Долото бурове

Долото буровое

Долото бурове, основний елемент бурового інструмент механічного руйнації гірської породи на забої свердловини у процесі її проходки. Термін «долото «зберігся від раннього періоду розвитку техніки буріння, коли єдиний засіб проходки свердловин було ударне буріння, у якому долото бурове мало схожість із плотничным інструментом тієї самої найменування. долото бурове, зазвичай, закріплюють наприкінці бурильной колони, яка передає йому осьове і окружне зусилля, створюване бурової установкою (у разі ударного буріння долото бурове підвішується на линві і завдає удари по вибою свердловини рахунок енергії вільного падения).

В основу класифікацій долото бурове покладено два ознаки: призначення та характер на породу. За призначенням розрізняють 3 класу долото бурове: для суцільного буріння (руйнація породи з усього вибою свердловини), для колонкового буріння (руйнація породи по кільцю у стінок свердловини за залишенням у її центральній частині керна) й у спеціальних цілей (розбурювання цементу на колоні труб, розширення свердловини та інших.). За характером на породу долото бурове діляться на виборах 4 класу: дробящего дії, дробяще-скалывающего, истирающе-режущего і режуще-скалывающего. Основні елементи долото бурове — корпус і робоча (руйнує) частина; остання визначає три типу долото бурове, широко застосовуваних промисловості: шарошкові, діамантові і лопастные.

Шарошечными долото бурове здійснюється понад 90% обсягу буріння не на нафту та газу; ці долото бурове найбільш производительны при бурінні геологорозвідувальних (суцільним забоєм) і вибухових свердловин у міцних породах. Вперше долото бурове з конічними шарошками було винайдено США (1909). Шарошечное долото бурове (чи колонковая бурильная голівка) складається з однієї, двох, трьох і більше конічних, сферичних чи циліндричних шарошок, змонтованих на підшипниках качения чи ковзання чи їх комбінації на цапфах секцій долото бурове На зовнішньої поверхні шарошки мають породоразрушающие елементи — фрезерованные зуби чи запресовані (запаяні) твёрдосплавные зубки чи комбінації зубів і зубків. На підвищення зносостійкості фрезерованные зуби армируются твердим сплавом. Геометрична форма і параметри породоразрушающих елементів (висота й довжину зубів, кут заострения і притуплення їх вершин, частота розташування зубів кожному вінці шарошок) щодо різноманітних долото бурове різняться залежить від фізичних властивостей гірських порід. Зуби на конусах шарошок, зазвичай, мають клиновидную форму; твёрдосплавные зубки — клиновидную чи полусферическую робочі поверхні. Залежно від конструкції корпусу, шарошкові долото бурове поділяються на секційні і цельнокорпусные. У секційних долото бурове корпус зварюється із окремих (двох, трьох і чотирьох) секцій, на цапфах яких монтуються вільно які працюють шарошки. У цельнокорпусных долото бурове корпус литої, щодо нього привариваются лапи з шарошками. Для приєднання долото бурове до бурильной колоні у секційних передбачена зовнішня конусная різьблення (ніпель), у корпусних — внутрішня конусная різьблення (муфта). Секції (лапи) і шарошки долото бурове виготовляються з хромоникельмолибденовых, хромоникелевых і никельмолибденовых сталей. Шарошкові долото бурове у СРСР нормалізовані за типами і діаметрам (від 46 до 490 мм) і виготовляються 14 типів для разбуривания м’яких, середньої твердості, твердих, міцних і дуже міцних порід. Щонайширша поширення мають трёхшарошечные долото бурове У обмежених обсягах застосовуються вставні двохі трёхшарошечные долото бурове для буріння свердловин турбинным і роторным способами, дозволяють опускати нове і піднімати відпрацьоване долото бурове всередині колони бурильних труб без піднесення останніх на поверхню, і навіть многошарошечные долото бурове для буріння свердловин діаметрами 346−2600 мм реактивно-турбинным способом.

Алмазные долото бурове (і бурильні голівки) складаються з твердосплавних алмазонесущей робочої частини (матриці) і сталевого корпусу з м’якою внутрішньою присоединительной конусной замкової різьбленням. долото бурове відрізняються одна від друга формою робочої частини, якістю алмазів та оборонною системою промивання. Матриці цих долото бурове виготовляються методом порошкової металургії - з різних металевих порошків. Ці порошки забезпечують хороше утримання алмазів і дають змогу одержувати матриці різної твердості і зносостійкості. Матриця на основі вольфраму, його карбіду і міді забезпечує достатню міцність, зносостійкість і високі теплопровідність матричного матеріалу. Для виготовлення долото бурове (бурильних головок) застосовуються технічні алмази масою 0,05−0,34 кар (на долото бурове діаметром 188 мм витрачається 400−650 кар, чи 2000;2500 зерен алмазів). Діамантові долото бурове і бурильні голівки у СРСР виготовляються діаметрами 140, 159, 188, 212, 241 і 267 мм двох модифікацій: одношарові типів «ДР », «ДП », «ДК », «КТ «і «КР «розміщенням алмазів у поверхневому шарі робочих крайок матриці по певним схемами і импрегнированные типу «ДІ «з приблизно рівномірним розподілом дрібних зерен алмазів у матричному матеріалі. Діамантові долото бурове доцільно застосовувати при великих (понад 3000 м) глибинах свердловин. Зазвичай, стійкість алмазного долото бурове в 20−30 разів перевищує стійкість шарошкового. З 1967 у СРСР широко застосовуються долото бурове типу «ІСМ », робочі поверхні яких армированы вставками з сверхтвёрдого матеріалу «Славутич «(верхня частина вставок чи 30% висоти — з «Славутича », нижня — з твердосплавних порошків, спечённых методом порошкової металургії). Вставки закріплюються пайки в рёбрах корпусу заподлицо. Ці долото бурове виготовляються діаметрами 138, 142, 158, 188, 212, 241, 267, 293, 317, 344, 392 мм ефективно працюють при бурінні м’яких, і середньої твердості малоабразивных і среднеабразивных пород.

Лопастное долото бурове складається з кутого корпусу, якого привариваются три лопаті й більш. У двухлопастного долота корпус і лопаті отштамповываются як одне. Передні межі лопатей армируются твердосплавними пластинами прямокутної форми і зерновим сплавом релит, а бічні - твёрдосплавными циліндричними зубками. Лопатеві долото бурове застосовуються для разбуривания м’яких, і середньої твердості порід. У вони випускаються з технічних нормалям трёхлопастными типу «3Л «діаметрами від 118 до 445 мм, двухлопастными «2Л «діаметрами від 76 до 161 мм многолопастными «ІР «діаметрами від 76 до 269 мм, пикообразными «ПЦ «і «ПР «діаметрами від 97 до 445 мм. Нерідко виготовляють долото бурове типу «РХ «(«риб'ячий хвіст »), є різновидом двухлопастных долото бурове До лопастным ставляться також долото бурове для ударно-канатного буріння. Для допоміжних робіт у СРСР випускаються фрезерні долото бурове типу «ФР «як плоскодонних фрезеров, нижня робоча чия поверхня оснащена твердосплавними зубками чи платівками, виступаючими над корпусом долото буровое Эффективное буріння свердловин забезпечується своєчасної очищенням забою від выбуренных частинок породи і підйомом їх у поверхню, і навіть охолодженням робочих елементів долото бурове Це здійснюється зазвичай продувкой при бурінні неглибоких (до 20 м) свердловин, а при бурінні глибоких та надглибоких — промиванням. У шарошкових долото бурове застосовується два виду промивання: по центральному каналу і гидромониторная — між шарошками, а великих корпусних долото бурове — їх комбінація. Форма, перетин, розташування і кількість промывочных каналів залежить від призначення, типу, і розміру долото бурове У гидромониторных шарошкових і лопастных долото бурове збільшення переданої ними гідравлічної потужності застосовуються змінні минералокерамические чи металокерамічні насадки різних діаметрів, змінюють перепад тисків на долото бурове в швидкісної натиск, підвищуючий ефективність руйнації породы.

Совершенствование долото бурове ввозяться напрямі поліпшення конструкцій (гидромониторная система очищення забою свердловини, створення нових опор ковзання та інших.), застосування нових матеріалів (высокопрочные твёрдые сплави, стали електрошлакового і вакуумного-дугового переплавов), оснащення робочих елементів долото бурове діамантами, високоміцними твёрдыми сплавами і сверхтвёрдыми матеріалами. Див. також ст. Бурение.

Список литературы

Мальков І. А., Теорія і практика застосування гидромониторных доліт США, М., 1958.

Волков З. А., Волков А. З., Довідник по разведочному бурінню, М., 1963.

Корнеев До. Є., Палій П. А., Бурові долота, 3 вид., М., 1971.

Brantly J. Є., Rotary drilling handbook, 6 ed., Los Ang., 1961.

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.