в конструкции каких долот имеются подшипники
Шарошечные долота
Шарошечное долото — породоразрушающий буровой инструмент, воздействует на породу дробящим или дробяще-скалывающим методом.
Шарошечные долота являются самым распространенным видом бурового инструмента при бурения скважин различного назначения: нефтяных, газовых, геологоразведочных, водяных, взрывных и др.
Наиболее распространены трехшарошечные долота с консольными опорами и сварными лапами.
Применяются как для бурения очень твердой, так и очень мягкой породы.
Работа шарошечного долота
Конструкция шарошечных долот
Шарошечные долота могут иметь различное число шарошек, обычно до 6, причем каждая шарошка может быть одно-, двух- и трехконусной со смещением и без смещения оси вращения относительно долота.
Различают конструкции долот на секционные и корпусные. В том или ином виде они выполняются в зависимости от диаметра. Для большого диаметра бурения используются долота корпусные, цельнолитые, а для скважин небольшого диаметра используются секционные долота, которые сварены из двух или трех секций.
Кроме того, соединительная резьба у секционных долот наружная конусная (нипель), а у корпусных внутренняя конусная (муфта).
Конструкция корпусного долота
1 – литой корпус; 2 – муфтовая присоединительная резьба; 3 – сварной шов; 4 –вставные лапы; 5 – цапфа; 6, 7, 8 – подшипники; 9 – шарошка; 10 – центральное промывочное отверстие.
Обозначение шарошечных долот
На примере долота с маркировкой III 244,5 С-ЦВ, разберем что означают цифры и буквы.
Число шарошек
Чаще всего используют трехшарошечные буровые долота, гораздо реже одно-, двухшарошечные. Многошарошечные долота применяются при реактивно-турбинном бурении.
Диаметры шарошечных долот
Согласно ГОСТ 20692-2003 серийно выпускаются долота следующих размеров:
Назначение и классификация 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:
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:
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:
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:
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:
Типы буровых долот шарошечного вида не имеют четкой специализации и при необходимости ничто не запрещает использовать одношарошечные вместо трехшарошечных.
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:
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:
Кроме этого, существует классификация, которая опирается на расположение рабочих элементов:
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.
Несмотря на все свои плюсы, существует и ряд ограничений:
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
Нефть, Газ и Энергетика
Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам
Буровые 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 рис. 3.4.
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 (рис. 3.5.). 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).
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 МПа). Однако мощные струи бурового раствора, выходящие из гидромониторных насадок экранируют транспортирование шлама через проемы между секциями долота, поэтому часть шлама циркулирует некоторое время в зоне действия шарошек и переизмельчается, а часть – транспортируется в зазорах между стенкой скважины и спинками лап. Поэтому зачастую переходят на ассиметричную систему промывки, заглушая одну или две гидромониторные насадки для повышения пропускной способности основных транспортных каналов долота.
Беговые дорожки цапфы и шарошки и тела качения без сепараторов составляют опору шарошки. Помимо подшипников качения опора может включать подшипники скольжения (антифрикционные втулки) и торцевую пяту (антифрикционный диск). Полость опоры заполняется консистентной смазкой.
Опоры шарошек – наиболее ответственные узлы шарошечного долота, стойкость которых чаще всего определяет долговечность долота в целом. Опоры воспринимают радиальные и осевые нагрузки (по отношению к цапфе).
Опоры шарошек в зависимости от типоразмера долот конструируются из различных сочетаний шариковых и роликовых подшипников качения и подшипников скольжения.
Шариковые подшипники легче разместить в ограниченных размерах шарошки, они слабо реагируют на возможные перекосы осей шарошек и цапф. Однако из-за проскальзывания шариков по боковым дорожкам эти подшипники быстро нагреваются и требуют интенсивного охлаждения.
Роликовые подшипники могут воспринимать большую, чем шариковые подшипники нагрузку, но труднее вписываются в ограниченные размеры шарошек. Они весьма чувствительны к перекосам осей шарошек и цапф и при износе роликов нередко шарошки заклиниваются на цапфах.
Подшипники скольжения способны воспринимать наибольшие нагрузки. Однако эффективны они только при невысоких частотах вращения долота, когда трущиеся поверхности шарошек и цапф и соседних подшипников качения сильно не нагреваются.
В каждой системе опор обязательно имеется один шариковый подшипник, называемый замковым радиально-упорным подшипником двухстороннего действия. Он удерживает шарошку на цапфе и воспринимает усилия, направленные вдоль и перпендикулярно к оси цапфы. Устанавливается этот подшипник в последнюю очередь, через цилиндрический канал в цапфе, затем в этот канал вставляется стержень (палец) и его наружная часть приваривается к телу цапфы.
Подшипники шарошек в процессе бурения смазываются и охлаждаются буровым раствором, проникающим к ним по зазору между основанием шарошки и упорной поверхностью в цапфе. Поэтому в буровой раствор добавляются специальные реагенты, улучшающие его смазочные свойства.
При бурении с продувкой скважины воздухом условия работы опор шарошек значительно ухудшаются вследствие недостаточного теплоотвода от трущихся деталей подшипников. Поэтому в долотах, предназначенных для бурения с продувкой воздухом, часть воздуха по специальным каналам в лапах и цапфах направляется непосредственно в опоры шарошек.
В последние годы все большее применение находят долота с герметизированной маслонаполненной опорой (рис. 3.6.), у которых специальная смазка поступает к подшипникам из эластичного баллона по имеющемуся в лапе и цапфе каналу.
Проникновению бурового раствора в полость такой опоры и утечке смазки препятствует жесткая уплотнительная манжета. Долговечность таких долот при ограниченной частоте оборотов на порядок и более превосходит долговечность долот с открытой опорой.
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.
По ГОСТ 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.
Типы и область применения шарошечных долот приведены в табл. 3.1.
Типы трехшарошечных долот и их назначение
Рекомендуемые области применения долот
Самые мягкие, несцементированные, пластичные (наносы, мягкие и вязкие глины, сланцы, мягкие известняки)
Мягкие, слабосцементированные, абразивные (песчаники, мергели)
Мягкие, неабразивные, с пропластками пород средней твердости (мел с пропластками слабосцементированных песчаников, каменная соль с пропластками ангидритов, глинистые сланцы)
Мягкие, слабосцементированные, абразивные, с пропластками пород средней твердости (песчаноглинистые сланцы, плотные глины с пропластками песчаников)
Пластичные и хрупкопластичные неабразивные, средней твердости (плотные глины, глинистые сланцы, известняки средней твердости)
Абразивные, средней твердости (песчаники, песчанистые сланцы)
Хрупкопластичные, средней твердости, с пропластками твердых пород (песчаники с пропластками гипса, известняки с пропластками гипса, ангидриты)
Твердые, неабразивные (твердые известняки, доломиты, доломитизированные известняки)
Твердые, абразивные (окварцованные известняки и доломиты)
Твердые, с пропластками крепких (твердые известняки с пропластками мелкокристаллических известняков и доломитов)
Абразивные, твердые, с пропластками крепких (окремнелые аргиллиты, твердые известняки и доломиты, мелкозернистые сильносцементированные песчаники)
Крепкие, абразивные (окремнелые мелкокристаллические известняки, доломиты, кварциты)
Очень крепкие, абразивные (граниты, квациты, диабазы)
По материалу вооружения шарошечные долота делятся на два класса:
1 класс – долота с фрезерованным стальным вооружением для бурения малоабразивных пород (М, МС, С, СТ, Т, ТК);
2 класс – долота со вставным твердосплавным вооружением для бурения абразивных пород (МЗ, МСЗ, СЗ, ТЗ, ТКЗ, К, ОК)
В настоящее время долота типа СТ и ТК не выпускаются.
По расположению и конструкции промывочных или продувочных каналов шарошечные долота делятся:
— с центральной промывкой (Ц);
— с боковой гидромониторной промывкой (Г);
— с центральной продувкой (П);
— с боковой продувкой (ПГ).
Долота для высокооборотного бурения (частота оборотов долота более 400 в минуту) изготовляют с опорами на подшипниках качения (В).
Долота для низкооборотного бурения (частота оборотов долота 100- 400 в минуту) изготовляют с опорами на подшипниках качения и одном подшипнике скольжения (Н).
Долота для бурения на пониженных частотах (частота оборотов долота не более 100 в минуту) изготовляют с опорами на двух и более подшипниках скольжения и подшипниках качения (А).
Выпускаются долота с открытой опорой и с уплотнительными манжетами и резервуарами для смазки (У).
Условное обозначение (шифр) долота: III – 215,9 С-ГНУ 2354,
где III – трехшарошечное ;
215,9 – номинальный диаметр долота, мм;
С – тип долота (для бурения пород средней твердости);
Г – боковая гидромониторная промывка;
Н – опора для низкооборотного бурения на одном подшипнике скольжения;
У – опора маслонаполненная с уплотнительной манжетой;
2354 – заводской номер долота.
В маркировке трехшарошечных долот и долот с центральной промывкой цифра III и буква Ц не указывается.
В конструкции каких долот имеются подшипники
1 – корпус (литой); 2 – лапы; 3 – цапфа; 4 – подшипник; 5 – подшипник; 6 – подшипник; 7 – шарошки; 8 – сопло; 9 – сопло; 10 – каналы; 11 – присоединительная головка; 12 – присоединительная резьба.
Лапы, со смонтированными на них шарошками, вставляются в пазы, которые расположены на нижней части корпуса. Лапы привариваются к корпусу при помощи прочных сварных швов.
Большая часть трехшарошечных долот выполнена секционно. Шарошечное долото (секционное) собрано по всему наружному контуру сопрягаемых поверхностей из секций. Верхние сегментные части, при этом образуют присоединительную головку. На присоединительной головке нарезается коническая наружная резьба. В результате сваривания лап, средняя часть долота составляет единый целый элемент. Снаружи, на поверхности лап, предусматриваются кромки, ребра жесткости, приливы и округлые полуцилиндрические приливы под промывочные сопла.
Сопла в корпусе долота закреплены удерживающим замком. Зазор между внутренней стенкой полости и соплом герметизируется при помощи резинового уплотнения. Козырек лапы защищают антиабразивным покрытием, которое приближено к тыльной части шарошки (обратный конус) и ее торцу. На обратном конусе шарошки тоже наплавляется защитное покрытие.
Вершина первой шарошки называется лопаткой, и выполняется с лопатовидными элементами.
Породоразрушающие элементы, расположенные примерно по одной окружности – это венец. Венец, который находится на периферии шарошки – это периферийный (калибрующий) венец; он не просто углубляет забой, но также калибрует стенку скважины. Привершинные и средние венцы – это основные венцы.
Конические поверхности, которые находятся не на тыльной, а ближе к вершине, на передней стороне шарошки, условно называются основными конусами. Построение шарошки начинается от основных конусов. Существуют также дополнительные (промежуточные) конусы, которые в двух и трехшарошечных долотах, расположены между основным и обратным конусами.
1 – присоединительная головка; 2 – округлые полуцилиндрические приливы; 3 – лапы; 4 – торец шарошки; 5 – калибрующая поверхность; 6 – обратный конус (тыльная часть шарошки); 7 – козырек лапы; 8 – антиабразивное покрытие; 9 – стопорное кольцо; 10 – промывочные насадки (сопла); 11 – сбрасывающий клапан системы смазки; 12 – приливы; 13 – уплотнение; 14 – внутренняя полость долота; 15 – упорный уступ; 16 – конус шарошки; 17 – крышка компенсатора; 18 – нижняя часть зуба; 19 – верхняя часть зуба (вершина); 20 – привершинный венец; 21 – средний венец; 22 – периферийный венец; 23 – выемка; 24 – задняя грань; 25 – набегающая поверхность (передняя грань); 26 – поверхность зуба; 27 – внутренняя сторона зуба; 28 – лопатка; 29 – зубец (штырь); 30 – межвенцовая расточка.
Часть конуса шарошки, которая расположена между двумя венцами – это межвенцовая расточка. Межвенцовая расточка может быть выполнена как узкое углубление между венцовыми поясками; в этом случае она называется кольцевой канавкой.
В случае если породоразрушающий элемент шарошки стальной, выфрезерованый, то его обычно называют зубом или зубцом. Если породоразрушающий элемент вставной твердосплавный, то его обычно называют зубком или штырем. Углубление, которое расположено между двумя зубьями на одном венце называется выемкой. Нижняя часть зуба называется основанием, а верхняя вершиной.
Поверхность зуба, которая обращена к периферии называется “наружной стороной зуба”. Поверхность зуба, которая обращена к врешине называется “внутренней стороной зуба”. Поверхность зуба, которая обращена по направлению вращения шарошки называется “набегающей (передней) гранью”. Поверхность зуба, которая направлена в противоположную сторону вращения шарошки называется “тыльной (задней) гранью”.
Быстроизнашивающиеся элементы долота, а также рабочие поверхности фрезерованных зубьев наплавляются антиабразивным покрытием.
На верхнем торце присоединительной головки выбивается типоразмер долота, его тип, заводской номер, и номер партии.
Буровой инструмент: виды и конструктивные особенности долот
1 февраля 2020
Для проходки твердых пород при бурении скважин используются долота. В зависимости от конструкции, можно выделить три типа:
Разная конструкция предполагает и разное назначение режущих элементов. В то же время, все типы буровых долот применяются для вращательного бурения; при необходимости ударного воздействия на породу стоит использовать другие разрушающие элементы.
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:
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:
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:
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:
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:
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:
Кроме этого, существует классификация, которая опирается на расположение рабочих элементов:
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:
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.
Конструкция шарошечных долот
Шарошечные долота могут иметь различное число шарошек, обычно до 6, причем каждая шарошка может быть одно-, двух- и трехконусной со смещением и без смещения оси вращения относительно долота.
Различают конструкции долот на секционные и корпусные. В том или ином виде они выполняются в зависимости от диаметра. Для большого диаметра бурения используются долота корпусные, цельнолитые, а для скважин небольшого диаметра используются секционные долота, которые сварены из двух или трех секций.
Кроме того, соединительная резьба у секционных долот наружная конусная (нипель), а у корпусных внутренняя конусная (муфта).
Конструкция корпусного долота
Корпусное трехшарошечное долото.
1 – литой корпус; 2 – муфтовая присоединительная резьба; 3 – сварной шов; 4 –вставные лапы; 5 – цапфа; 6, 7, 8 – подшипники; 9 – шарошка; 10 – центральное промывочное отверстие.
Что это такое – долото?
У людей, не имеющих отношения к добыче ископаемых, этот инструмент ассоциируется чаще всего с орудием ручного труда, предназначенным для обработки древесных пород. Сегодня буровое долото совершенно не имеет ничего общего со столярным инструментом. Но ранние бурильные техники, необходимые для проходки скважин, напоминали ударными методами плотницкую работу по дереву.
В тот период долото для бурения имело внешнее сходство с инструментом столяра. Современные технологии шагнули далеко вперёд, внешний вид бурильного оборудования изменился, а термин сохранился.
Многочисленные модернизации существенно расширили возможности этого инструмента. Разнообразие форм и размеров долот позволяет подобрать бурильное оборудование для работ любого типа, значительно повышая скорость бурения и качество скважин. Современные производители предлагают долота с диаметром от 46 мм до 1000 мм.
Лопастные долота
Схема буровой установки и движение жидкости.
Инструменты лопастного типа отличаются от шарошечных относительной простотой в конструкции и в технологии их производства. Отличаются они и по уровню твердости обрабатываемых горных пород. Лопастные бурильные элементы хорошо показывают себя на высоких скоростях вращения при работе на мягких, вязких, несцементированных породах, характеризующихся высокой степенью рыхлости и пластичности.
Благодаря своим конструкционным особенностям, такие долота в подходящих для них породах способны давать результат в сотни метров (иногда до 1500 м) проходки за один рейс.
Однако высокая скорость проходки с помощью данного типа ПРИ сопряжена с периодической необходимостью расширять диаметр скважины перед использованием очередного нового долота. Кроме того, поскольку породоразрушающие части лопастных долот постоянно соприкасаются с породой, они изнашиваются быстрее, чем шарошечные долота.
Схема одношарошечного долота.
Согласно отраслевым стандартам, на сегодняшний день известны следующие разновидности лопастных долот:
Трехлопастные долота, долота трехлопастные истирающе-режущего действия и долота шестилопастные истирающе-режущего действия применяют с целью формирования в горных породах скважин для нефте- и газодобычи.
Виды долот по воздействию на грунт
Дробящие – подобные шарошечные долота применяются для разработки пород любой плотности. Вращаясь вокруг своей оси и вокруг основного стержня, клиновидные шарошки разрушают твёрдую породу путём дробления и скалывания грунта. Применяются в разных отраслях, в основном для добычи нефти и газа, а также для бурения взрывных и геологоразведочных скважин.
Режуще-истирающие – это алмазные насадки с твёрдосплавными штырями, которые используются при прохождении скважин в твёрдых породах или смешанных грунтах. По конструкции бывают ступенчатые, спиральные и радиальные. Для прочного удержания режущего алмазного покрытия матрица головок изготавливается из металлического порошка.
Режуще-скалывающие – такие лопастные насадки применяются для бурения скважин глубиной до 30 метров в рыхлых и неплотных породах. Наклонённые в сторону вращения ротора лопасти разрушают мягкий грунт, срезая и скалывая его пласты. Чаще используются для бурения геологоразведочных скважин и требуют обязательной очистки забоя промыванием или шнековым устройством.
Устройство и конструктивные особенности долота
Конструкция бурового инструмента долото полностью подчинена выполняемым функциям. Оно имеет вращающуюся головку из твердого материала, которая позволяет измельчать самые прочные слои горных пород и продвигаться на необходимую глубину. При этом скорость бурения не будет слишком высокой, но зато ни одно препятствие на пути не сможет остановить машину.
Разработка месторождений полезных ископаемых очень часто требует нестандартный подход, так как условия залегания у них довольно часто представляют определенную сложность для разработки. Поэтому нужно быть готовыми к внедрению дополнительных мер по преодолению проблемных участков.
Всего выделяют несколько типов долот буровых шарошечных, используемых на практике:
Между собой они отличаются количеством вращающихся элементов, служащих для дробления горных пород. Одношарошечный элемент используется для работы с самыми простыми ситуациями. Соответственно, с увеличением количества рабочих механизмов растет и функциональная возможность по бурению наиболее твердых пород. Во время работы уже станет понятно, какое именно долото подойдет, так как заранее невозможно просчитать геологическое строение на несколько километров вниз. Поэтому придется тщательно следить за показаниями контролирующих датчиков и вовремя менять насадки, чтобы не перегружать машину излишними нагрузками.
Лучше всего раскроет суть инструмент фото бурового долота. На нем можно увидеть все особенности конструкции элемента, о которых строит знать. При этом также важной информацией для пользователя будет отсутствие возможности осуществления ремонта. Если долото ломается, то его можно отправить только на переработку. Пробовать заварить металл и вернуть деталь к жизни не стоит, так как она не прослужит и одного метра.
Трёхшарошечные насадки
Шарошечное бурильное долото может состоять из одной, двух, трёх, четырёх или шести шарошек цилиндрической, конической или сферической формы. Для бурения глубоких скважин в основном применяется одношарошечное долото. Долото с тремя шарошками состоит из трёх секций. Каждая секция трёхшарошечного долота имеет лапу в виде двугранного угла (1200), опорный подшипник, насадку гидромониторного канала, замковый палец и шарошку с зубьями. В поперечном сечении 3 соединённые вместе лапы образуют круг. Вращаясь и совершая поступательные перемещения, двигается сквозь породу долото. Буровой механизм с шарошками разрушает ее, совершая поворотные движения одновременно с долотом.
Наиболее часто в бурильных работах на нефтяных и газовых месторождениях используются трёхшарошечные долота. Кроме того, тройные головки активно применяются в строительстве, при проделывании шпуров и водозаборных скважин, для бурения отверстий при сейсмической разведке и во многих других видах работ.
Цена на покупку комплектующих
Цена на буровые долота начинается с нескольких сотен рублей и растет до десятков тысяч. Тут важную роль играют такие параметры, как габариты и тип строения элемента. При покупке для промышленных масштабов лучше сразу брать полный комплект, так как никогда нет уверенности, что в один момент не может понадобиться деталь, которая ранее никогда не использовалась. И если был куплен набор, то она всегда под рукой.
Осуществлять покупку стоит только у проверенных продавцов, которые не подсунут брак или подделку. Внешне контрафактная деталь никак не будет отличаться от оригинала и даже опытный мастер не всегда сможет правильно определить, где качественный элемент, а где одноразовый. Так что лучше не рисковать и покупать только сертифицированные товары, пускай и стоить они будут дороже. Зато это позволит сэкономить массу рабочего времени и не заставит в конечном итоге заплатить дважды за одно и то же.