ГЛАВА 2. ВИДЫ БУРОВЫХ ДОЛОТ. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Главная функция долота – разрушать горную породу на забое скважины и способствовать его очистке от осколков породы.

По принципу действия различают долота:

· Режуще – скалывающие (лопастные долота), применяемые для разрушения вязких и пластичных пород (глин) (рис. 1);

· Дробяще – скалывающие (шарошечные долота), применяемые для разрушения большинства пород (рис. 2);

· Режуще – истирающие (алмазные долота), применяемые для разрушения твердых абразивных пород (рис. 3);

По назначению буровые долота разделяют:

· Долота для проходки ствола скважины сплошным забоем;

· Долота для проходки ствола скважины кольцевым забоем (колонковые долота)

Колонковые долота выполняют дополнительную функцию – обеспечивают отбор глубинных образцов разбуриваемых пород (кернов) (рис. 4).

Рис. 1

Основными элементами всех долот являются:

Корпус, имеющий в верхней части коническую (замковую) резьбу для присоединения к колонне бурильных труб или погружному двигателю;

Промывочные устройства для направления струй промывочного агента на забой;

Породоразрушающие элементы.

Промывочные устройства – это отверстия, выходящие из полости корпуса долота наружу и направленные вниз, оснащенные, как правило, суживающимися насадками (гидромониторные долота) для ускорения потока промывочного агента, направленного на забой скважины. Насадки делают очистку забоя от осколков породы более совершенной (мгновенной), а в мягких породах дополнительно разрушают забой.

Породоразрушающими элементами, у лопастных долот являются приваренные к корпусу два или три ножа, армированные твердосплавными включениями; у шарошечных долот – это одна, две, три или четыре шарошки, каждая из которых оснащена зубьями и может вращаться на собственном валу в подшипнике, перекатываясь по забою скважины и внедряясь в него зубьями; у алмазных долот – это полусферическая головка с фрезерованными выемками для циркуляции промывочного агента и выноса осколков породы с забоя скважины, оснащенная алмазными или корундовыми включениями в виде штырей с режущей кромкой или в виде малых сфер, вмонтированных в головку (шариков).

Рис. 2 Трехшарошечное долото: 1 – присоединительная резьба; 2 – промывочный узел; 3 - секция долота; 4 – шарошка; 5 – цапфа; 6 – роликовый подшипник; 7 – шариковый замковый подшипник.

Работают долота следующим образом. Под действием осевой нагрузки, создаваемой силой тяжести части бурильной колонны, породоразрущающие элементы (ножи у лопастных долот, зубья у шарошечных долот, штыри у алмазных долот) внедряются частично в горную породу на забое и за счет вращательного движения в горизонтальной плоскости скалывают частицы породы, которые мгновенно подхватываются постоянно циркулирующим промывочным агентом и транспортируются вверх на дневную поверхность по кольцевому пространству.

Механическая скорость проходки ствола скважины (интенсивность разрушения породы на забое) зависит как от типа используемого долота, так и от так называемых режимных параметров бурения, которые включают осевую нагрузку на долото, скорость его вращения, интенсивность циркуляции промывочного агента (подача буровых насосов).

Основной объем бурения современных глубоких скважин осуществляют шарошечными долотами, так как они более универсальны и могут использоваться в разнообразных геологических условиях.

Рис. 3 Алмазное долото для бурения сплошным забоем: а, б – разные конструкции рабочих элементов: 1 – алмазная несущая головка; 2 – корпус долота; 3 – замковая резьба; 4 – контактный сектор; 5 – выемка для циркуляции промывочного агента

Рис. 4 Схема колонкового долота: 1 – бурильная головка; 2 – керн; 3 – грунтоноска; 4 – корпус колонкового набора; 5 – шаровой клапан

В процессе бурения разведочных скважин для утонения геологического разреза, изучения физических свойств горных пород и насыщающих их флюидов, зачастую в процессе проходки ствола скважины отбирают пробы горных пород (керны). Для этого породу на забое разрушают колонковым долотом, которое углубляет забой в виде кольцевой выработки, а остающийся цилиндрический целик породы поступает через центральное отверстие долота в специальную керноприемную трубу, оснащенную в нижней части кернорвателем. Пробурив в заданном интервале ствол колонковым долотом, бурильную колонну с долотом и керноприемной трубой поднимают на дневную поверхность, при этом в момент «отрыва» долота от забоя кернорватель обрывает своими пружинами целик породы от забоя и удерживает его в керноприемной трубе до извлечения на поверхность.

Если отбор керна проводят в интервале, превышающем длину керноприемной трубы, а работоспособность одного колонкового долота достаточна для всего интервала отбора керна, то используют так называемую съемную грунтоноску, которую периодически, по мере ее заполнения керном, извлекают на поверхность при помощи специального ловителя, спускаемого в полость бурильной колонны на канате. Освобожденную от керна съемную грунтоноску опускают в скважину и устанавливают в колонковом долоте.

Поиск по сайту: