСР вони випускаються з технічних нормалей трилопатевими типу «3Л» діаметрами від 118 до 445 мм, дволопатеве «2Л» діаметрами від 76 до 161 мм і багатолопатеву «ІР» діаметрами від 76 до 269 мм, пікоподібними «ПЦ» і «ПР» діаметрами від 97 до 445 мм. У ряді випадків виготовляють Д. б. типу «РХ» ( «риб'ячий хвіст»), що є різновидом дволопатеве Д. б. До лопатевим відносяться також Д. б. для ударно-канатного буріння. Для допоміжних робіт в СРСР випускаються фрезерні Д. б. типу «ФР» у вигляді плоскодонних фрезерів, нижня робоча поверхня яких оснащена твердосплавними зубками або пластинками, які виступають над корпусом Д. б.

Ефективне буріння свердловин забезпечується своєчасним очищенням вибою від вибуренной частинок породи і підйомом їх на поверхню, а також охолодженням робочих елементів Д. б. Це здійснюється зазвичай продуванням (рис. 4, а) при бурінні неглибоких (до 20 м) свердловин, а при бурінні глибоких і надглибоких - промиванням. У шарошечні Д. б. застосовується два види промивки: по центральному каналу (рис. 4, б) і гідромоніторна - між шарошками (рис. 4, в), а в великих корпусних Д. б. - їх комбінація. Форма, перетин, розташування і кількість промивних каналів залежать від призначення, типу і розміру Д. б. У гідромоніторних шарошечні і лопатевих Д. б. для збільшення переданої ними гідравлічної потужності застосовуються змінні мінералокераміческіе або металокерамічні насадки різних діаметрів, перетворюють перепад тиску на Д. б. в швидкісний напір, що підвищує ефективність руйнування породи.

Вдосконалення Д. б. здійснюється в напрямку поліпшення їх конструкцій (гідромоніторна система очищення вибою свердловини, створення нових опор ковзання та ін.), застосування нових матеріалів (високоміцні тверді сплави, стали електрошлакового й вакуумно-дугового переплавів), оснащення робочих елементів Д. б. алмазами, високоміцними твердими сплавами і надтвердими матеріалами. Див. Також ст. буріння .

Літ .: Мальков І. А., Теорія і практика застосування гідромоніторних доліт в США, М., 1958; Волков С. А., Волков А. С., Довідник з розвідувального буріння, М., 1963; Корнєєв К. Е., Палій П. А., Долота, 3 вид., М., 1971; Brantly J. Е., Rotary drilling handbook, 6 ed., Los Ang., 1961.

Г. І. Матвєєв.

Мал. 3. Лопатеві долота; а - трилопатеві; б - дволопатеве; в - типу «РХ»; г - істірающе-ріжучі типу «ІР»; д - фрезерні типу «ФР»; е - пікоподібне.

Мал. 4. Системи очищення забою свердловини і охолоджування долота: а - продувкою стисненим повітрям (або промиванням аерірованной рідиною) через центральний канал і канали в лапах; б - промиванням через центральний канал; в - бічний гідромоніторної промиванням між шарошками.

Мал. 1. трехшарошечние долото для суцільного буріння в дуже міцних породах: 1 - зовнішня конусна для приєднання трубопроводів різьблення (ніпель); 2 - секція (лапа) долота; 3 - канали в лапі і цапфі для продувки опори; 4 - цапфа лапи; 5 - твердосплавні зубки з напівсферичної робочою частиною; 6 - замковий палець; 7 - шарошки; 8 - підшипники кочення; 9 - центральний канал для продувки забою і шарошок.

Мал. 2. Долото, армоване вставками з надтвердого матеріалу «Славутич».