vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Долота с корпусом-матрицей из карбида вольфрама изготовляют в специальных
прессформах. Это позволяет получить больше сложных профилей. Вследствие высокой температуры, необходимой при отливке такого корпуса, невозможно вставлять зубцы до обработки в печи, так как алмазы могут разрушаться. Связь между небольшими кристаллами алмаза разрушается при температуре около 750 °С.
Профиль долота влияет на очистку и устойчивость стенок ствола скважины. Используют два профиля долота (рис. 4.13)— двойной и пологий конуса. Профиль с двойным конусом позволяет установить больше резцов около калибрующей поверхности и способствует уменьшению искривления скважины. У долота с пологим конусом площадь для очистки меньше, но механическая скорость бурения больше, чем у долота с профилем с двойным конусом, вследствие более эффективного приложения нагрузки на поверхность режущих элементов.
Защита калибрующей поверхности в долотах со сплошным корпусом обеспечивается с помощью твердосплавных штырей, помещенных на периферии, а в долотах с корпусом-матрицей— для этой цели используют природные алмазы.
Форма режущего элемента. Существуют три основные формы вставок
поликристаллических алмазов: стандартная цилиндрическая, остроугольная (или параболическая) и выпуклая.
Концентрация режущих элементов. Долговечность долота увеличивается при
большей концентрации резцов. Однако механическая скорость бурения уменьшается с увеличением числа режущих элементов вследствие трудности очистки пространства между резцами.
Расположение режущих элементов. Рациональное расположение режущих элементов определяется действием нагрузки, величиной крутящего момента и конкретными горно-геологическими условиями бурения с учетом износа вооружения и
разрушения породы.
Величина выступа режущих элементов. Механическая скорость бурения возрастает при большой величине выступа, однако значительная высота зубцов способствует слому режущих элементов (рис. 4.14).
Ориентация режущего элемента определяется задним и боковым углами резания
(рис. 4.15).
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Задний угол резания изменяется в пределах от 0 до ,25° и его величина непосредственно влияет на механическую скорость бурения. По мере увеличения угла резания механическая скорость бурения уменьшается, но сопротивление повреждению режущего края возрастает, так как нагрузка в том случае распространяется на большей площади (см. рис. 4.12 и 4.15). Большой угол резания способствует улучшению очистки за счет направления шлама в кольцевое пространство.
Гидравлические характеристики (см. гл. 7). Для долот типа PDC требуется
очистка забоя, что, в свою очередь, приводит к высоким скоростям бурения скважин. Сопла долота расположены близко к забою скважины, поэтому максимальная скорость истечения из насадок способствует очистке и получению высокой механической скорости бурения.
Выбор размеров сопел и расчет скорости истечения из насадок подробно описаны в гл. 7. Следует заметить, что у долот типа FDC может быть больше трех сопел.
Кроме того, сопла не обязательно должны быть круглыми, как в шарошечном долоте. Гидравлический расчет определяет общее проходное сечение потока; в специальных таблицах приведены рекомендации по выбору рационального диаметра насадок для конкретных условий.
Долота типа PDC применяют при бурении с отбором керна.
АЛМАЗНЫЕ ДОЛОТА
Режущие элементы алмазного долота состоят из большого количества небольших алмазов, расположенных на корпусе из карбида вольфрама. В долоте нет движущихся частей, и оно обычно применяется для бурения твердых и абразивных пород, а также когда требуется значительная проходка, чтобы сократить время на спуск и подъем. Это особенно важно для глубоких скважин (в морском бурении), где стоимость времени работы буровой установки очень велика. Алмазные долота используют при бурении с отбором и без отбора керна. При бурении с отбором керна долото применяют в сочетании с грунтоноской, чтобы получить образцы породы.
Алмаз— твердый материал и имеет твердость 10 ед. по шкале Мооса. В этой классификации 1 соответствует мягким породам (например, тальк), а 10—очень твердым минералам (например, алмаз ).
Теплопроводность алмаза также самая высокая среди минералов, что позволяет алмазному вооружению быстро охлаждаться. Это свойство важно для предупреждения разрушения алмазов при быстром нагревании и термическом растрескивании.
На рис. 4.16 приведены алмазные долота с различными профилями конусов. Размер алмазов определяет тип буримой породы. Для бурения мягких пород
используют крупные алмазы, а для твердых небольшие, так как они не могут вдавливаться глубоко.
Большинство алмазных долот изготовляют для колонкового бурения, так как долота типа PDC менее дороги и имеют высокие производственные показатели. В алмазном
колонковом долоте выполнено центральное отверстие, соответствующее диаметру керна. При колонковом бурении КНБК включает алмазное колонковое долото, грунтоноску, УБТ и бурильную колонну до поверхности.