библиотека нефтяника / Буровое оборудование 2 / Глава 1

в Западной Сибири. Эти долота отличаются от базовых по опоре и вооружению. Большой подшипник скольжения оснащен плавающей втулкой из бериллиевой бронзы с серебряным покрытием. Плавающей шайбой из того же материала снабжен упорный подшипник на большом шариковом торце.

Для резкого повышения механической скорости бурения зубки основных конусов увеличены в диаметре до 16 мм, а их вылет до 11,9 мм. Сплав ВК-16 снижает число сколов и поломок зубков, а зубки на обратных конусах шарошек, увеличенные до 9,5 мм, предохраняют долото от потери диаметра.

Обновлена также система смазки долота. В два раза увеличен объем компенсационной смазочной камеры. Схема воздействия на мембрану, подающую смазку в опору, также изменена. Давление на мембрану осуществляется не со стороны крышки, расположенной в затрубном пространстве, а непосредственно из надшарошечной зоны. Смазка для опор закуплена в США.

Предусмотрена цементация межвенцовых канавок, что снижает возможность абразивного оголения и потери зубков. Спинка лап армирована по всему периметру твердосплавными зубками и мощной наплавкой. Предусмотрены более жесткие допуски на размеры и шероховатость поверхностей [49].

Долота 215,9 ТЗ-ГАУ-R251 и 215,9 СЗ-ГАУ-R269 выпущены взамен самых ходовых долот для Урало-Поволжского региона соответственно 215,9 ТЗ-ГАУ-R40М и 215,9 СЗ-ГАУ-R53. В них предусмотрены схемы опор, подобные долотам 215,9 МЗ-ГАУ-R233.

Значительную часть заказов потребителей в ОАО «Волгабурмаш» составляют трехшарошечные долота, предназначенные для бурения скважин с продувкой воздухом в горнодобывающей промышленности, которые могут быть использованы и при бурении глубоких скважин в нефтегазодобывающей промышленности.

Вооружение шарошек долот для разрушения неабразивных пород представлено мощными и агрессивными фрезерованными зубьями и обозначаются буквами: М (для мягких пород), С (для пород средней твердости) и Т (для твердых пород).

Фрезерованные зубья основных конусов, а также обратные конуса шарошек армируются самыми современными защитными покрытиями.

23

Вооружение шарошек долот, предназначенных для бурения абразивных пород, представлено вставными твердосплавными зубками разной формы для различных типов пород и обозначаются буквами:

МЗ (для мягких абразивных пород), СЗ (для абразивных пород средней твердости) и ТЗ (для твердых абразивных пород) – с зубками клиновидной формы;

ТЗК (для абразивных твердых пород с пропластками крепких пород) – с зубками сфероконической формы;

К (для крепких пород) – с зубками сферической формы; ОК (для очень крепких пород) – с зубками сферической или бикони-

ческой формы.

Области рационального применения каждого из указанных типов шарошечных долот для бурения взрывных скважин в горнодобывающей промышленности представлены в табл. 1.6.

Ò à á ë è ö à 1.6

Области рационального применения разных типов шарошечных долот для бурения взрывных скважин в горнодобывающей промышленности

ÌАлевролит глинистый плотный, антрацит, аргиллит средней плотности, гипс плотный, рыхлые доломиты, змеевики с включением асбеста, змеевик оталькованный, известняк мягкий, конгломерат слабых осадочных пород на из- вестково-глинистом цементе, карналлит, мергель, сланец охристый, сланец углистый с прослойками глины, хлоритовый, серецитовый, глинистый, угли- сто-глинистый, уголь

ÒАльбитофиры, березиты плотные, базальты пористые, доломиты, известняки тонкозернистые, доломитизированные, очень плотные, сланцы окварцованные, сидериты, липариты мелкозернистые, опоки кремнистые, пегматиты слюдистые, туфы порфировые, туфобрекчии альбитофиров, туфопесчаники, филлиты, фосфориты плотные окремнелые

ÊАльбитофиры окварцованные, андезиты и базальты плотные, диабазы и габбро плотные, граниты крупно- и среднезернистые, кварциты, песчаники кварцевые, порфириты и роговики плотные, скарны окремненные, яшма

24

При изготовлении зубков используются улучшенные материалы и современная технология, включая газостатическую обработку, что позволяет существенно повысить их прочностные свойства. Для уменьшения абразивного износа корпуса шарошки по венцам и межвенцовым канавкам увеличена глубина цементированного слоя. Для повышения стойкости от потери диаметра долота калибрующие конуса армированы твердосплавными зубками увеличенного диаметра. Во всех конструкциях долот для бурения с продувкой воздухом значительно изменена и усилена опора. Долота выпускаются серий В, Н и НУ.

Для очистки забоя от выбуренной породы предусмотрены следующие схемы:

1. Центральная схема очистки.

В корпусе долота предусмотрено центральное отверстие-сопло (рис. 1.14) и система каналов в лапах для подачи части воздуха с целью охлаждения тел качения и поверхностей контакта в опорах, а также их экранирования по торцам шарошек от попадания в полости опор шлама (рис. 1.15). Предусмотрены продувочные каналы, подводящие охлаждающий агент непосредственно в упорные поверхности пяты и торцевого подшипника (рис. 1.16).

При бурении скважин в интервалах водоносных пластов в центральное отверстие-сопло может устанавливаться обратный клапан шарикового или лепесткового типа. Схема обратного клапана лепесткового типа изображена на рис. 1.17.

При создании давления в трубном и затрубном (наддолотном) пространстве скважины рабочие лепестки клапана сжимают возвратную пру-

Рис. 1.14. Долото со штыревым вооружением для бурения с продувкой воздухом:

1 – твердосплавные зубки; 2 – продувочное сопло;

3 – резьба обратного клапана

25

жину, установленную между ними, открывая с двух сторон боковые окна в корпусе клапана, в которые проходит воздух, поступающий затем через сопло в центральную зону забоя для его очистки от выбуренной породы. При отсутствии давления в наддолотном пространстве пружина возвращает лепестки в первоначальное положение и перекрывает окна в корпусе клапана, предотвращая попадание шлама во внутреннюю полость долота и каналы системы охлаждения.

2. Боковая схема очистки.

Для боковой схемы очистки забоя в корпусе долота предусмотрены три боковые отверстия и система каналов в лапах для подачи части воздуха с целью охлаждения опор и их экранирования по торцам шарошек от попадания шлама в полости опор. В боковых отверстиях устанавливаются насадки, позволяющие регулировать сечение выходных каналов. При бурении скважин в водоносных пластах на выходе трех боковых каналов устанавливаются сменные пружинные обратные клапаны различных конструкций, предотвращающие попадание шлама в систему каналов охлаждения и полости опор. Сменой клапанов регулируются сечения для подачи воздуха к забою и интенсивность его очистки.

26

Рис. 1.17. Схема обратного клапана лепесткового типа:

1 – присоединительная резьба; 2 – направляющие оси рабо- чих лепестков; 3 – возвратная пружина

Рис. 1.18. Схема крепления клапана:

1 – обводной шплинт; 2 – корпус сменного клапана; 3 – возвратная пружина; 4 – седло клапана; 5 – уплотнительное кольцо

При создании давления в наддолотном пространстве клапанная пружина сжимается и стопор освобождает проход воздуха к забою в пространство между шарошками. При отсутствии давления в наддолотном пространстве пружина возвращается в исходное положение и предотвращает попадание шлама в опоры. Схема крепления клапана изображена на рис. 1.18.

По желанию заказчика насадки могут быть выполнены удлиненными (см. рис. 1.7).

3.Боковая схема очистки забоя воздухом с охлаждением через каналы

âлапах долота, минуя полости опор.

Как и в предыдущей схеме, три боковые отверстия в корпусе долота оснащены сменными насадками или сменными клапанами, работающими аналогично. Охлаждающие каналы проходят внутри цапфы, минуя полость опоры, что позволяет выполнять последнюю герметизированной и маслонаполненной. Усилена твердосплавная упорная пята, увеличена ширина и толщина наплавки упорного бурта на лапе. С целью повышения износостойкости лапа со стороны спинки армирована твердосплавными зубками увеличенного диаметра, а козырек по всему периметру дополнительно наплавлен новым наплавочным материалом с увеличенной до 2,4 мм толщиной слоя.

Перечисленные конструктивные и технологические приемы позволили значительно увеличить ресурс вооружения и опоры, а также улучшить очистку забоя от выбуренной породы.

При подконтрольной отработке долот в различных геолого-техничес- ких условиях месторождений проходка на долото возросла в 1,5–2,5 раза, а механическая скорость бурения – в 1,4–1,8 раза по сравнению с базовыми однотипными долотами.

27

Ò à á ë è ö à 1.7

Основные параметры долот для бурения с продувкой воздухом с фрезерованным и твердосплавным вооружением ОАО « Волгабурмаш»

28

Основные параметры долот для бурения с продувкой воздухом, выпускаемых ОАО «Волгабурмаш» по заявкам потребителей, представлены в табл. 1.7.

ТРЕХШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА ОАО « УРАЛБУРМАШ»

ОАО «Уралбурмаш» является ведущим предприятием России по производству трехшарошечных долот малых диаметров и выпускает трехшарошечные долота для бурения скважин различного назначения в нефтегазодобывающей и горнодобывающей промышленности различных типов для бурения пород от мягких до очень крепких, в том числе абразивных, диа-

29

Рис. 1.19. Трехшарошечные долота ОАО « Уралбурмаш» с фрезерованным и твердосплавным вооружением с различными конструкциями опор:

à – III 76 Ê-ÖÀ; á – III 112 Ò-ÖÂ; в – III 120,6 Ò-ÖÀ; г – III 132 Ê-ÖÂ-1; д – III 151 Ñ-ÖÂ-1; å – III 190,5 Ì-ÃÂ-1

метрами от 76 до 269, 9 мм, с центральной и боковой промывкой, с износостойкими металло- и металло-керамическими насадками, с опорами каче- ния и скольжения.

Общие виды трехшарошечных долот с фрезерованным и твердосплавным вооружением с различными конструкциями опор изображены на рис. 1.19.

Основные параметры долот, выпускаемых ОАО «Уралбурмаш», даны в табл. 1.8.

На рис. 1.20 изображено долото со штыревым вооружением для буре-

30

Рис. 1.20. Трехшарошечное долото ОАО « Уралбурмаш» для бурения с продувкой воздухом:

1 – наплавка твердым сплавом; 2 – шарошка; 3 – ëàïà; 4 – шарикоподшипник; 5 – сопло; 6 – клапан; 7 – роликоподшипник; 8 – замок; 9 – подпятник; 10 – твердосплавной зубок; 11 – упорный подшипник скольжения

Пример заказа буровых долот:

Спецификация III 76 Т-ЦВ (код IADC 311) расшифровывается следующим образом: III – трехшарошечное долото; 76 – диаметр долота в миллиметрах; Т – бурение твердых пород; Ц – центральная промывка; В – опора на подшипниках качения.

31

ния с продувкой воздухом с центральным продувочным каналом, оснащенным обратным клапаном, и продувочными каналами в лапах и шарошках. Технические характеристики долот для бурения с продувкой воздухом приведены в табл. 1.9.

ТРЕХШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА ОАО « САРАПУЛЬСКИЙ МАШЗАВОД» (ОАО « СМЗ» )

ОАО «СМЗ» является ведущим предприятием России по производству трехшарошечных буровых долот большого диаметра и выпускает трехшарошечные долота для турбинного и роторного бурения скважин в нефтегазодобывающей промышленности и для бурения скважин большого диаметра и шахтных стволов реактивно-турбинным или роторно-турбинным способами в угольной промышленности и при мостостроении в породах различной твердости, в том числе абразивных. Завод имеет значительный опыт по созданию различных типов долот диаметрами от 295,3 до 660,4 мм, в том числе нестандартных, разрабатываемых и изготавливаемых по заказу потребителей.

Долота диаметрами 295,3; 349,2 и 393,7 мм (рис. 1.21) имеют секционную конструкцию с присоединительной резьбой – ниппель З-152, остальные долота, в том числе и диаметром 393,7 мм, имеют корпусную конст-

32