1. Классификация породоразрушающего инструмента.

Предназначен для формирования ствола скважины путем разрушения горной породы.

Эффективность разрушения горной породы зависит от ее механических свойств и характера воздействия породоразрушающего инструмента.

Классификация породоразрушающего инструмента

по назначению:

• для сплошного бурения (долота);

• для отбора керна (бурильные головки, колонковые долота);

• для специальных работ (расширение ствола скважины, разбуривание цементного камня и т.д)

по характеру воздействия на горную породу:

- дробяще-скалывающего действия (шарошечные);

- режуще-скалывающего действия (лопастные, PDC, ДАП);

- режуще- истирающего действия (алмазные, ИСМ).

2. Классификация алмазных долот.

Долота с фиксированным вооружением

Коротколопастные долота

Алмазные долота (режуще-истирающего действия)

Классификация:

- по форме рабочей поверхности (радиальные, ступенчатые, спиральные);

- по происхождению алмазов (природные и синтетические);

• по количеству алмазов в матрице (однослойные, импрегнированные).

Алмазные долото:

1 – корпус,

2 –матрица;

3- алмазные зерна.

4. Долота режуще-скалывающего действия. Принцип действия. Устройство. Разновидности. Область применения.

Долота режуще-скалывающего действия. Разновидности, устройство, принцип действия и область применения.

Данный вид представлен лопастными долотами, лопастными долотами ИСМ, долотами и головками со вставками твердого сплава, оснащенными пластинами поликристаллических алмазов.

Различают лопастные долота трех разновидностей: двух-, трех- и многолопастные. Они служат для разрушения горных пород резанием и скалыванием. Под действием осевой нагрузки лопасти долота внедряются в горную породу, а под действием вращающего момента срезают или скалывают ее.

Двухлопастные долота изготавливаются цельноковаными и предназначены для бурения скважин малого диаметра роторным способом в мягких породах (глинах, рыхлых известняках, песках).

Трехлопастное долото состоит из стального корпуса, к которому приварены три лопасти. Буровой раствор для очистки забоя от выбуренной породы подается через промывочные отверстия, которые могут оснащаться сменными минералокерамическими соплами (насадками), позволяющими сформировать высокоскоростные струи раствора ( >80 м/с). При такой скорости бурового раствора из насадок долота улучшается очистка забоя и облегчается разрушение горной породы.

Лопастные долота эффективно применяются при бурении в мягких высокопластичных породах при малых скоростях вращения (роторное бурение). Скорость износа элементов лопастного долота заметно возрастает с увеличением абразивности горных пород и ухудшением качества очистки забоя.

Одной из разновидностей лопастных долот является долото PDC, резцы которого оснащены пластинами поликристаллических алмазов.

В России долота этой разновидности выпускаются под шифром ДАП. Эти долота могут применяться при роторном способе бурения и с забойными двигателями в мягких и средних породах. Показатели работ долот могут достигать величин, значительно превышающих показатели серийных шарошечных долот.

Средняя проходка на долото PDC при бурении мягких и средних горных пород на глубинах 2800-5200 м составляет 300-800м при средней механической скорости 6-10 м/ч. Максимальная проходка на долото PDC превысила 3000 м.

Несмотря на то, что стоимость таких долот в 10 раз выше, чем шарошечных, их применение в глубоких скважинах оправдывается значительным сокращением времени на СПО.

Примеры условной записи лопастных долот:

3ЛГ 269,9 МС – 1 : 3Л – трехлопастное долото, Г – со струйными насадками (гидромониторное), 269,9 – номинальный диаметр, МС – для мягких и средних пород, 1 – модель 1.

ДАП 215,9 М : ДАП – долото со вставками твердого сплава, оснащенными пластинами поликристаллических алмазов, 215,9 – номинальный диаметр, М – для мягких пород.

4. Долота дробяще-скалывающего действия. Принцип работы. Устройство. Разновидности. Область применения.

Классификация долот

Долота дробяще-скалывающего действия (шарошечные долота)

В соответствии с ГОСТ 20692–75 шарошечные долота выпускаются 39 различных номинальных диаметров – от 46 до 508 мм.

Шарошечные долота

Существует 5 вариантов изготовления шарошечных долот:

1. Корпус

- корпусные, диаметром более 393,7 мм;

- секционные – диаметром менее 393,7 мм.

Шарошечные долота

.

Шарошечные долота

3. Характер промывочных отверстий

• Г – боковая гидромониторная промывка;

• Ц - центральная промывка;

• П – центральная продувка;

• ПГ – боковая гидромониторная продувка

Шарошечные долота

4. Опоры шарошек

• А - опоры шарошек на концевых и периферийном подшипниках скольжения и одном подшипнике качения,

• Н - опоры шарошек на концевых подшипниках скольжения и двух подшипниках качения;

• В - опоры шарошек на подшипниках качения;

5. Наличие системы смазки опоры долота

У - конструкция долота с герметизированными маслонаполненными опорой

Типы шарошечных долот и области их применения (ГОСТ 20692-75)

ШИФРЫ УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ДОЛОТ

4. Долота режуще-истирающего действия. Разновидности, устройство, принцип действия и область применения.

Данный вид представлен алмазными долотами и долотами ИСМ, конструкция рабочей части которых близка к алмазным.

Алмазные долота предназначены для бурения вертикальных и наклонно-направленных скважин при прохождении песчаников, доломитов, известняков и других пород, в которых эффективность применения шарошечных долот резко снижается. Правильное применение алмазных долот обеспечивает: высокие рейсовые скорости бурения; сокращение числа спускоподъемных операций; экономию средств; снижение кривизны при проводке вертикальных скважин.

При бурении алмазными долотами разрушение горной породы происходит путем резания и истирания ее породоразрушающими элементами долота, находящимися под воздействием осевой нагрузки и крутящего момента.

Алмазное долото состоит из стального корпуса с присоединительной резьбой и матрицы, изготавливаемой из композиционного материала, основным износостойким компонентом которого являются зерна карбида вольфрама. В матрице размещаются природные или синтетические алмазы. По размещению алмазов различают две разновидности долот: однослойную и многослойную, т.е. с импрегнированными алмазами.

Успешное применение алмазных долот привело к созданию ряда конструкций твердосплавных долот, обеспечивающих такой же принцип разрушения горной породы.

Украинским институтом сверхтвердых материалов были созданы долота типа ИСМ для бурения скважин на нефть и газ. Твердосплавные долота (ИСМ) отличаются от алмазных тем, что вместо алмазов они армированы сверхтвердыми сплавами.

7. Устройство трехлопастного долота.

Оно состоит из корпуса и трех лопастей, в головке корпуса имеется присоединительная резьба, а в нижней части ближе к лопасти расположены каналы для подачи промывочной жидкости к забою.

8. Трехшарошечные буровые долота. Варианты изготовления, шифровка, область применения.

Трехшарошечное долото состоит из 3 секций – лап, сваренных между собой сварным швом по всему контуру сопрягаемых поверхностей, образуя единый корпус. В верхней части корпуса нарезается коническая замковая резьба для соединения с УБТ или валом забойного двигателя.

Каждая секция оканчмвается цапфой, служащей опорой шарошке, вращающейся на подшипниках качения или скольжения. На шарошках в виде венцов расположены породоразрушающие элементы в идее выфрезерованных в теле стальной шарошки зубьев или вставок из твердого сплава, запрессованных в теле шарошки.

Долота изготовляются с одним центральным отверстием или тремя боковыми, расположенными между шарошками и имеющими внутри струйные насадки.

Принцип действия долота заключается в следующем. При вращении долота под нагрузкой, создаваемой УБТ, установленными над долотом, шарошки, перекатываясь по забою с зуба на зуб совершают сложное вращательное движение вокруг своих осей и оси долота. При этом зубцы шарошек наносят удары по породе, дробя ее, и скалывая при повороте вокруг оси долота.

По виду породоразрушающих элементов, называемых часто вооружением долота, различают долота 1, 2 и 3 классов. К первому классу относят долота с выфрезерованными в теле шарошки стальными зубьями, ко второму – со вставками твердого сплава, запрессованными в тело шарошки и к третьему – со смешанным вооружением.

В зависимости от направления потока бурового раствора долота подразделяются на долота с центральной промывкой или продувкой и с боковой промывкой или продувкой

У первых долот промывочное отверстие круглого сечения проходит по центру долота. У долот с боковой промывкой выходные отверстия с встроенными в них струйными насадками направляют мощные струи жидкости между шарошками на переферийную часть забоя. Струи воздействуют на породу и улучшают очистку забоя от выбуренных частиц, а при скорости струи жидкости более 80 м/с создается эффект динамического воздействия струи на породу (гидромониторный эффект), способствующий разрушению мягких и твердых частиц.

Опора шарошек выполняется в виде комбинаций радиальных, радиально-упорных и упорных подшипников, причем один радиально упорный шариковый подшипник является замковым.