5 Породоруйнуючий інструмент для буріння свердловин

5.1 Призначення та класифікація породоруйнуючого інструменту

Породоруйнуючі інструменти (бурові долота і бурильні головки) призначені для руйнування гірської породи в процесі буріння свердловин. Руйнування будь-якої гірської породи при обертальному бурінні відбувається в результаті дії двох сил: вертикального (осьового) навантаження на долото, створюваного частиною ваги колони бурильних труб, і горизонтальної сили, яка створюється обертанням колони бурильних труб або валом вибійного двигуна.

За характером руйнування породи бурові долота класифікуються таким чином:

а) долота ріжуче-сколюючої дії для розбурювання в’язких і пластичних порід невеликої твердості та малої абразивності;

б) долота дробляче-сколюючої дії для розбурювання неабразивних і абразивних порід середньої твердості;

в) долота дроблячої дії для розбурювання неабразивних і абразивних твердих, міцних та дуже міцних порід;

г) долота ріжуче-стираючої дії для буріння в неабразивних породах середньої твердості і твердих, а також для розбурювання порід, що чергуються за твердістю, абразивних і неабразивних порід.

За призначенням породоруйнівний інструмент об’єднаний в три групи:

а) для руйнування породи з утворенням суцільного вибою свердловини (буріння без відбору керна);

б) для руйнування породи з утворенням кільцевого вибою свердловини (буріння з відбором керна);

в) для виконання спеціальних робіт.

За конструктивним виконанням бурові долота поділяються на:

а) лопатеві;

б) шарошкові;

в) алмазні і твердосплавні.

5.2 Бурові долота для буріння свердловин суцільним вибоєм

Для буріння свердловин суцільним вибоєм застосовують лопатеві, шарошкові, алмазні і твердосплавні долота.

5.2.1 Лопатеві долота

При бурінні нафтових і газових свердловин застосовують лопатеві долота ріжуче-сколюючого і ріжуче-стираючого типів. До першої різновидності належать дво- (2Л) (рис. 5.1) і трилопатеві (3Л) долота (рис. 5.2), а до другої - трилопатеві (3ИР) (рис. 5.3) і шестилопатеві (6ИР), , і шестилопатеві долота “ИСМ” (рис. 5.4).

Рисунок 5.1 – Дволопатеве долото 2Л

Рисунок 5.2 – Трилопатеве долото 3Л

Рисунок 5.3 – Трилопатеве долото "ЗИР"

Рисунок 5.4 – Шестилопатеве долото "ИСМ"

Ці долота використовують для буріння в неабразивних м’яких пластичних породах і для буріння в неабразивних м’яких породах з пропластками неабразивних порід середньої твердості.

5.2.2 Шарошкові долота

Основний об’єм буріння нафтових і газових свердловин виконується шарошковими долотами. Шарошкові долота мають такі переваги порівняно з лопатевими:

а) площа контакту шарошкових доліт з вибоєм набагато менша, але довжина їх робочих елементів більша, що значно підвищує ефективність руйнування гірських порід;

б) шарошки долота перекочуються по вибою на відміну від лез лопатевого долота, ковзаючих по ньому, внаслідок чого інтенсивність зносу зубців шарошок менша;

в) крутний момент, необхідний для обертання шарошкового долота, порівняно невеликий, а тому зводиться до мінімуму небезпека заклинювання долота.

До недоліків шарошкових доліт слід віднести низький ресурс служби опор долота і низьку стійкість зубців шарошки в абразивних породах.

У практиці буріння свердловин використовують одно-, дво-, три-, чотири- і шестишарошкові долота. Однак найбільше розповсюдження отримали тришарошкові долота (рис. 5.5).

Стандартом передбачено випуск шарошкових доліт діаметром від 46 мм до 508 мм. Випускають 13 типів шарошкових доліт, які рекомендується використовувати в різних за твердістю та абразивністю породах (табл. 5.1).

Таблиця 5.1 – Область застосування тришарошкових доліт

Тип долота	Гірська порода
М	м’яка
МЗ	м’яка абразивна
МС	м’яка з пропластками середньої твердості
МСЗ	м’яка абразивна з пропластками середньої твердості
С	середної твердості
СЗ	абразивна середньої твердості
СТ	середної твердості з пропластками твердої
Т	тверда
ТЗ	тверда абразивна
ТК	тверда з пропластками міцної
ТКЗ	тверда абразивна з пропластками міцної
К	міцна
ОК	дуже міцна

а - гідромоніторне з відкритою опорою; б - гідромоніторне з герметизованою опорою; А-А – промивальний отвір із соплом (насадкою)

Рисунок 5.5 – Тришарошкове долото