Назначение и классификация буровых долот. Долота лопастные

Долото лопастное — Добыча нефти и газа

ДОЛОТА ЛОПАСТНЫЕЛопастное долото в качестве рабочего элемента имеет лопасти, которые изготовляют либо с корпусом, либо приваривают к корпусу. Лопастные долота относятся к инструменту режущего или режуще-скалывающего действия. Они предназначены для бурения в породах мягких и отчасти средней твердости.  Лопастное долото ("рыбий хвост"): 1 — головка с присоединительной резьбой; 2 — корпус; 3 — лопасть; 4 — промывочное отверстие; 5 — твердосплавное покрытие; 6 — режущая кромка   

По ГОСТ 26-02-1282 — 75 выпускаются двух- и трехлопастные долота: двухлопастные диаметрами от 76,0 до 165,1 мм и трехлопастные — от 120,6 до 469,9 мм. Для геологоразведочного бурения ОСТ 7918 — 75 также предусмотрены лопастные долота диаметрами от 76 до 132 мм. Простейшим по конструкции является двухлопастное долото. Оно состоит из корпуса и двух лопастей, в головке корпуса имеется присоединительная резьба, а в нижней части ближе к лопасти расположены каналы для подачи промывочной жидкости к забою. У гидромониторных долот в каналах устанавливают насадки для формирования высокоскоростной струи промывочной жидкости. На эффективность работы долота наиболее существенное влияние оказывают профиль лопасти долота и правильный подбор его конструкции по свойствам проходимых горных пород.

В профиле режущей части долота различают углы: передний у (может быть положительным и отрицательным), резания 0, приострения в, задний угол заточки а. Чем мягче порода, тем меньше угол резания. По данным В.С. Федорова, для мягких и вязких глинистых пород оптимальный угол резания примерно равен 70°, а для хрупких пород — 90°. Профиль режущей части лопастного долота отраслевой нормалью не регламентирован. Корпус и лопасти долота изготавливают из стали марок 40, Ст. 5 или др. Двухлопастные долота изготовляют штамповкой, у трехлопастных долот лопасти приваривают к штампованному корпусу. Рабочую часть лопасти обычно армируют твердым сплавом. Пластины твердого сплава напаивают на переднюю поверхность лопасти чугунным или латунным припоем, калибрующие поверхности лопастей также армируют цилиндрическими твердосплавными зубками. Долота этого типа просты в изготовлении и могут производиться в полевых мастерских. Более стабильные условия углубки скважины и большую проходку обеспечивают трехлопастные долота, но они требуют и более высоких осевых нагрузок по сравнению с двухлопастными.

Анализ работы долота

Вследствие постоянного контакта режущих элементов с породой на забое лопастные долота работают в более сложных условиях, чем трехшарошечные, где зубья с породой находятся в контакте периодически.

Так, по результатам металлографического анализа металла отработанных долот установлено, что на периферийной поверхности трения лопасти о горную породу температура в микрообъемах поверхностных слоев может достигать более 1300°С, а в шарошечных долотах в микрообъемах поверхностных слоев зубьев не превышает 850°С.

Для успешного разрушения горной породы к лопастному долоту необходимо при тех же нагрузках приложить значительно больший момент, чем при бурении шарошечными долотами. Если величина момента сопротивления вращению долота превышает величину крутящего момента на долота, то долото остановится. При роторном бурении величина крутящего момента практически ограничивается прочностью бурильной колонны. При применении забойных двигателей величина крутящего момента зависит от его рабочей характеристики. Однако известно, что наивысшие механические скорости бурения можно получить при использовании долот режущего типа с высокооборотными забойными двигателями.

Применение лопастных долот требует больших затрат крутящего момента. Большинство забойных двигателей имеют высокие скорости вращения вала, что является нежелательным для лопастных долот. Результаты исследований показывают, что лопастным долотам наиболее соответствуют забойные двигатели, в которых отношение момента М к скорости вращения вала n будет больше 1.

Указанным условиям в настоящее время удовлетворяют характеристики турбобуров 3ТСШ-9''ТЛ, А7НЧС, А9К5С и электробуров Э 215-8Р.

Разрушение горных пород лопастными долотами по характеру деформирования материала напоминает сверление металлов, древесины и других твердых тел. Под воздействием нагрузки лопасти внедряются в породу на некоторую величину δ. Процесс происходит постепенно, сопровождается вытеснением породы, жидкости и газа в приствольную зону скважины. При этом на разрушение породы влияют ее состав, структура, текстура, пористость, проницаемость, свойства цементирующего вещества и другие факторы.

При вдавливании лопасти долота в пластинчатые породы происходит пластическое деформирование ее по всей поверхности полусферы (рисунок 2). Причем эта полусфера представляет собой своеобразный нарост на основании лопасти, который, уплотняясь, вдавливается в породу. Практически же в зоне контакта и под ней образуются две области

В области I породы испытывают преимущественно сжатие в вертикальном направлении, для нее характерна вертикальная трещиноватость. В области II лопасть, подобно клину, выталкивает породу. Характер выталкивания породы измеряется по мере внедрения долота. Вначале внедрения порода перемещается вниз, в область I, где происходит ее уплотнение. Когда степень уплотнения достигает критического  предела, перемещение породы меняется и происходит уже в горизонтальном направлении – разрушение породы по трещинам. Направление первоначального развития трещин для данной породы имеет случайный характер, что сопряжено с наличием естественных дефектов и неоднородностей в структуре пород. Случайный характер развития трещин приводит к значительному колебанию объемов зон разрушения.

Давление на лопасть, возникающее при сопротивлении породы, распределяется по закону прямой линии, изменяясь от нуля в центре до максимальной величины на периферии. По мере поворота лопасти сдавливание увеличивается, достигая максимума для данной породы. Наступает скалывания и дробления породы у самых удаленных элементов лопасти.

При вращении долота наиболее удаленные элементы его, сколов породу, начинают дальнейшее сдавливание, в то время как средние и центральные элементы продолжают первичное сдавливание. Таким образом, сопротивление, оказываемое породой движению долота, распределяется по длине лопасти неравномерно. Причем, изменяясь по длине, оно изменяется также с улом поворота.

Глинистые породы обычно бурят при некотором постоянном соотношении осевой нагрузки РД и скорости вращения n. Вследствие  этого долото работает равномерно, крутящий момент остается практически постоянным. Колонна бурильных труб в общем сохраняет равновесие за все время бурения в глинистой однородной породе. В отдельных случаях наблюдаются нарушения, обусловленные кривизной скважины, наличием сил трения труб о стенки скважины. 

При разбуривании песчаников и известняков средней твердости процесс разрушения породы не всегда следует по рассмотренной схеме. Слабо сцементированные песчаники, рыхлые известняки разбуриваются без    затруднений с редкими явлениями заклинивания.

Приведенные выше рассуждения относятся прежде всего к разбуриванию средних по твердости пород при наличии значительных осевых нагрузок, особенно долотами с неизношенным вооружением. При больших скоростях вращения в подобных случаях наблюдаются явления, сходные с ударно – вращательным действием долота на забое.

Скорость вращения долота

При бурении лопастными долотами во всех случаях установлено, что механическая скорость проходки увеличивается с ростом скорости вращения долота независимо от его конструкции. В более совершенных конструкциях долот при одних и тех же скоростях вращения механическая скорость выше. Однако во всех случаях функция UM = f (n) имеет прямолинейный характер. Естественно, для получения высоких механических скоростей бурения стремятся увеличить скорость вращения долота, применяя высокооборотные турбобуры или электробуры. В случае разбуривания мягких, вязких неабразивных глинистых отложений при n = 600 об/мин и более достигнута механическая скорость 32 м/ч. Практически во всех случаях, если абразивность пород не превышает 5 мг, скорость вращения лопастных долот можно выдерживать до 700 об/мин. С дальнейшим увеличением абразивности скорость вращения долота должна обеспечить окружные скорости периферийных точек на лопастях, не превышающие 3 м/с.

rengm.ru

Долото буровое | Типы буровых долот

Буровое долото представляет собой один из основных инструментов для разрушения горных пород механическим способом. Исходя из того, какой вид имеет рабочая часть, различают:

• шарошечные долота – бурение нефтяных, газовых скважин
• лопастные долота – бурения мягких и среднетвердых пород.

Первый тип может состоять из одного или нескольких сферических или цилиндрических шарошек. Последние крепятся на подшипниках на цапфах секций. Могут использоваться подшипники скольжения, качения или же их сочетание.

Второй тип представляет собой кованый корпус, на котором размещаются лопасти. Их боковые грани армированы специальными зубками, которые упрощают калибровку стен скважин. Кроме этого, сами лопасти также армируются твердым сплавом – это делается для повышения их износостойкости и, соответственно, срока службы. 

Кроме основной классификации, существует ещё немало типов и подвидов долота. Такое распределение позволяет легче ориентироваться в разнообразии и упрощает подбор подходящего под конкретную ситуацию долота. Подробнее о назначении, типах и сферах их применения – далее в статье.

Назначение буровых долот

Как было указано выше, буровые долота используются для того, чтобы пробурить нефтяную, газовую, водяную или любую другую скважину. Фактически, данный элемент выполняет следующие функции:

• разрушение грунта в забое;
• глубинная проходка;
• выравнивание стенок скважины.

Долота широко применяются во многих сферах, где требуется пробурить грунт. К примеру, если нужно сделать колодец или же собрать информацию о составе почв и дать им оценку. Нефтяная и газовая промышленность не в состоянии обойтись без этого породоразрушающего оборудования, так как именно оно позволяет наиболее эффективно производить бурение скважин различного размера и глубины.

По назначению долота делят на три большие группы:

• для сплошного бурения – разрушение в одной плоскости или ступенчато;
• для колонкового бурения – разрушение по периферии;
• специальные.

В геологоразведке часто используются колонковые виды, так как они позволяют достать образцы грунта.

Буровые долота и их классификация – это то, что необходимо тщательно изучить. Каждый тип имеет свои особенности и назначение. В частности, далее будут рассмотрены:

• шарошечные;
• лопастные;
• алмазные;
• фрезерные.

Эти виды наиболее часто применяются для бурения скважин нефтяного, газового или любого другого типа.

Шарошечные долота

Один из самых универсальных породоразрушающих инструментов, который широко применяется во всех отраслях.  Он оказывает дробящий или дробяще-скалывающий эффект, тем самым формируя скважину нужного диаметра. Такое долото предназначено для абразивных и неабразивных пород любой твердости.

Устройство долота довольно сложное, так как базируется на подвижных элементах – подшипниках. Приваренные друг к другу секции оснащены вращающимися шарошками. Последние могут иметь конусообразную или цилиндрическую форму. Именно за счет них и происходит ударное или ударно-сдвигающее действие.

Последний метод наиболее эффективен, так как за счет проскальзывания шарошек удается произвести дополнительное скалывание.

От количества шарошек зависит и область применения инструмента:

• одношарошечные – для бурения скважин на большую глубину;
• двухшарошечные – в геологоразведке;
• трехшарошечные – нефтяные, газовые скважины;
• четырехшарошечные – для сложных условий.

Типы буровых долот шарошечного вида не имеют четкой специализации и при необходимости ничто не запрещает использовать одношарошечные вместо трехшарошечных. Все зависит от того, какой именно должна в итоге получиться нефтяная или какая-либо другая скважина.

Лопастное долото

По устройству такое долото значительно проще, чем шарошечное. Фактически, это просто корпус, к которому прикреплены несколько лопастей. Наиболее эффективно показывает себя этот породоразрушающий инструмент в мягких, рыхлых породах.  Лопастное долото способно работать на высоких скоростях и, при благоприятных условиях, давать внушительные результаты бурения. К примеру, пройти за одну проходку около 1500 метров более чем реально.

На сегодняшний день представлены следующие виды буровых долот лопастного типа:

• однолопастные – для цементных пробок;
• двухлопастные;
• трехлопастные;
• трехлопастные, истерающе-режущие;
• шестилопастные.

В списке выше все типы, кроме однолопастного, предназначены для довольно пластичных и мягких пород.

Последние три применяются, когда нужна нефтяная или газовая скважина, так как они имеют больший диаметр.

Для продления срока службы инструмента, используется армирование не только самой лопасти, но и её контактного края. Это позволяет понизить разрушающее воздействие пород, а также способствует образованию более гладких и ровных стенок скважин.

Алмазное долото

Если планируется, что скважина будет проходить через ряд различных по твердости пород, нередко применяются алмазные долота. Сам инструмент рассчитан на среднюю твердость, однако используется и тогда, когда твердые породы чередуются с мягкими. Оптимальными считаются породы средней твердости.

Разрушение слоев происходит за счет их истирания. Долото включает в себя алмазные режущие элементы, которые и обеспечивают уничтожение пород. Общая эффективность долота напрямую зависит от того, какого качества и величины алмазы используются.

По типу их расположения различают:

• однослойное долото;
• многослойное долото.

Кроме этого, существует классификация, которая опирается на расположение рабочих элементов:

• радиальные;
• спиральные;
• ступенчатые.

Несмотря на довольно внушительные показатели и преимущества, алмазное долото является очень требовательным инструментом. Так, если при бурении нефтяной скважины на его пути попадется металлический объект или же просто слишком твердая горная порода, то инструмент выйдет из строя: алмазный элемент может расколоться или выпасть из корпуса. Впрочем, плохая промывка также приведет к тому, что долото выйдет из строя или же будет работать менее эффективно.

Фрезерное долото

Фрезерные типы буровых долот, по сравнению с другими видами породоразрушающих инструментов, гораздо проще по своему устройству, а также значительно прочнее и устойчивее. Конструкция такого долота представляет собой монолитный корпус. В него и запрессованны дробящие элементы, которые и обеспечивают высокую эффективность.

В отличие от своих аналогов, фрезерное долото не боится твердых прод или металлических элементов. К примеру, его часто используют для того, чтобы пробить бетонную или цементную пробку. Если по какой-то причине в скважине осталась шарошка, то её убирают именно с помощью фрезерных долот.

Несмотря на все свои плюсы, существует и ряд ограничений:

• не подходят для вязких пород;
• невозможна быстрая проходка;
• довольно примитивный способ промывки.

Тем не менее, данный породоразрушающий инструмент просто незаменим для бурения нефтяных, газовых и любых других скважин. Такое долото чаще всего используется в качестве вспомогательного элемента, однако в некоторых случаях применяется и как основное.

Бурение скважин

Читайте также:

snkoil.com

Лопастные долота

Количество просмотров публикации Лопастные долота - 1988

Конструкции, достоинства и недостатки, области применения буровых долот

Назначение и классификация породоразрушающих инструментов

Породоразрушающие инструменты

Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен для разрушения горной породы на забое при бурении скважин.

По назначению весь ПРИ делится на три большие группы:

1) для бурения сплошным забоем (без отбора керна), разрушающий породу по всœей площади забоя – буровые долота;

2) для колонкового бурения (с отбором керна), разрушающий породу по периферии забоя, ᴛ.ᴇ. кольцевым забоем – бурильные головки;

3) для специальных работ в пробуренной скважинœе (выравнивание и расширение ствола) и в обсадной колонне (разбуривание цементного камня) и т.д. – долота специального назначения.

По принципу разрушения породы весь ПРИ делится на:

· ПРИ режуще-скалывающего действия, разрушающий породу лопастями, наклонными в сторону вращения долота;

· ПРИ дробящего действия; ü

ý шарошечные долота

· ПРИ дробяще-скалывающего действия; þ

· ПРИ истирающе-режущего действия, разрущающий породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, располагающимися в торцевой части ПРИ или в кромках вертикально расположенных по отношению к забою скважины лопастей и твердосплавными штырями, расположенными на сферической шарошке одношарошечного долота.

По конструктивному исполнению ПРИ делится на три группы:

1) лопастной;

2) шарошечный;

3) секторный.

По материалу породоразрушающих элементов ПРИ делится на четыре группы:

1) со стальным вооружением;

2) с твердосплавным вооружением;

3) с алмазным вооружением;

4) с алмазно-твердосплавным вооружением.

При бурении нефтяных и газовых скважин применяют трехлопастные долота ЗЛ и ЗИР, а также шестилопастные 6ИР. Лопастное долото ЗЛ состоит из корпуса, верхняя часть которого имеет ниппель с замковой резьбой для присоединœения к бурильной колонне, и трех приваренных к корпусу долота лопастей, расположенных по отношению друг к другу под углом 120 градусов. Для подвода бурового раствора к забою долото снабжено промывочными отверстиями, расположенными между лопастями.

Лопасти выполнены заостренными и слегка наклонными к оси долота в направлении его вращения. В этой связи по принципу разрушения породы долота ЗЛ относят к долотам режуще-скалывающего действия, так как под влиянием нагрузки лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента скалывают ее.

Долота ЗЛ предназначены для бурения в неабразивных мягких пластичных породах (тип М), для бурения в неабразивных мягких породах с пропластками неабразивных пород средней твердости (тип МС) и отчасти для бурения в неабразивных породах средней твердости.

Для увеличения износостойкости долот их лопасти укрепляют (армируют) твердым сплавом. У долот типа М в прорезанные по определœенной схеме пазы на лопастях наплавляют зернистый твердый сплав релит и лопасть покрывают чугуном, а у долот типа МС в пазы укладывают и припаивают твердосплавные пластинки и покрывают лопасти релитом.

Долота ЗЛ выпускают как с гидромониторными насадками, так и без. В последнем случае выходные кромки промывочных каналов армируют релитом.

Согласно ОСТ 26-02-1282-75 ʼʼДолота лопастныеʼʼ предусмотрен выпуск долот ЗЛ диаметром от 120,6 до 489,9 мм.

Долота 3ИР в сравнении с ЗЛ имеют следующие отличительные особенности. Три лопасти выполнены притупленными, а не заостренными и приварены к корпусу так, что они сходятся на оси долота͵ а не наклонены к ней. Лопасти долота армируются также как и у ЗЛ типа МС, но с дополнительным усилением кромок лопастей , контактирующих с забоем и стенкой скважины, твердосплавными зубками (штырями).

Такая особенность вооружения позволяет долоту ЗИР разрушать породу резанием (микрорезанием) и истиранием абразивных мягких пород с пропластками абразивных пород средней твердости (тип МСЗ).

Отраслевым стандартом ОСТ 26-02-1282-75 предусмотрено изготовление долот ЗИР диаметром от 190,5 до 269,9 мм.

Долота 6ИР имеют три основные лопасти, предназначенные для разрушения породы на забое, и три дополнительные укороченные лопасти, калибрующие стенку скважины. Основные лопасти притуплены и сходятся на оси долота. Дополнительные лопасти также притуплены и распложены между основными лопастями. Эти долота относятся к типу С.

Отраслевым стандартом ОСТ 26-02-1282-75 предусмотрено изготовление долот 6ИР диаметром от 139,7 до 269,9 мм.

Несмотря на простоту конструкции, лопастные долота имеют ряд существенных недостатков:

- интенсивный износ лопастей в связи с непрерывным контактом режущих и калибрующих ствол скважины кромок лопастей долота с забоем и стенками скважины;

- сужение ствола скважины в процессе бурения из-за относительно быстрой потери диаметра долота;

- относительно высокий крутящий момент на вращение долота;

- неудовлетворительная центрируемость на забое, приводящая к интенсивному непроизвольному искривлению.

Отмеченные недостатки объясняют причины редкого применения лопастных долот в практике бурения нефтяных и газовых скважин даже при разбуривании мягких пород.

referatwork.ru

Лопастное долото: для перфоратора, для бурения

Содержание   

В настоящее время все разновидности буровых долот подразделяются на виды в зависимости от их прямого назначения. На это также влияет исполнение и особенности разрешения породы.

Лопастное долото изготовлено для проведения вращательных бурильных работ в тех скважинах, где осуществляется промывка забоя.

Долото лопастное буровое

Представленные лопастные долота конструируются из корпуса, снабженного тремя лопастями. Между лопастями располагаются отверстия, обеспечивающие промывку.

Особенности конструкции лопастных долот для перфоратора

Перед тем, как начать бурение скважин перфоратором своими руками, следует принять во внимание тот факт, что долота для бурения разделяются на несколько видов.

Долота Исм, как и долота специального назначения разнятся. Эти отличия формируются под воздействием их прямого назначения, исполнения и методов, с помощью которых будет проводиться разрушение породы.

Если решено проводить бурение скважин своими руками, то во внимание следует принимать то, что долота Исм, Pdc и другое буровое оборудование для создания скважин различается на классы. Такие лопастные долота, как Pdc, долота Исм и прочие подразделяются на:

• Сплошные – для вырубания скважины по всему периметру ее забоя;
• Долота с отбором керна – разрушающие породу частично;
• Долота особого предназначения (фрезеры, расширители).

Кроме того долота Исм, Pdc и прочие лопастные долота разделяются на подвиды по исполнению, и перед тем, как осуществлять бурение скважин своими руками нужно принимать в расчет эту классификацию.к меню ↑

Виды и технические характеристики лопастных долот для перфоратора

Долото для перфоратора, основываясь на принципе воздействия на породу, может быть режуще скалывающим, дробящее-скалыващим и режуще-истирающим.

Долото лопастное колонковое

Стоит отметить, что при осуществлении бурения скважин сделать трехлопастное долото своими руками будет достаточно нелегко. Долота Pdc, как и подобные им изделия других производителей имеют свой собственный ряд индивидуальных характеристик.

Однако новичку, который решил заняться бурением скважин своими руками при помощи долота марки Pdc, следует помнить о том, что задача у этого инструмента одна – создать скважину с нужной глубиной.

Шнековое долото, представлено в виде приспособления, которое производит срез и скалывание горных пород. Шнековое долото лопастного типа изготовлено из мягких слоев стали с добавлением наплавки твердоплавкой разновидности режущих кромок.

Такая разновидность бурильного инструмента предназначена для работы с мягкими и рыхлыми разновидностями породы. Однако при этом всплывает один недостаток – с увеличением глубины проникновения пропорционально увеличивается внутренний диаметр ствола.

При использовании инструментов такой разновидности предусматривается обязательная предварительная обработка скважины. Режущее лопастное оборудование в большинстве случаев применяется при создании геологоразведочных скважин, которые отличаются сравнительно небольшой глубиной.

Эти изделия способны проникать на глубину не более 50 метров, и применимы исключительно в мягких грунтовых породах. Все лопастные долота подразделяются на два типа М и МС.

Первая разновидность применима при проведении бурильных работ в мягком грунте, а вторая для бурения в породах средней степени твердости.

Представленное оборудование в ряде случаев снабжается калибрующим сектором, опережающим лезвием и вогнутыми лопастями. Отдельно рассматривать стоит инструменты типа М – они снабжены гидромониторными и струйными насадками.

Долото лопастного типа формируется из двух основных частей. Это корпус и дополнительная резьба, представленная в виде трех лопастей.

В отдельных случаях количество лопастей может быть увеличено в индивидуальном порядке. При создании таких изделий корпус и резьба плотно привариваются друг к другу.

Долото лопастное, с алмазным напылением

С целью повышения качества и увеличения эксплуатационного срока изделия подвергаются покрытию (армированию) твердыми типами сплавов.

В процессе этого к передней части лопатки прикрепляются при помощи сварочного аппарата пластины, выполненные с применением твердого металла.

Фиксация производится благодаря креплению со специальными пазами, которые заранее были фрезерованы. Зубцы цилиндрического типа армируются в направлении боковых частей долота.

Они впрессовываются в заранее просверленные отверстия. Вторая разновидность лопастного долота создана для того, чтобы производить отбор керна.

Она отличается наличием шарошечных и бурильных головок, которые изготавливаются в комплекте со съемным керноприемником. Благодаря наличию таких устройств, производится отбор керна из забоя скважины без поднятия бурильной колонны.

Благодаря конусообразной форме ребер происходит смещение раздробленных кусков породы в сторону центральной части колонны. Все дробильные элементы такого устройства подвергаются предварительному армированию.к меню ↑

Колонковое долото

Такие лопастные долота, которые предназначены для бурения исключительно мягких сортов породы, однако в их составе предусматривается присутствие твердой пропластки.

Буровая колонка производит вращательные движения и производит бурение скважин с кольцевым забоем. Она делится на три основных части. Это:

Долото лопастное, трехшарошечное

• Корпус;
• Матрица;
• Промывочный канал.

Такие изделия могут быть твердосплавными и алмазными. Общий уровень работоспособности оборудования напрямую зависит от качества представленных изделий.

Это оборудование оснащено торцом, который имеет конусообразную форму. Благодаря его наличию не происходит заклинивания отработанного грунта.

Особая деталь в таких изделиях – это тероидальная канавка. Она расположена на уступе с верхней стороны. Эти канавки способствуют осуществлению перехода от нисходящего потока к восходящему.

Это происходит в случае присутствия патрубка керноприемной трубы. Бурильные работы в скважине производятся после предварительной очистки забоя специальным агентом, обеспечивающим промывание.

Разрушение породы происходит посредством ее разрезки. В большинстве случаев такие долота применяются для того, чтобы обустроить колодец.

Такое долото с поправкой на общий уровень сложности проводимых работ может безостановочно бурить породу на протяжении более чем 15 часов.к меню ↑

Трехшарошечное долото

Такие лопастные долота режущего вида могут производить бурение до того момента, как начнется загрязнение их режущих кромок. Кромки представлены в виде зубцов твердосплавного типа.

Такая особенность объясняется медленным протеканием истирания на участке, начинающемся от периферийной области резака и заканчивающимся центром бурильной установки.

Долото трехлопастное шарошечное

Ключевой деталью трехшарошечного долота является его центральная часть – она и задает планку качества выполняемой работы и меньше всего подвержена износу. В случаях загрязнения центральной части остатками породы и грунта приостанавливается работа всей установки.к меню ↑

Шарошечное долото

Такой вид лопастного долота производит во время работы дробление и скалывание породы. Оборудование выглядит как сложное устройство, снабженное вращающимися зубьями с разными размерами.

Представленные изделия могут производить работы по бурению во всех типах породы. Такое универсальное свойство поспособствовало широкому применению этих изделий.

Такое изделие состоит из вращающегося инструмента, в состав которого входят карьерные станки и шарошки. Кроме того имеются зубья различной формы, они изготовлены с применением карбида вольфрама.

Такие инструменты отличаются меняющимся углом наклона, который определяется осью устройства. Включение шарошек, которые изготовлены с применением твердых сортов сплавов и стали разрушаются даже самые крепкие горные породы.

Оборудование плотно прижимается к забою и вращается, что приводит к эффективному дроблению. Главный элемент здесь – это зубья из сплавленного типа стали, их еще называют фрезерованными зубьями.

Специальная расстановка и комбинация этих элементов обеспечивает эффективное раздробление породы любого типа. В ряде случаев производится тщательная герметизация опор, зачастую это делается при выполнении сложных видов бурильных работ.к меню ↑

Алмазное долото

Долото трехлопастное, алмазное

Представленная разновидность оборудования характеризуется тем, что в его структуру включены алмазные элементы. Они способствуют эффективному проведению разрезки и ломки всех попадающихся на пути кусков породы.

Уровень качества представленного бурового оборудования напрямую зависит от качества применяемых алмазов. В таких долотах применяются как искусственные, так и натуральные алмазы.

В подавляющем большинстве случаев используются карбонадные соединения. Алмазное долото сформировано из матрицы и конуса, который заменяет резьбу и изготовлен из стали.к меню ↑

Как бурить скважину алмазным долотом? (видео)

 Главная страница » Инструменты для бурения

byreniepro.ru

Буровые долота

Существует большое количество различных типов долот, выбор которых при бурении скважины определяется применяемым способом бурения и физико-механическими свойствами проходимых пород.

По характеру разрушения породы все буровые долота могут быть классифицированы следующим образом.

1. Долота режущего и скалывающего типа. К этой группе относятся лопастные долота, рабочая поверхность которых имеет вид плоских лопастей. Они применяются для бурения в мягких породах.

2. Долота скалывающего и дробящего типа объединяют группу шарошечных долот с полуконическими шарошками. Эти долота предназначены для бурения пород средней твердости, а также твердых пород.

3. Долота дробящего типа. К ним относятся шарошечные долота с коническими шарошками. Эти долота используются при бурении твердых пород с пропластками крепких пород.

4. Долота истирающего типа. К этой группе относятся алмазные долота, предназначенные для бурения самых крепких и абразивных пород.

По назначению все буровые долота классифицируются на две группы:

1. долота, разрушающие горную породу сплошным забоем;

2. долота, разрушающие горную породу кольцевым забоем (колонковые долота).

Как для сплошного, так и для колонкового бурения созданы долота, позволяющие разрушать горную породу по любому из перечисленных четырех принципов. Это облегчает подбор типа долота в соответствии с физико-механическими свойствами данной горной породы.

Долота для сплошного бурения Лопастные долота

Изготавливаются лопастные долота двух типов: двухлопастные долота РХ («рыбий хвост») (рис. 3.1) и трехлопастные долота.

Д

Рис. 3.1. Долото РХ

олота РХ (рис. 3.1) применяются для бурения скважин в мягких породах (реже в породах средней твердости) преимущественно роторным способом. Верхняя часть долота имеет коническую резьбу для присоединения к бурильной колонне, нижняя часть – две лопасти.

В зависимости от расположения промывочных отверстий долота РХ разделяются на два типа:

1. с верхней промывкой (рис. 3.2, б), у которых промывочные отверстия имеют выход в верхних частях лопастей;

2. с нижней промывкой (рис. 3.2, а), у которых выход промывочных отверстий приближен к основаниям лопастей.

Эффективность долот РХ в значительной степени зависит от соответствия механическим и абразивным свойствам разбуриваемой породы выбранного профиля заправки лопастей долота (рис. 3.3), характеризующегося углом заострения β (между передней и задней гранями лопасти), тыловым углом γ (между задней гранью лопасти и плоскостью забоя) и углом резания α (между передней гранью и плоскостью забоя). Величина β имеет весьма существенное значение. Если угол будет большим, то лопасть получится толстой и эффективность работы долота будет снижена. Однако при малых углах заострения возможны наиболее частые поломки долота.

На эффективность работы долота существенно влияет и величина α. При бурении очень мягких пород целесообразно использовать малый угол резания. В случае же бурения мягких пород, перемежающихся породами средней твердости, угол резания следует увеличивать.

Многолетний опыт эксплуатации лопастных долот привел к созданию трех типов профилей этих долот (см. рис. 3.3).

а б

1 2 3

Рис. 3.2. Двухлопастные долота

Рис. 3.3. Заправка лопастей долота:

1 – профиль № 1; 2 – профиль № 2; 3 – профиль № 3

Профиль № 1 предназначен для разбуривания вязких глин; профиль № 2 – для разбуривания песчаных и сланцевых глин, рыхлых песчаников, мягких известняков и др.; профиль № 3 – для разбуривания мергелей, сланцевых и гипсовых пропластков, меловых отложений и других не очень твердых пород.

Опыт бурения долотами РХ показал, что расположение отверстий для выхода промывочной жидкости в верхней части корпуса долота не всегда обеспечивает должную очистку забоя и хорошее охлаждение лопастей долота. Промывочная жидкость не доходит до забоя, а сразу же после выхода из отверстий поворачивает вверх и поднимается по затрубному пространству. На забое постепенно скапливается выбуренная порода, которая иногда доходит по высоте до промывочных каналов в долоте. В результате лопасти сильно нагреваются и долото быстро изнашивается.

В долотах РХ с нижней промывкой промывочные каналы подведены ближе к забою (10–15 см от забоя) и к периферии лопастей. Это обеспечивает лучшую очистку забоя, интенсивное охлаждение долота, увеличение давления струи на забой, что способствует более эффективному разрушению мягких пород.

Однако долота с нижней промывкой имеют определенные недостатки. При посадке на забой их промывочные отверстия легко забиваются, а при работе в вязких глинах на лопасти долота налипает выбуренная порода выше выхода струи жидкости из промывочных каналов. Перечисленные недостатки ограничивают применение долот РХ с нижней промывкой.

Т

Рис. 3.4. Трехлопастное долото

рехлопастные долота (рис. 3.4) применяются для проходки мягких, но не вязких пород при роторном и турбинном способах бурения. Каналы для промывочной жидкости у долот этого типа подведены к каждой лопасти и находятся на расстоянии 100 мм от забоя. Основным преимуществом трехлопастных долот по сравнению с долотами РХ является более равномерное распределение осевой нагрузки, действующей на забой, что способствует более интенсивному разрушению породы.

Лопастные долота изготавливаются из высококачественной стали. Для увеличения износостойкости долота его лопасти навариваются (армируются) твердым сплавом.

Существует несколько способов армирования лопастных долот с одновременным применением твердых сплавов одного, двух или даже трех сортов. Наиболее распространенный метод армирования лопастей состоит в следующем. На лицевой поверхности лопастей заправленного по выбранному профилю долота угольным электродом выплавляются канавки, в которые в два слоя посредством вольтовой дуги наваривается зернистый твердый сплав. Кроме того, зернистый твердый сплав наваривается в один слой на всей площади лопасти долота и в три слоя – на ребрах. На зернистый твердый сплав в канавках наплавляют пластинчатый твердый сплав с соблюдением определенного порядка укладки пластин.

studfiles.net

Лопастные долота

Лопастные долота

 

     Вооружение лопастных долот выполняется в виде лопастей со сплошной (РС) или гребенчатой (ИР) режущими кромками. Долото состоит из корпуса 3 и лопастей 1 и имеет систему про­мывки забоя, включающую внутреннюю полость 4 и промы­вочные отверстия 2. На передних гранях лопастей выполняют­ся пазы, в которые впаиваются твердосплавные пластины 5. Боковые калибрующие грани лопастей армируются твердо­сплавными штырями 6 (рис. 5.5). Сверху корпус имеет резьбу для соединения с бурильным инструментом.   

     Основными характеристиками лопасти являются угол резания а = 70—85° и угол заострения а = 20—25°.

     Внедрение резца в породу забоя осуществляется при вра­щении долота и уменьшенных осевых усилиях. При движении внедренного в породу резца его передняя грань сминает (раз­давливает) породу, после чего происходит ее скол. В установив­шемся режиме работы резца порода разрушается последова­тельно в два этапа: смятие — скол.

     Используются следующие лопастные долота:

     режуще-скалывающего действия двухлопастные 2Л диа­метром от 76 до 165,5 мм с обычной промывкой и трехлопаст­ные ЗЛ диаметром от 120,6 до 469,9 мм с обычной и гидромо­ниторной промывкой;

     истирающе-режущего действия трехлопастные ЗИР ди­аметром от 190,5 до 269,9 мм и шестилопастные 6ИР с обыч­ной и гидромониторной промывкой;

     Пикообразные долота П выпускаются диаметром от 98,4 до 444,5 мм с обычной промывкой и бывают двух видов:

     Ц—для разбуривания цементных пробок и металлических деталей низа обсадных колонн;

     Р — для расширения ствола скважины.

     Выпускаются следующие типы лопастных долот:

     М — для мягких горных пород;

     МС—для мягких пород с пропластками средней твердости;

     МСЗ—для мягких абразивных пород с пропластками сред­ней твердости;

     С — для горных пород средней твердости.

     Первые два типа долот изготавливаются по принципу режуще-скалывающего действия для бурения рыхлых и слабосце- ментированных обломочных пород. Два последних типа долот изготавливаются истирающе-режущего действия для бурения мягких абразивных (алевролиты и слабосцементированные песчаники) и средних по твердости пород (аргиллиты, глинис­тые сланцы, гипсы).

      Принципиальное отличие долот ИР-действия от долот РС-дейст­вия — это прерывистое исполнение режущей кромки. Делается это для повышения удельного давления на забой и улучшения охлаждения режущих элементов промывочной жидкостью. Для обеспечения этих же условий у долот 6ИР три лопасти имеют укороченную высоту. В этих долотах штыри из твердого спла­ва ВК8-В впрессовываются со значительным вылетом над кромкой лопасти, в результате получается гребенчатая режу­щая кромка.

     Под действием осевой нагрузки лопасть долота внедряет­ся в горную породу и далее, вращаясь вместе с долотом вокруг его оси, срезает-скалывает слой породы некоторой толщины. При этом каждая точка лопасти совершает винтовое движе­ние. Момент на долоте складывается из сопротивления горной породы скалыванию, трения лопастей о забой и стенку сква­жины.

     Система промывки лопастного долота включает внутрен­нюю полость корпуса и промывочные отверстия. Число отвер­стий совпадает с числом лопастей. Струя жидкости формиру­ется системой промывки и направляется на забой перед пере­дней гранью лопасти. Гидромониторная система промывки отличается от обычной системы установкой в промывочных отверстиях долота насадки, формирующей высокоскоростную компактную струю.

     Шифр долот отражает особенности конструкции, диаметр и тип долота. Например, 2Л-161,1М означает: двухлопастное долото с обычной системой промывки диаметром 161,1 мм для бурения мягких горных пород. ЗЛГ-190,5МС — трехлопастное долото с гидромониторной промывкой диаметром 190,5 мм для разбуривания мягких с пропластками средней твердости пород.

     В шифре истирающе-режущих долот вместо буквы Л ста­вятся буквы ИР. Например, ЗИР-190,5МСЗ — трехлопастное долото с обычной системой промывки диаметром 190,5 мм типа МСЗ. Масса этого долота 25 кг, допускаемая нагрузка 180 кН, допускаемый крутящий момент 3800 Н м.

     Лопастные долота не применяются при бурении гидравли­ческими забойными двигателями и электробурами, т.к. при бурении ими необходим большой крутящий момент.

 

 

www.kurganbur45.ru

2.5.1.1 Лопастные долота

При бурении нефтяных и газовых скважин иногда применяют трехлопастные (3Л и 3ИР) и шестилопастные (6ИР) долота (Рисунок 2.13). Лопастное долото 3Л состоит из корпуса, верхняя часть которого имеет ниппель с замковой резьбой для присоединения к бурильной колонне, и трех приваренных к корпусу долота лопастей, расположенных по отношению друг к другу под углом 120 градусов. Для подвода бурового раствора к забою долото снабжено промывочными отверстиями, расположенными между лопастями.

Рисунок 2.13 — Лопастные долота

Лопасти выполнены заостренными и слегка наклонными к оси долота в направлении его вращения. В этой связи по принципу разрушения породы долота 3Л относят к долотам режуще-скалывающего действия, так как под влиянием нагрузки лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента скалывают ее.

Долота 3Л предназначены для бурения в неабразивных мягких пластичных породах (тип М) и для бурения в неабразивных мягких породах с пропластками неабразивных пород средней твердости (тип МС). Для увеличения износостойкости долот их лопасти укрепляют (армируют) твердым сплавом.

Долота 3ИР в сравнении с 3Л имеют следующие отличительные особенности. Три лопасти выполнены притупленными, а не заостренными и приварены к корпусу так, что они сходятся на оси долота, а не наклонены к ней. Такая особенность вооружения позволяет долоту 3ИР разрушать породу резанием и истиранием (микрорезанием) абразивных мягких пород с пропластками пород средней твердости (тип МСЗ).

Долота 6ИР имеют три основные лопасти, предназначенные для разрушения породы на забое, и три дополнительные укороченные лопасти, калибрующие стенку скважины.

Лопастные долота имеют ряд существенных недостатков:

• интенсивный износ лопастей в связи с непрерывным контактом режущих и калибрующих ствол скважины кромок лопастей долота с забоем и стенками скважины;

• сужение ствола скважины в процессе бурения из-за относительно быстрой потери диаметра долота;

• относительно высокий крутящий момент на вращение долота;

• неудовлетворительная центрируемость на забое, приводящая к интенсивному непроизвольному искривлению.

Отмеченные недостатки объясняют причины редкого применения лопастных долот в практике бурения нефтяных и газовых скважин даже при разбуривании мягких пород.

2.5.1.2 Шарошечшые долота

Наибольшее распространение в практике бурения нефтяных и газовых скважин получили шарошечные долота дробяще-скалывающего действия с твердосплавным или стальным вооружением. Конструкция трехшарошечного долота приведена на рисунке 2.14.

Рисунок 2.14 — Конструкция трехшарошечного долота

Три лапы 3 сваривают между собой. На верхнем конце конструкции нарезана замковая присоединительная резьба. Каждая лапа в нижней части завершается цапфой 5, на которой проточены беговые дорожки под шарики и ролики. На цапфе через систему подшипников 6 устанавливается шарошка 4 с беговыми дорожками. Тело шарошки оснащено фрезерованными стальными зубьями 7, размещенными по венцам. На торце со стороны присоединительной резьбы выбиваются шифр долота, его порядковый номер, год изготовления.

Шарошечные долота изготавливают как с центральной, так и с боковой системой промывки (Рисунок 2.15). На лапах долота с боковой гидромониторной системой промывки выполнены специальные утолщения — приливы 2 с промывочными каналами и гнездами для установки гидромониторных насадок (сечение А - А).

Рисунок 2.15 — Схема шарошечных долот с центральной (а) и боковой (гидромониторной) (б) промывкой

При центральной промывке забоя лучше очищаются от шлама центр забоя и вершины шарошек, шлам беспрепятственно выносится в наддолотную зону. Однако при высокой скорости углубки забоя трудно подвести к долоту необходимую гидравлическую мощность, требуемую для качественной очистки забоя (перепад давления на долотах с центральной промывкой не превышает 0.5 – 1.5 МПа).

Боковая гидромониторная промывка обеспечивает лучшую очистку наиболее зашламованной периферийной части забоя, позволяет подвести к долоту большую гидравлическую мощность (перепад давления на долотах с гидромониторной промывкой достигает 5 – 15).

Для бурения скважин в абразивных породах различной твердости с целью повышения долговечности вооружения шарошки оснащают вставными твердосплавными зубками (штырями). Такие долота часто называют штыревыми (Рисунок 2.16). Вставные зубки закрепляются в теле шарошки методом прессования. Для бурения в малоабразивных породах, в теле стальной шарошки фрезеруются призматические зубья, поверхность которых упрочняется термохимической обработкой.

Рисунок 2.16 — Шарошечные долота

По ГОСТу 20692 «Долота шарошечные» предусматривается выпуск долот диаметром 76 – 508 мм. трех разновидностей: одно- двух- и трехшарошечных. Наибольший объем бурения нефтяных и газовых скважин в Западной Сибири приходится на трехшарошечные долота диаметрами 190.5; 215.9; 269.9; 295.3 мм.

studfiles.net

---

• 
  Устройство стояночного тормоза
• 
  Ускорительный насос
• 
  Кран концевой
• 
  Машина очищающая дороги от снега
• 
  Расчет шестерни
• 
  Расчет шестерни
• 
  Резина из чего делается
• 
  Скорость движения автомобиля
• 
  Рулевая колонка мтз 80 регулировка видео
• 
  Грузоподъемное подвесное устройство
• 
  Уравновешивание механизмов