7 Породоруйнуючий інструмент для буріння нафтогазових свердловин
Призначення та класифікація породоруйнуючого інструменту
Породоруйнуючі інструменти (бурові долота) призначені для руйнування гірської породи в процесі буріння свердловин. За характером руйнування породи бурові долота класифікуються таким чином:
ріжуче-сколюючої дії, які призначені для розбурювання в’язких і пластичних порід невеликої твердості та малої абразивності;
дробляче-сколюючої дії, які призначені для розбурювання неабразивних і абразивних порід середньої твердості;
дроблячої дії, які призначені для розбурювання неабразивних і абразивних твердих, міцних та дуже міцних порід;
ріжуче-стираючої дії, які призначені для буріння в неабразивних породах середньої твердості і твердих, а також для розбурювання порід, що чергуються за твердістю, абразивних і неабразивних порід.
За призначенням бурові долота можуть бути об’єднані:
для руйнування породи з утворенням суцільного вибою свердловини (буріння без відбору керна);
для руйнування породи з утворенням кільцевого вибою свердловини (буріння з відбором керна);
для виконання спеціальних робіт.
За конструктивним виконанням бурові долота поділяються на:
а) лопатеві;
б) шарошкові;
в) алмазні і твердосплавні.
7.2 Бурові долота для буріння свердловин суцільним вибоєм
7.2.1 Лопатеві долота
При бурінні нафтових і газових свердловин застосовують лопатеві долота ріжуче-сколюючого і ріжуче-стираючого типів. До першої різновидності належать дво- (2Л) і трилопатеві (3Л) долота, а до другої - трилопатеві (3ИР) і шестилопатеві (6ИР), і шестилопатеві долота “ИСМ”.
Долота 2Л і 3Л використовують для буріння в неабразивних м’яких пластичних породах і для буріння в неабразивних м’яких породах з пропластками неабразивних порід середньої твердості. Долота 2Л (рис. 7.1) виготовляють суцільнокованими, а долота 3Л (рис. 7.2, а) - зварними.
Рисунок 7.1 – Дволопатеве долото 2Л
Дволопатеве долото (2Л) складається із корпуса і двох лопатей, відштампованих як єдине ціле. Для пропуску рідини долото 2Л має промивальний отвір.
Трилопатеві долота мають ширше застосування, ніж дволопатеві. Долото 3Л (рис. 7.2, а) складається із корпуса, верхня частина якого має ніпель із замковою різьбою для приєднання до бурильної колони, і трьох приварених до корпуса долота лопатей, які розміщені стосовно одна до одної під кутом 120 . Для направлення потоку промивальної рідини до вибою долото має отвори, які розміщені між лопатями.
|
|
Рисунок 7.2 – Трилопатеві долота |
|
Лопаті виконані загостреними і дещо нахиленими до осі долота в напрямку його обертання. Для збільшення зносостійкості доліт їх лопаті укріплюють твердими сплавами.
Долота 3Л випускають з промивальними отворами, краї яких укріплені зернистим твердим сплавом, а також з промивальними отворами з встановленими в них мінералокерамічними змінними соплами (насадками). Долота із змінними соплами називають гідромоніторними.
Суттєвим недоліком доліт 2Л і 3Л є інтенсивне зношування їх лопатей, у зв’язку з безперервним контактом ріжучих та калібруючих ствол свердловини країв лопатей долота з вибоєм та стінкою свердловини, а також велика моментоємність.
Долота “ЗИР” (рис. 7.2, б) відрізняються від доліт 3Л тим, що лопатки дещо притуплені, а не загострені і приварені до корпуса так, що вони сходяться на осі, а не нахилені до неї.
Краї лопатей додатково укріплені твердосплавними штирями (вставками). Ці особливості їх конструкції дозволяють вести буріння в абразивних м’яких породах з пропластками абразивних порід середньої твердості. Вказані долота руйнують гірську породу різанням (мікрорізанням) і стиранням.
Долота “6ИР” мають три основні лопаті, які служать для руйнування породи вибою і три додаткові укорочені лопаті, які калібрують стінку свердловини. Основні лопаті притуплені і сходяться на осі долота. Додаткові лопаті також притуплені і розміщені між основними лопатями. Руйнують породу різанням (мікрорізанням) та стиранням. Ці долота призначені для буріння в породах середньої твердості.
Долота “ИСМ” у лопатевому виконанні виготовляють декількох видів. За конструкцією шестилопатеве долото “ИСМ” відрізняється від долота “6ИР” формою робочої поверхні основних трьох лопатей і розміщенням трьох додаткових укорочених лопатей (рис. 7.3). Основні лопаті сходяться на осі долота, а додаткові розміщені асиметрично стосовно основних. Долота руйнують породу різанням (мікрорізанням) і стиранням. Додаткові лопаті призначені, як і у доліт “6ИР”, для калібрування стінки свердловини. Для укріплення лопатей використовують надтвердий матеріал “Славутич”, який має високу зносотійкість. Промивальні отвори просвердлені в корпусі долота.
Рисунок 7.3 – Шестилопатеве долото «ИСМ»