Файл: Реферат Дисциплина тема реферата Современные типы породоразрушающих инструментов и их классификация по назначению и по характеру воздействия на горную породу.pdf

15
4. Классификация по характеру воздействия на горную породу
4.1 Режуще-скалывающее действие (РС)
При данном воздействии на данную породу применяются одношарошечные долота, лопастные долота, PDC.
Одношарошечные долота. Центр сферы располагается в точке пересечения осей. Ось шарошки наклонена под углом 30° к оси долота.
Промывка осуществляется через отверстие в корпусе долота. Опора долота гораздо больше, чем в трехшарошечных долотах, и состоит из цапфы и трех подшипников: скольжения, шарикового и шарикового замкового.
Одношарошечные долота выпускают диаметрами 138−216 мм. Они предназначены для низкооборотного бурения в породах средней твердости.
Поскольку часть зубков при бурении находится в постоянном контакте с породой, серийное одношарошечное долото относится к долотам режуще- скалывающего действия.
Рисунок 7 – Общий вид одношарошечного долота с открытой опорой

16
PDC. Долото состоит из корпуса с присоединительной замковой резьбой и рабочей части долота −матрицы с лопастями, оснащенными резцами. В матрице между лопастями в промывочных каналах смонтированы гидромониторные промывочные узлы. Резцы долот PDC двухкомпонентные.
Тело резца состоит из прессованного карбида вольфрама. Рабочая кромка резца упрочнена поликристаллическими синтетическими алмазами толщиной
0,5−0,7 мм. Упрочнение резцов поликристаллическими алмазами повышает износостойкость резцов, а наличие карбидоволь-фрамового тела (подкладки) увеличивает пластичность резцов в целом.
Рисунок 8 – Общий вид долота PDC
4.2 Истирающе-режущего действия (ИР)
Применяются инструменты алмазные (классические), ИСМ.
Главной особенностью алмазных (классических) долот является наличие в них алмазных режущих элементов (натуральных или искусственных алмазов). В буровых долотах обычно используют наименее

17 ценную разновид-ность натуральных алмазов −борт, баллас и карбонадо. В производстве долот используют только карбонадо (бразильские технические алмазы) или черные алмазы.
Перед использованием в буровых долотах природные алмазы обычно окатывают путем трения алмаза об алмаз. В результате такой обработки получают более прочные овализованные алмазы, подверженные раскалыванию в меньшей мере, чем остроугольные. Искусственные
(синтетические) алмазы по прочности близки к естественным алмазам.
Технические показатели алмазных долот во многом зависят от качества и размеров алмазов. Качество алмазов определяют группой и категорией. К высшим группе и категории относятся крупные алмазы диаметром2−3 мм (от
3 до 12 зерен на карат) и мелкие (до 1000 зерен на карат). Карат равен 0,2 г.
Рисунок 9 - Схемы конструкций алмазных (классических) долот различных типов (а, б) и профили рабочих поверхностей (в, г, д): а−спирального; б−радиального; в−гладкий профиль (ДР, ДС, ДЛС); г−система крупных торовидных профилей (ДК, ДИ, ДУ); д−система мелких

18 торовидных профилей (ДР, ДИ); 1−стальной корпус; 2−твердосплавная матрица
По форме и направлению пазов, промывочных каналов, рабочих органов и всей рабочей части выделяют алмазные долота двух типов, производимых в России: долота спиральные (ДС) (см. рис. 9, а) и радиальные
(ДР) (см. рис. 9, б).
По размещению алмазов в матрице различают долота с поверхностной вставкой алмазов (однослойные) и импрегнированные.
Долота с поверхностной вставкой алмазов получают при однослойной укладке относительно крупных алмазов в специальную огнеупорную форму, а импрегнированные −равномерным перемешиванием мелких и невысокого качества алмазов в поверхностном слое толщиной от 6 до 10 мм. Диаметры алмазных долот несколько (примерно на 2мм) меньше диаметров шарошечных долот. По профилю рабочих поверхностей алмазные долота подразделяются на:
−долота с системой мелких торовидных выступов (ДР, ДИ)
(см. рис. 9, д);
−долота с системой крупных торовидных выступов (ДК, ДИ, ДУ) (см. рис. 9, г);
−долота с гладким профилем рабочих поверхностей (ДР, ДО, ДЛС) (см. рис. 9, в).
По способу армирования изготавливаются алмазные долота трех модификаций:
−однослойные долота (ДЛ, ДР);
−импрегнированные долота (ДИ, ДКСИ);

19
−комбинированные долота с однослойным и импрегнированным армированием (ДУ, ДУС).
ИСМ. Стальной корпус с присоединительной замковой резьбой на торцовой профильной рабочей поверхности и калибрующей поверхности имеет вставки из сверхтвердого материала «Славутич», обладающего высокой износостойкостью. Вылет вставок над рабочей поверхностью корпуса составляет 3−5 мм. На калибрующей поверхности вставки утоплены, т.е. их вылет равен 0. Для оснащения долот применяют цилиндрические вставки диаметром 8−12 мм с плоскими, полусферическими и клиновыми рабочими торцами. Рабочие элементы крепятся к стальному корпусу методом пайки. На обратном конусе вставки размещены по спирали, на его поверхности проточена спиральная канавка для дополнительной циркуляции бурового раствора, выноса шлама и охлаждения вставок. Буровой раствор из промывочных отверстий поступает в основные и дополнительные промывочные каналы. Основные промывочные каналы делят всю рабочую и калибрующую поверхность долота на секторы.
Долота ИСМ могут быть как с обычной промывкой (отверстия без насадок), так и гидромониторными (с насадками). При этом насадки изготавливаются из твердого сплава согласно ТУ 88 УССР ИСМ-472−75 и
ГОСТ 3882−74. Их форма обычно такая же, как и форма насадок для шарошечных долот. Долота ИСМ с обычной промывкой используют, как правило, при турбинном бурении, а гидромониторные −при роторном способе бурения. Форма рабочей поверхности вставок марки «Славутич» и количество вставок определяются физико-механическими свойствами горных пород.
Долота ИСМ выпускаются трех разновидностей: режущие, торцовые и истирающие.
Форма рабочей части лопасти может быть либо выпуклой, либо выпукло-вогнутой.

20
Торцовые долота ИСМ предназначены для забуривания нового ствола при бурении направленных скважин, а также для ликвидации аварий. Кроме того, они применяются в среднемягких горных породах. Истирающие долота
ИСМ предназначены для бурения мягких и средних малоабразивных пород.
Они могут быть либо радиальными, либо секторными. Первая конструкция применяется для турбинного бурения, вторая −для роторного и турбинного.
Секторные долота имеют комбинированное вооружение. Их наружный ступенчатый корпус оснащен вставками с клиновидной рабочей головкой, а внутренний −вставками с круглой рабочей головкой. Такое вооружение применяется в долотах, предназначенных для бурения пород перемежающейся твердости.
Рисунок 10 - Общий вид долота ИСМ радиального тип

21
Рисунок 11 - Общий вид долота ИСМ торцового типа
Рисунок 12 - Общий вид долота ИСМ секторного типа
4.3. Дробяще-скалывающего действия (ДС)
Шарошечными буровыми долотами осуществляется большей частью общего объёма бурения нефтяных, газовых и взрывных скважин. Шарошечное буровое долото (или бурильная головка для колонкового бурения) состоит из
(одной, двух, трёх, четырёх или шести конических) сферических или цилиндрических шарошек, смонтированных на подшипниках качения или

22 скольжения (или их комбинации) на цапфах секций бурового долота.
Основная разновидность шарошечных долот для сплошного бурения — трёхшарошечное долото, при бурении глубоких скважин получило распространение также одношарошечное буровое долото.
В зависимости от конструкции корпуса шарошечные буровые долота разделяют на секционные и корпусные. В секционных корпус сваривается из отдельных (двух, трёх или четырёх) секций (лап), на цапфах которых монтируются шарошки; в корпусных — корпус литой, к нему привариваются лапы со смонтированными на их цапфах шарошками. Для присоединения буровых долот к бурильной колонне у секционных долот предусматривается наружная конусная резьба (ниппель), у корпусных — внутренняя конусная резьба (муфта). В СССР выпускаются 13 типов шарошечных долот сплошного бурения диаметрами 46-508 мм (ГОСТ 20692-75).
Типы буровых долот дробяще-скалывающего действия: М — для бурения мягких пород, МЗ — мягких абразивных пород, MC — пород мягких с пропластками средней твёрдости, МСЗ — мягких абразивных пород с пропластками средней твёрдости, С — пород средней твёрдости, СЗ — абразивных пород средней твёрдости, CT — пород средней твёрдости с пропластками твёрдых. Породоразрушающим элементом (вооружением) шарошечных буровых долот служат фрезерованные зубья или запрессованные твердосплавные зубки и комбинации зубьев с зубками на поверхности шарошек.

23
Заключение
В данной работе мы рассмотрели виды породоразрушающих инструментов при бурении скважин. Их конструкции, а также дали характеристику по назначению и воздействию на горные породы.
Установлена зависимость исполнения элементов долот и условий бурения, для которых эти долота предназначаются, а также механизмы разрушения горной породы.

24
Список литературы
1. Волик Д.А. Буровые породоразрушающие инструменты. Учебное пособие РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. М. 2014г.
2. ГОСТ 20692 -03. Долота шарошечные. Типы и основные размеры
3. Долота с фиксированными алмазосодержащими резцами.
Международный транслятор-справочник: Международная инженерная энциклопедия. Серия «Нефтегазовая техника и технология» Под редакцией проф. В. Я. Кершенбаума М.:,-ООО «Национальный институт нефти и газа».Издательство«Нефть и газ», 2011, - 452с