Долота спеціального призначення

До породоруйнівного інструменту спеціального призначення належать:

1) однолопатеві (пікоподібні) долота (ПР, ПЦ, пікобури);

2) фрезерні долота;

3) зарізні долота;

4) розширювачі;

5) опорно-центруючий інструмент (калібратори, центра- тори, стабілізатори).

Фрезерні долота

Фрезерні долота призначені для буріння свердловин, на вибої яких є металевий або твердосплавний екран (частинки чи елементи), а також для розбурювання залишених на вибої шарошок та інших металевих предметів, бетонних чи інших корків. Фрезерні долота простіші за конструкцією ніж лопатеві. Фрезерне долото складається з подовженого монолітного корпусу і робочих органів, що є його складовими частинами і які армовані твердим сплавом та найпростішого промивального пристрою. У багатьох конструкціях робочі органи відсутні, а роль породоруйнівних елементів виконують твердосплавні штирі, запресовані у торець фрезерного долота. Для пропуску промивальної рідини долото може мати у корпусі один або декілька каналів.

Зарізні долота

Зарізні долота призначені в основному для забурювання нових стволів у свердловині та фрезерування металу при ліквідації аварій. Загальними відмінними особливостями зарізних доліт є ввігнута (лійкоподібна) торцева робоча та коротка калібруюча поверхні. Зарізні долота оснащуються твердосплавними зубцями зі „Славутича" (див. лаб. 1) або природними чи синтетичними алмазами. За кордоном виготовляють зарізні долота, які оснащені як натуральними, так і синтетичними полікристалічними алмазами.

а б в

а –колонний, б – вибійний, г - гідропіскоструминний

Рисунок 4.12 – Схеми фрез

Розширювачі

Розширювачі призначені для збільшення (розширення) діаметра свердловини, попередньо пробуреної долотом меншого діаметра. Розширювачі, як і бурильні головки, руйнують кільцевий вибій, але на відміну від неї, розширювач не оббурює центральний стовпчик керна, який зв'язаний з масивом гірських порід. Це зменшує затрати енергії. Проте, наявність пробуреної ділянки свердловини зменшує опорну поверхню розширювача, погіршує розподіл навантажень, реакцій, напружень, різко ускладнює промивання та очищення робочих органів розширювача внаслідок відсутності екрануючої дії вибою свердловини і загасання висхідних потоків у пробуреній пілотній ділянці. Пілотною ділянкою називають вузьку частину (ділянку) свердловини, яка підлягає розширенню. Ця частина розташована під розширювачем. Пілотним наконечником називають буровий інструмент, який заходить у пілотну частину свердловини і призначений для направлення та центрування долота. Він може бути пікоподібним, спіральним, кулеподібним, асиметрично-скошеним та іншим. Часто для пілотного наконечника застосовують шарошкове або інше долото. Іноді розширення свердловини здійснюють дво- або триярусним способом поступово чи одночасно, особливо у тих випадках, коли необхідно швидко збільшити діаметр свердловини.

а-в – розширювачі чотиришарошкові, г - чотиришарошковий із змінними шарошками

Рисунок 4.13 – Схеми фрез

Часто замість буріння свердловини долотом великого діаметра застосовують буріння з одночасним розширенням, тобто пілотну ділянку бурять одночасно з її розширенням з допомогою одного і того ж привода.

Опорно-центруючий інструмент

Опорно-центруючий інструмент є невід'ємною частиною сучасного бурильного інструменту при бурінні похило-скерованих та вертикальних свердловин. Через відхилення ствола від запроектованого напрямку перебурюють багато свердловин. Правильне застосування опорно-центруючого інструменту мінімізує відхилення долота від заданої траєкторії свердловини, зменшуючи при цьому імовірність перегинів ствола, які ускладнюють всі роботи у свердловині. Крім того, у направленому бурінні цей інструмент допомагає керувати заданим набором викривлення орієнтованих похилоскерованих свердловин. Розташування опорно-центруючих інструментів у нижній частині бурильної колони попереджує викривлення свердловини, зменшує імовірність контакту обважнених бурильних труб зі стінкою свердловини, прилипання бурильної колони до стінки, прихоплення інструменту під дією диференціального тиску, послаблюються втомні напруження у різьбових з'єднаннях, знижується рівень поперечних коливань, зменшується ковзання долота по вибою, формування каверн та пошкодження обсадних колон.

Опорно-центруючий інструмент поділяють на три види: калібратори, центратори і стабілізатори. Вони є елементами бурильної колони і відрізняються один від одного в основному місцем розташування у бурильній колоні та довжиною.

Функціонально вони майже не відрізняються один від одного, забезпечуючи калібрування стінок свердловини по діаметру, центрування елементів бурильної колони та стабілізацію осі свердловини. Тому такий розділ опорно-центруючого інструменту на види є досить умовний.

Головне призначення калібратора (рис 2.14) - калібрування та вирівнювання ділянок ствола свердловини по діаметру. Проте він також центрує долото, ОБТ та нижні ділянки бурильних труб, а також стабілізує напрям осі свердловини. Калібратор встановлюють над долотом, а деколи між секціями ОБТ. Його довжина дорівнює 0,8-3 діаметрам долота. За кордоном калібратор називають наддолотним стабілізатором.

Рисунок 4.14 – Схеми калібраторів

Центратор (рис 2.14, а) призначений для суміщення осі бурильної колони з віссю свердловини у місці його встановлення (центрування вибійного двигуна і бурильної колони). Центратор встановлюють на корпусі вибійного двигуна або в колоні бурильних труб (колонний центратор). Для центрування вибійного двигуна довжина центратора дорівнює двом діаметрам долота, а колонний центратор має довжину від 3 до 8 діаметрів долота.

а б

а – центратор, б - стабілізатор

Рисунок 4.15 – Схеми центраторів і стабілізаторів

Стабілізатор (рис 2.14, б) призначений для стабілізації зенітного кута свердловини (положення бурильної колони та її центрування). Стабілізатор встановлюють над калібратором або між бурильними трубами. Його довжина повинна бути більша ніж 50 діаметрів долота, але не більша ніж 12 м.