Типы и классы вооружения долот

1-й класс		2-й класс		Назначение (твердость горных пород)
По ГОСТ 20692-75	Сode IADC	По ГОСТ 20692-75	Сode IADC
М	11, 12	ОМЗ	43	Очень мягкие
МС	13	МЗ	51	Мягкие и средней твердости
С	21	МСЗ	53	Средней твердости
СТ	23	СЗ	54	Средней твердости и твердые
Т	31	ТЗ, ТКЗ	62, 63	Твердые
-		К	74	Крепкие
-		ОК	83	Очень крепкие

При бурении на нефть и газ наибольшее применение находят шарошечные долота, которыми осуществляется около 90 % всего объема бурения. В настоящее время быстро увеличивается объем бурения долотами с алмазно-твердосплавным вооружением по конструкции истирающе-режущего, а по сути режуще-скалывающего действия. За рубежом такие долота имеют аббревиатуру PDC, означающую в переводе поликристаллическая алмазная композиция.

3.3. Параметры режима и показатели работы долот

Режим работы долот при вращательном бурении принято задавать следующими параметрами:

1) осевой нагрузкой на долото G, кН; 2) частотой вращения долота п_д, об/мин; 3) количеством промывочной жидкости или воздуха, подаваемых на забой для выноса шлама и охлаждения инструмента Q, м³/с.

При нагружении долота осевой нагрузкой создается необходимое для разрушения горной породы напряженное состояние и осуществляется отбор энергии от вращающегося инструмента для обеспечения последовательного разрушения породы по всему забою. Величина осевой нагрузки равна

G = g_iD, (3.1)

где g_i - интенсивность осевой нагрузки в кН на один мм диаметра D долота. Значения g_i для шарошечных инструментов составляют от 0,5 до 1,5 кН/мм, причем меньшим диаметрам долота соответствует нижний предел, а большим - верхний предел.

По частоте вращения различают три режима работы:

1) низкооборотное (роторное) бурение - n_д < 90 об/мин; 2) при средних частотах вращения, в пределах которых выделяют два диапазона: 90 < n_д < 250 об/мин; 250 < n_д < 450 об/мин. Эти диапазоны реализуются при вращении долот объемными забойными двигателями, редукторными турбобурами и электробурами; 3) высокооборотное бурение - n_д > 450 об/мин. Реализуется при бурении с безредукторными турбобурами и электробурами. Промывка или продувка скважины должны обеспечивать полное и своевременное удаление шлама с забоя и из скважины, а также обеспечивать работу гидравлических забойных двигателей. Расход бурового раствора предварительно подбирается из этих трех условий:

1) из условия очистки забоя от шлама определяется расход Q₁:

Q₁ = q_удF_з, (3.2)

где q_уд - удельный расход бурового раствора, м³/см² или м/с; F_з - площадь забоя скважины

F_з = 0,785D², (3.3)

где D - диаметр долота. Величину q_уд рекомендуется брать в пределах 0,57…0,65 м/с;

2) из условия подъема шлама в кольцевом зазоре между бурильными трубами и стенкой скважины определяется расход Q₂:

Q₂ = uF_к, (3.4)

где u - необходимая скорость восходящего потока жидкости, м/с; F_к - площадь кольцевого зазора

F_к = 0,785(D² - d²), (3.5)

где d - диаметр бурильной трубы. В зависимости от условий и способа бурения величина u выбирается в пределах от 0,2 до 0,7 м/с.

3) из условия обеспечения работы гидравлического забойного двигателя определяется расход Q₃.

Из трех полученных расходов принимается наибольший.

Показатели работы долота. Производительность долота принято характеризовать длиной ствола скважины, пробуренного долотом до его полного износа. Этот показатель называется проходка на долото, обозначается Н и измеряется в метрах.

Стойкость или долговечность долота, характеризующаяся временем механического бурения долотом до его полного износа (до отказа), обозначается буквой Т и измеряется в часах. Показатели Н и Т первичные, по ним определяют другие, более сложные показатели. Отношение

Н/Т = v_м (3.6)

получило название механической скорости проходки (бурения), измеряется в м/ч и характеризует среднюю скорость разрушения горной породы.

Для характеристики общего темпа углубления скважины используется показатель, называемый рейсовой скоростью v_p:

v_p = , (3.7)

где Т_сп - время на спуск и подъем инструмента для смены долота; Т_в - время на вспомогательные работы, отнесенные к рейсу.

Наиболее общий интегральный показатель работы долота - себестоимость одного м проходки. Однако из-за сложности расчета этот показатель пока не нашел широкого применения. Взамен используется показатель стоимости одного метра проходки по затратам, зависящим от времени. Этот показатель рассчитывается по формуле

с = , (3.8)

с_у - стоимость эксплуатации буровой установки в течение 1 ч; с_д - стоимость долота с учетом снабженческих наценок.