Породоразрушающий инструмент – назначение, классификация и типы. Как классифицируются долота по характеру разрушения породы.

Обладая повышенной износостойкостью (по сравнению с лезвиями и режущими инструментами), более низкой стоимостью и улучшенной проходкой при бурении (по сравнению с алмазными инструментами), инструменты ISM обеспечивают превосходную надежность.

Буровые долота: классификация породоразрушающего инструмента

Существует несколько типов долот, которые различаются по назначению, производительности и разрушению породы. Это зависит от конкретного применения:

сплошные;
с отбором крена;
особого предназначения

лопастный тип;
шарошечный;
ступенчатый;
пикообразный.

Назначение этого инструмента — создание отверстия необходимой глубины. Эксперты советуют приобретать инструмент в сочетании с буровой установкой.

режуще-скалывающие;
дробяще-скалывающие;
режуще-истирающие.

Этот инструмент разрушает и режет породу, в то время как лопата может быть создана вручную. Однако лучшее решение — довериться профессионалу. Лопаточные инструменты подходят для мягких и рыхлых пород. К особенностям стоит отнести то, что диаметр скважины уменьшается из-за глубокого проникновения. Идеально подходит для бурения скважин на небольшую глубину. Глубина не должна превышать 50 метров.

ЛОПАСТНЫЕ ДОЛОТА

О технических особенностях

Лопастной бур первого типа состоит из корпуса и дополнительной резьбы. Корпус и резьба свариваются между собой, и вся конструкция укрепляется. Цилиндро-конический бур второго типа подходит для колонкового бурения. Он оснащен конусом и буровой головкой. С помощью этого устройства можно извлекать керн со дна скважины без необходимости поднимать бурильную трубу. Оборудование для дробления породы

М служит для работ по мягкому грунту.
МС — для средней твердости.

Установка для колонкового бурения в основном характеризуется наличием кернодробилки. Она необходима для вращательного бурения, причем различают алмазную и твердосплавную. Данное изделие имеет тороидальные канавки, расположенные на внутренней стороне буртика. Канавки необходимы для перехода от нисходящего потока к восходящему.

Небольшие блоки используются для мягких почв и межпластовых пород. Во время работы рабочий забой промывается специальным средством.

Эти установки чаще всего используются для разведочного бурения. Они используются для бурения и могут работать до 15 часов.

Что касается режущих инструментов, то следует отметить, что они могут бурить в загрязненных кромках. Центральная часть считается сердцем инструмента, от которого зависит качество выполненной работы. Если она выходит из строя, работа прерывается.

Буровое долото является основным компонентом специального инструмента для непрерывного бурения нефтяных, газовых и водяных скважин, а также скважин другого промышленного, технического и строительного назначения. Его назначение — разрушение грунта в ограниченной зоне воздействия (на забое) буровой коронки и проникновение на глубину. По этой причине буры относятся к категории породоразрушающего оборудования

Назначение буровых долот: общие сведения

Трехконусные буровые долота для непрерывного бурения в очень твердых породах: 1 — наружная конусная соединительная резьба (ниппель), 2 — часть бурового долота (хвостовик), 3 — каналы в хвостовике и в хвостовике для поддержки продувки, 4 — вал хвостовика, 5 — твердосплавные зубья с полусферической рабочей зоной, 6 — стопорный штифт, 7 — роликовые конусы, 8 — роликовые подшипники, 9 — центральный канал для продувки в забой и конусы.

Этот компонент бурового оборудования имеет множество различных конструкций и их модификаций. Они определяются особенностями и способом бурения различных пород, а также поставленными перед ними технологическими целями. В зависимости от конструкции режущего инструмента порода в передней части разрушается либо ударами, либо толчками.

Анализируя работу этого бура, следует отметить, что он не только разрушает твердый грунт в плоскости скважины, но и формирует стенки скважины. И чем глубже бур проникает в землю, тем сложнее и пагубнее воздействие на его компоненты. В частности, режущий инструмент подвергается значительным циклическим и статическим нагрузкам и моментам. Все это приводит к различным вариантам износа оборудования вследствие истирания, ударного трения, усталости и коррозии.

По этой причине сверла изготавливаются из высококачественной стали и твердосплавных сплавов. Поскольку этот компонент бурового оборудования является одним из инструментов одноразового использования, его конструкция гарантирует экономически обоснованный срок службы.

04.02.2020

Породоразрушающий инструмент – назначение, классификация и типы

Уважаемые читатели портала!

Сегодня мы подготовили статью о породоразрушающем инструменте. Далее мы рассмотрим назначение породоразрушающих инструментов, их классификацию и виды.

Порододробильный инструмент (далее сокращенно ПРИ) — это инструмент, который дробит грунт (породу) при бурении скважины. Он формирует скважину, разбивая породу. Эффективность ПРИ зависит в основном от свойств рассматриваемой породы, метода бурения и целей, которые должны быть достигнуты в каждом конкретном случае.

Что такое породоразрушающий инструмент

Чтобы выбрать подходящий инструмент, необходимо определить тип породы, подлежащей бурению, и тип бурящейся скважины.

скважины и какой метод бурения наиболее подходит для данного случая.

Породоразрушающие инструменты — классификация.

Классификация породоразрушающих инструментов в зависимости от их назначения.

1. шарошечные буры, цилиндро-конические головки и твердосплавные буры используются для цельного бурения.

Цилиндроконические конические буры. Цилиндро-конические шарошечные буры используются для бурения нефтяных, газовых и разведочных скважин. Они также используются для различных буровых операций в горнодобывающей и строительной промышленности.

2. при кольцевом бурении отверстия сверлятся твердосплавными, алмазными сверлами или буровыми коронками 3.

3. буровой шлам используется для других целей. Например, сверла, фрезы, калибраторы, выравниватели и тому подобное.

Лопастные фрезы изготавливаются из:

Классификация ПРИ по принципу разрушения породы

Режуще-скалывающие долота, разрушают породу породу лопастями, которые наклонены в сторону вращения долота. Применимы для бурения мягких, пластичных и малообразивных пород;
Дробяще-скалывающие (или ПРИ дробяще-скалывающего действия). Разрушают породу зубьями или штырями, которые располагаются на шарошках, которые вращаются вокруг своей оси. Применяется эти долота для пород любой твердости. Ими разбуривают породы средней твердости, твердые, крепкие и очень крепкие породы;
Истирающе-скалывающие (или истирающе-режущие). Разрушают породу алмазными зернами или штырями из твердых сплавов, которые располагаются в торцевой части долота. Применимы для бурения прды средней твердости.

Рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L. ). Какой плод у рябины?

Классификация ПРИ по конструкции

Опорные – на опоре закреплена шарошка с вооружением;
Безопорные – не имеющие подвижных частей;
Если рассмотреть тип конструкции рабочих элементов – получится выделить три типа:

Лопастные;
Шарошечные;
Матричные.

Материалы применяемые для изготовления долот

Фрезы с цилиндрическим конусом изготавливаются из:

Корпус – углеродистая, нелегированная сталь, Штампованные или кованные
Лопасти – сталь с легирующими добавками хром, кремний, марганец.

Теги: породоразрушающие инструменты, буровые породоразрушающие инструменты, алмазные породоразрушающие инструменты Компания: НефтеГазИнформ

Детали – из стали различных марок;
Шарошки – из конструкционной стали, из легированной стали, из цементируемой малоуглеродистой стали.

Корпус — из конструкционной углеродистой стали;
Рабочая фасонная поверхность (матрица) — выполняется из порошкообразного или зернистого твердого сплава

Существует множество категорий буровых коронок, которые различаются по своему применению и функциональности.

Классификация породоразрушающего инструмента

Инструменты классифицируются в зависимости от свойств материала, формы, состава компонентов, положения отдельных частей относительно оси, интенсивности выброса породы при работе и других критериев.

Классификация позволяет определить три типа инструментов:

В зависимости от типа материала, из которого может быть изготовлен породоразрушающий инструмент, он делится на следующие типы:

Приспособления для работы сплошного типа, которые используются для увеличения глубины ствола. Разрушение пластов производится в одной плоскости либо постепенно.
Головки, предназначающиеся для углубления, которые работают по контуру забойной зоны.
Специальные долота, используемые в готовых скважинах.

Буры также классифицируются в зависимости от конструкции буровых устройств и мощности струи бурового раствора. Всего существует два типа таких буров — стандартные буры и струйные буры. Первый тип характеризуется тем, что вырабатываемый для бурения раствор вытекает через специальные грязевые отверстия в центре инструмента. Оттуда раствор поступает на лопасти, и только небольшой процент жидкости достигает забоя. В струйных бурах жидкость попадает в нижний забой через боковые отверстия, поэтому раствор также разрушает породу.

Оборудование из стали.
Твердосплавные устройства.
Алмазно-твердосплавное оборудование.
Алмазное оборудование.

Другим способом классификации буровых долот является степень воздействия на пласт, которое разрушает породу при вращении долота. Можно выделить следующие типы породоразрушающих инструментов:

Исходя из этого различия, можно сказать, что породоразрушающий инструмент должен выбираться в зависимости от конкретных условий в каждом конкретном случае, с учетом геологического состава пластов, вида работ и других факторов.

Дробящие приспособления.
Шарошечные устройства с функцией дробления и скола.
Лопастные.
Фрезерные.
Истирающие с функцией резки.
Истирающие с функцией разрезания и алмазной обработкой.

Цилиндрическая конусная дробилка. Является одной из самых популярных и используется для бурения путем разрушения или сдвига элементов породы. Этот тип инструмента можно использовать практически без ограничений в породах различной твердости.

Типы породоразрушающего инструмента

Конструктивно конусно-валковая дробилка состоит из вала, частей, сваренных между собой, и вращающихся конусов с зубьями. Конусы в форме конуса разбивают породу во время бурения. При вращении фрезы инструмент ввинчивается в верхнюю часть грунта, в результате чего отколовшиеся от общего пласта куски породы разбиваются на более мелкие части.

Более эффективным представляется инструмент для резки породы, который одновременно дробит и режет. В такой конструкции дробление сочетается со скольжением режущих кромок по поверхности скважины, что приводит к дополнительному дроблению обрабатываемого пласта. Такие резцы лучше всего подходят для работы в твердых и среднетвердых породах.

В целом, цилиндрические конические фрезы различаются по количеству используемых конусов. Одноконусный вариант конуса работает на большей глубине и обычно имеет усиленный держатель и более износостойкие хрупкие элементы. Инструменты с одним конусом больше подходят для известняка и карбонатных пород с высокой степенью хрупкости. Двухцилиндровые варианты чаще всего используются для поискового и разведочного бурения.

Существует также треугольная стамеска: это наиболее известная версия, поскольку она имеет практичную форму, идеально подходящую для классических круглых отверстий. Три зубила обеспечивают правильный баланс инструмента. Существуют также четырехгранные стамески, которые в основном используются в сложных условиях.

Лезвийные стамески. Эти долота имеют относительно простую конструкцию и сравнительно просты в изготовлении и обслуживании. Они также различаются по твердости породы и больше подходят для мягких почв с вязкой породой, которая достаточно хорошо поддается деформации. Свойства конструкции позволяют проникать до 1,5 км за один заход. Недостатком этой конструкции является то, что диаметр скважины приходится время от времени увеличивать, а инструменты быстро изнашиваются, поэтому их приходится часто заменять.

Ковшовые буровые установки различаются по количеству ковшей. В нефтегазовой промышленности наиболее распространены инструменты с тремя режущими кромками, но существуют также варианты с шестью режущими кромками. Среди этих инструментов выделяются монолитные алмазные инструменты, которые используются в пластах средней твердости или высокой продуктивности.

Разрушение при использовании алмазного инструмента достигается путем микрорезания. Недостатком алмазного инструмента считается его капризность: очень важно, чтобы в скважине и в недрах не было посторонних веществ, примесей и инородных частиц, иначе алмазная крошка будет ломаться и попадать в буровой раствор.

Породоразрушающий инструмент режущего типа. Это самый простой тип, который характеризуется высокой прочностью и износостойкостью. В отличие от предыдущего типа, фреза не боится инородных тел и загрязнений в скважине; эти инструменты используются, например, для удаления застрявших валунов и других инородных тел на дне скважины. Фрезы также используются для разрушения бетонных пробок и перемычек в скважине.

Коллаж как поздравительное пожелание на день рождения. Коллаж из фотографий на день рождения

Конструкция цилиндро-конического бурового долота.

Шарошечные буровые долота

Этот тип породоразрушающего инструмента, наиболее широко используемый в горной и геологоразведочной промышленности, обеспечивает формирование шпуров путем разрушения или дробления их рабочих элементов. Эти инструменты подходят для бурения как в абразивных, так и в неабразивных толщах горных пород. Следует отметить, что цилиндро-конические буры применяются в породах практически всех степеней твердости.

Цилиндрическая конусная фреза в целом представляет собой довольно сложное устройство, в котором соединенные сваркой детали удерживают на своих штифтах вращающиеся конусы (цилиндрические или конические фрезы с зубьями (штифтами) специальной формы). С их помощью резец, приводимый в движение буровым двигателем, создает дробящее или скользящее воздействие на породу в месте бурения.

Во время дробления зубья режущего инструмента разрушают породу. Вращающаяся режущая кромка проникает в недра, и порода начинает разрушаться. Этот тип долота используется в твердых и очень твердых породах.

Двухфланцевое долото: 1 — корпус; 2 — лезвие; 3 — твердосплавные пластины; — твердосплавные штифты; 4 — рейка.

Метод дробления и бурения более продуктивен, так как сочетает в себе действие дробления со скольжением долота по дну скважины, что дополнительно скалывает породу. Традиционно резцы этого типа эффективны в мягких, средне-твердых и твердых породах.

Цилиндрические конусные фрезы отличаются друг от друга как типом режущей структуры, так и количеством конусов. Бывают с одним, двумя, тремя и четырьмя конусами. В зависимости от количества конусов для разных целей могут использоваться разные фрезы.

Фрезы с одним конусом используются для сверления глубоких отверстий. Для работы в сложных условиях буровой инструмент имеет необходимые технические параметры: сверхпрочные ножки и конусы, а также прочный держатель. Наилучший результат достигается при работе в рыхлых породах (карбонатные породы, доломит, различные известняки и т.д.).

Двухцилиндровый конический инструмент обычно используется для производительного бурения в геологоразведке.

Конструкция автоматического бурового станка.

Наиболее популярными являются конические долота, которые благодаря своей форме оптимально вписываются в поперечное сечение круглого ствола скважины. Три конуса, равномерно распределенные на корпусе долота, гарантируют оптимальное выравнивание и устойчивость вращающегося инструмента в скважине.

Относительно новый четырехконусный инструмент имеет диаметр 295,3 мм. Он был специально разработан для бурения в технически и геологически сложных условиях.

Недавно в России были разработаны буры с несколькими конусами диаметром до 555 мм. Они используются для бурения скважин большого диаметра и промывки забоя скважины буровым раствором.

Конструкция буровой установки и расход бурового раствора.

Лопастные долота

Лопастные инструменты отличаются от цилиндрических конусных инструментов относительно простой конструкцией и технологией. Они также отличаются по твердости буримой породы. Лопастные буры хорошо подходят для работы на высоких скоростях в мягких, вязких, несцементированных породах с высокой степенью песчанистости и пластичности.

Благодаря своим конструктивным особенностям, эти инструменты могут проникать на сотни метров (иногда до 1 500 метров) за один проход, если грунтовые условия подходят.

Однако высокая скорость проходки этого типа бура делает необходимым регулярное увеличение диаметра скважины перед использованием другого бура. Кроме того, поскольку разрушающие породу части конического бура постоянно находятся в контакте с породой, они изнашиваются быстрее, чем в цилиндро-коническом буре.

Структура цилиндро-конического бура.

Согласно промышленным стандартам, в настоящее время известны следующие типы цилиндро-конических буров:

Трехфланцевые буры, трехфланцевые фрикционные буры и шестифланцевые фрикционные буры используются для бурения нефтяных и газовых скважин в пластах горных пород.

Однолопастные (пикообразные). Диаметр – 98,4-444,5 мм. Промывка – проточная (обычная). Разбуривают цементные пробки и металлические детали низа обсадной колонны.
Двухлопастные. Диаметр – 76,0-165,1 мм. Промывка – проточная. Применяются на мягких и пластичных горных породах.
Трехлопастные. Диаметр – 120,6-469,9 мм. Промывка – проточная и гидромониторная.
Трехлопастные истирающе-режущего действия. Диаметр – 190,5-269,9 мм. Промывка – проточная и гидромониторная.
Шестилопастные истирающе-режущего действия. Диаметр – 76,0-269,9 мм. Промывка – проточная и гидромониторная.

Схема трехлопастного резца.

Алмазные буровые долота

Эти в основном монолитные породоразрушающие инструменты используются для бурения в породах средней твердости. Они также используются там, где очень пластичные породы чередуются с породами средней твердости и твердыми. Алмазная коронка пробивает неабразивную структуру породы путем шлифования (микрорезания).

Как следует из названия, главной особенностью этих долот является наличие алмазных режущих элементов. Технические параметры и уровень производительности этих инструментов зависят от качества и количества технических алмазов.

Следует отметить определенную технологическую «особенность» алмазных буров. Ни один другой буровой инструмент такого рода не зависит от чистоты скважины и грунта, а также от интенсивности промывки, как алмазный бур. Алмазные элементы могут легко разрушиться и отделиться от корпуса бура, если, например, в передней части присутствуют частицы металла или очень твердые обломки породы.

Внутри своей группы алмазные буровые инструменты также подразделяются различными способами. Например, форма и ориентация канавок, пазов и других рабочих элементов определяют 3 типа алмазных буровых коронок: радиальные, спиральные и ступенчатые. В зависимости от расположения алмазных камней в сверле различают 2 типа инструментов: однослойные и многослойные сверла.

Как и любой другой инструмент, сверло имеет свои рабочие параметры, по которым можно определить его пригодность для конкретного применения. Самым важным параметром является, конечно же, срок службы. Однако он одинаков для всех, поскольку для изготовления деталей для решения столь серьезных задач всегда используются наиболее подходящие материалы. Поэтому нет причин жаловаться на недостаток качества.

Характеристики рабочих элементов

Читайте также: Электробритва. Электрическая электропила

Второй решающий фактор — диаметр сверла. Если в прочности сомнений нет, то к выбору следует подходить очень тщательно. На рынке представлено большое количество размеров, по которым различают инструменты. По этой характеристике можно определить, подходит ли изделие для указанной цели или стоит поискать другой товар. Существует широкий ассортимент сверл, который покрывает абсолютно все потребности, поэтому выбор не является проблемой.

Наиболее важные типы сверл можно свести к списку:

Инструмент для обработки камня и резки породы, инструмент для лопаты может быть создан вручную. Но лучшее решение — довериться специалисту. Долото с лезвием подходит для мягких и рыхлых пород. Среди особенностей стоит отметить, что диаметр скважины уменьшается при глубоком проникновении. Идеально подходит для бурения скважин на небольшую глубину. Глубина не должна превышать 50 метров.

• Алмазные буровые долота, снабженные прочным напылением, которое позволяет легко справляться даже с самыми сложными типами работ. Этот вид используется в исключительных случаях, когда остальные инструменты оказались бессильны. Он является самым дорогим, поэтому не стоит использовать его без крайней необходимости, так как в ходе эксплуатации напыление будет стираться.
• Буровые долота PDC, которые применяются в случаях необходимости бурения на большую глубину без остановок. Они нужны в тех случаях, когда для заказчика является принципиальной проходка определенного участка в одну смену.
• Стандартные шарошечные элементы, применяемые во всех остальных случаях.

ЛОПАСТНЫЕ ДОЛОТА

О технических особенностях

М служит для работ по мягкому грунту.
МС — для средней твердости.

Породоразрушающий инструмент (ПРИ): принципы классификации

Лопастные долота: а — трехлопастное; б — двухлопастное; в — типа RH; г — типа IP; д — типа FR; е — ковшовое.

Эти различия определяются, в частности, физическими свойствами материала (твердость, износостойкость и т.д.), из которого изготовлен инструмент, его формой, количеством элементов инструмента, их расположением относительно оси режущей кромки, степенью проникновения породоразрушающих элементов за наружную поверхность инструмента и другими факторами.

По этой причине все породоразрушающие инструменты традиционно делятся на 3 типа:

В зависимости от материала обрабатываемых породоразрушающих элементов все инструменты делятся на 4 типа, в основе которых лежат:

Инструменты сплошного бурения. Предназначены для углубления скважин. Разрушение породы осуществляют по всему размеру скважины в одной плоскости или ступенями.
Головки колонкового бурения. Также служат для углубления скважин. Разрушают породу по границе забоя.
Долота специального назначения. К этой группе принадлежат зарезные, расширительные, фрезерные головки. Их назначение – эксплуатация в уже пробуренных скважинах или обсадных колоннах.

Читайте также. Что считается нормальным в электролите? Что считается нормальным в аккумуляторе?

Системы очистки и охлаждения скважины: a — промывка сжатым воздухом (или промывка аэрированной жидкостью) по центральному каналу и ножным каналам; b — промывка по центральному каналу; c — промывка боковой струей между долотами.

стальное вооружение;
твердосплавное вооружение;
алмазно-твердосплавное вооружение;
алмазное вооружение.

Буровые установки различают в зависимости от конструкции систем бурового раствора и силы используемой струи бурового раствора. К настоящему времени известны обычные (проточные) и струйные (реактивные) буры.

Первая группа ПРИ характеризуется тем, что буровой раствор проходит через отверстия в середине долота и достигает режущих кромок (лопастей). При этом сам буровой раствор лишь частично достигает поверхности забоя скважины. Напротив, сопловые элементы сконструированы таким образом, что промывочная жидкость достигает поверхности забоя скважины через боковые отверстия между конусами. Благодаря такому устройству буровой раствор не только очищает забой скважины, но и частично участвует в разрушении породы.

Все известные буры далее дифференцируются по важному принципу типа воздействия инструмента на породу, вызывающего ее разрушение в момент вращения бура. Выделяют следующие группы:

Как видно из приведенной классификации, в каждом конкретном случае используется соответствующий породоразрушающий инструмент. Полезно подробно рассмотреть некоторые технические и эксплуатационные характеристики этих буровых компонентов.