Долото для бурения цемента

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:

• 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:

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.

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:

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:

• 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

Источник

Все о буровом долоте

Метод бурения востребован в различных промышленных отраслях. Для добычи нефти и газа используют специальные установки. Одним из элементов такого оборудования является буровое долото. В статье пойдет речь об особенностях и видах этого инструмента, его популярных производителях и критериях выбора.

Что это такое?

Буровое долото — специализированный инструмент для бурения скважин. Оборудование создает дробящий или режущий эффект, формируя отверстие нужного диаметра. Конструкция имеет сложное строение. Основным элементом корпуса является ротор со специальной насадкой, который обеспечивает работу механизма. Долота производят на промышленных станках, в качестве сырья используют высококачественную сталь.

В корпусе имеются подшипники. Это небольшие элементы дробильного назначения в форме конуса с зубьями. Для изготовления нарезных зубьев используют станки, а сам подшипник выплавляют в печи. Подшипник располагается на лапе долота.

Количество элементов определяется исходя из назначения бурового оборудования.

Частота вращения инструмента зависит от глубины скважины и пластичности грунта. Чем больше глубина, тем ниже частота вращения. Это объясняется повышением давления сжатия со всех сторон. При этом требуется большее разрушение породы и длительный контакт зубьев с почвой. Поэтому частоту вращения снижают с ростом глубины.

Буровое долото используют для бурения водной, нефтяной или газовой скважины. Инструмент незаменим при сборе информации о состоянии грунта. Долото применяют для бурения почвы, например, если необходимо сделать колодец.

Некоторые виды инструмента обрабатывают специальным составом, или же используют метод армирования. Благодаря этому снижается воздействие пород на оборудование, и увеличивается шанс создания ровных и гладких стен.

Главные особенности оборудования:

• создание глубинного прохода;
• разрушение почвы;
• выравнивание стен скважины;
• высокая мощность;
• эффективная работа при создании крупных тоннелей;
• надежность и эффективность.

Классификация

Буровые долота можно классифицировать по нескольким критериям.

По назначению

В зависимости от назначения оборудование бывает нескольких видов.

• Для сплошного бурения. Инструмент используют для работы в единой плоскости.

• Для колонкового бурения оборудование применяют при периферическом разрушении.

• Специализированный инструмент. Специальное оборудование выравнивает стенки уже созданного тоннеля или скважины, разрушает пробки из цементного камня.

• Для ударно-канатного бурения оборудование предназначено для постепенной деформации грунта посредством ударов тяжелого инструмента. В свою очередь, долота могут быть: плоские, двутавровые, крестовые, округляющие. Все виды инструмента предназначены для работ с различной степенью твердости грунта. Диаметр шейки оборудования бывает 112, 140, 165, 188, 220 мм.

• Для роторного бурения инструменты работают на вращении бурового механизма. Деформация грунта происходит за счет вращающегося вокруг своей оси ротора, расположенного на колонне. Механизм используют при бурении скважин для воды.

Механизмы для сплошного и колонкового процесса подходят также для углубления забоя.

По виду рабочей части

В зависимости от разновидности рабочей части долота делят на несколько типов.

Алмазное

Инструмент используется для бурения пород средней степени твердости. Однако встречается почва с чередованием мягких и твердых пород. Поэтому оптимальным является механизм для работы со средней твердостью почвы.

Истирание грунта приводит к его разрушению. Алмазное долото состоит из резцов, которые оказывают на породу режуще-скалывающее действие. Результативность работы зависит от размера алмазов, которые применяются. По месту расположения алмазов инструмент делят на два подвида: однослойный и многослойный. Существует разделение инструментов и по месту расположения механизма: радиальное, спиральное и ступенчатое долото.

Оборудование имеет внушающие характеристики, но считается довольно требовательным механизмом. Если при работе на элемент попадет слишком твердый кусок грунта, оборудование перестанет работать. Алмазный элемент разрушится или выпадет.

Алмазное долото нуждается в качественной промывке. В противном случае оборудование перестанет функционировать или будет выдавать низкую производительность.

Шарошечное

Конструкция имеет подшипники-шарошки. Это элементы в форме конуса или цилиндра, благодаря их работе создается ударный или ударно-сдвигающий эффект. Последний способ бурения эффективнее. Происходит проскальзывание подшипников, и удается провести дополнительное разрушение почвы. Шарошечные долота классифицируются по характеру разрушения породы: одношарошечные применяют для глубинного бурения, двухшарошечные – для геологических исследований, трехшарошечные – для создания нефте- и газовых скважин, четырехшарошечные – для более сложных условий.

Лопастное

Данное оборудование имеет простое устройство конструкции. Лопастное долото — это корпус с несколькими лопастями. Используется для бурения мягкой почвы. Механизм отличается результативной работой на больших скоростях. Инструмент делят на подвиды: однолопастное пикообразное долото, двухлопастное, трехлопастное, трехлопастное истирающе-режущее, шестилопастное. Все виды, кроме однолопастного, используются при бурении рыхлой почвы. Три последних типа применяют для создания нефтяных и газовых скважин, так как они характеризуются большим диаметром.

Фрезерное

Фрезерное долото отличается примитивным строением, прочностью, устойчивостью, оно выдерживает динамические нагрузки. Оборудование имеет вид монолитного корпуса с дробящими механизмами, обеспечивающими эффективность бурения. Инструмент подходит для работы с твердыми породами, не боится попадания элементов из металла. Используется для пробивания пробки из цемента или бетона. Оборудование незаменимо при бурении скважин для нефте-, газо- и водопровода. Несмотря на свою результативность и высокие показатели, существует ряд минусов. Фрезерное долото не используют для бурения рыхлых пород. А также исключается быстрый проход. Для инструмента характерна примитивная промывка, что тоже является незначительным минусом.

Все виды долот имеют свой типоразмер, включающий диаметр инструмента и обозначение присоединительной резьбы. Оборудование выпускается серийно в соответствии с ГОСТ 20692-2003.

Для того чтобы механизм не изнашивался, для каждого вида инструмента рассчитывается методика рациональной отработки. Формула включает в себя обороты забойного механизма, нагрузку и давление в насосах. Для правильной отработки нагрузка должна составлять не менее 75% веса колонны. В противном случае произойдет перегрузка и преждевременный износ. Недогрузка приводит к снижению проходки.

Популярные производители

Выпуском бурового оборудования занимается небольшое количество компаний. Это связано со значительными затратами на изготовление, а также на малую емкость на рынке бурильных установок.

Одними из популярных изготовителей долот являются отечественные бренды ОАО «ВолгаБурмаш» и НПП «БуринТех». Заводы снабжают промышленную отрасль инструментами с шарошечным механизмом и резцами из алмаза. Продукция нацелена на добывание нефти и газа, поэтому должна соответствовать всем технологическим требованием. Оборудование производят при использовании высоких технологий.

Все модели можно использовать для работ на глубине до 6000 м. Долота подходят для шельфового бурения и бурения в эксплозивной среде.

Продукция отличается надежностью и долгим сроком службы. Корпус состоит из усиленных деталей. Некоторые шарошечные модели оснащены специальным уплотнением для защиты опорного подшипника.

Инструмент имеет фрезерное и твердосплавное вооружение, применяется для бурения скважин, расширения диаметра забоя и других видов работ.

Еще одна компания «Таргин» занимается выпуском долот собственного производства. Модели производят с маркировкой «ТаргинТарбит». Бурильное оборудование и головки подходят для работ на глубине от 43 до 490 м. А также предприятие занимается восстановлением изношенного оборудования и деформированных PDC-долот.

Для строительства систем водоснабжения и горнодобывающей отрасли главными производителями долот считаются заводы ОАО «УралБурмаш» и ЗАО «Гормаш». Инструмент, применяемый для геологических и строительных работ, не подвергается большой нагрузке. Поэтому компании выпускают недорогие стандартные инструменты для бурения водных скважин от 30 до 300 м. Для горной отрасли бренды производят шарошечное и лопастное оборудование. При изготовлении используются высокие технологии и высококачественные материалы.

ООО «Завод Буровых Технологий» – компания, также занимающаяся изготовлением долот. Ассортимент бренда состоит из механизмов для поисковых, горнодобывающих работ, гидрогеологической отрасли, а также для установки фундамента и забивания опорных свай. Предприятие выпускает шарошечные и лопастные долота для бурения рыхлой, мягкой почвы. Присутствуют классические модели для твердого грунта и малоабразивной почвы.

Лопастное оборудование для вязкой почвы имеет оригинальное строение, которое обеспечивает результативность на большой скорости и увеличивает износостойкость.

Выпуском бурильных механизмов занимается бренд «Буровой инструмент». Завод изготовляет долота для малых буровых установок: шнековый инструмент и оборудование с боковой и центральной промывкой. Для геологической отрасли налажено производство лопастных механизмов для бурения абразивного грунта.

Бренд является производителем PDC-инструментов. Алмазные резцы имеют поликристаллические свойства и расположены на минимальном количестве лопастей. Это дает возможность работы на большой скорости. Износостойкие элементы не боятся воздействия почвы любой твердости.

Нюансы выбора

Можно выделить три главных критерия выбора бурового долота.

Назначение

Для бурения мягкой почвы и работ с малой нагрузкой лучше выбирать шарошечные или лопастные долота. Оборудование отличается своей надежностью и эффективной работой на больших скоростях. Оба типа инструмента используют для геологических поисков образцов почвы и для бурения грунта средней твердости.

Более сложные условия бурения подразумевают использование алмазных или фрезерных долот. Они подходят для установки фундаментов и бурения скважин различного назначения.

Материал и качество

Надежное оборудование выдерживает большие нагрузки, не подвержено деформации при ударах. При производстве механизмов используется углеродистая сталь. Данный материал бывает разного качества. При выборе особое внимание уделяют качеству резцов. Их кромка не должна иметь сколов, царапин, материал не должен крошиться.

Некоторые производители используют специальный состав, которым покрывают главные детали двигателя и режущие элементы. Покрытие увеличивает срок эксплуатации и предотвращает негативное воздействие грунта.

Способ промывки

В долотах есть несколько типов промывки — центральный и боковой. Обе системы имеют свои плюсы и минусы. Центральный тип промывки обеспечивает охлаждение и очищение вооружения, но при контакте с подшипником струя теряет давление. Плюсы боковой промывки заключаются в высоком давлении струи, что повышает скорость бурения. Однако воздействие жидкости приходится на часть периферии, когда в зоне работы подшипника образуется воздух с жидкостью и шламом.

Для больших установок лучше использовать комбинированную промывку. Так очищается центральный элемент забоя вместе с подшипниками, исключается налипание шлама.

Долото для бурения — неотъемлемый инструмент для разных областей промышленности. Оборудование делят на виды и подвиды. Каждый инструмент имеет свое назначение и характеристики. Выбор долота основывается на нескольких аспектах. Приведенный материал ответит на многие вопросы и поможет выбрать нужный инструмент для того или иного вида бурения.

В следующем видео вы узнаете, какое долото используют для бурения нефтяных скважин.

Источник