Долото буровое

Породоразрушающий инструмент предназначен для концентрированной передачи энергии горной породе с целью ее разрушения. В машиностроении трудно найти аналогичный инструмент, условия работы которого были бы такими же жесткими, сложными и трудно контролируемыми, как для буровых долот. Так, реализуемая через долото мощность, приходящаяся на 1 см его диаметра, может достигать 5—10 кВт, статическая осевая нагрузка — 10—15 кН. Динамическая осевая нагрузка может превышать статическую в
1,5    — 2 раза.
Нормальные динамические и статические нагрузки, крутящий момент, продольные, поперечные и крутильные колебания приводят к тому, что элементы долот при бурении испытывают практически все виды напряжений, достигающих иногда предела текучести и прочности материала. Реализуемая механическая энергия при разрушении горной породы и в узлах трения долот практически полностью переходит в тепловую, в связи с чем тонкие поверхностные слои элементов вооружения и опоры разогреваются до 800— 1000 °С.
Для условий работы буровых долот также характерна абразивная и коррозионная активность окружающей среды (разрушаемая горная порода, буровой раствор со шламом и химическими реагентами, минерализованные пластовые воды), повышенные пластовые давления (до 100 МПа) и температура (до 150 — 250 °С).
В настоящее время практически отсутствуют методы текущего контроля за состоянием долота на забое. Долота работают в компоновке с забойными двигателями и бурильными трубами в стволе скважины, поэтапно перекрываемом обсадными трубами. Поэтому должны быть согласованы диаметры долот, бурильных труб, забойных двигателей с внутренними диаметрами обсадных труб и их нормативными отклонениями. Отклонения по диаметру должны быть в допустимых пределах (0,5 — 2,0 мм) с учетом их взаимозаменяемости и допустимых величин износа. Одним из главных показателей, характеризующих эффективность работы долота, при прочих равных условиях, может служить механическая скорость.

Для повышения эффективности работы долота и увеличения его рабочего ресурса также важно учитывать следующие факторы:

Материал и конструкция долота: Выбор материала и конструкции долота должен быть оптимизирован в соответствии с условиями бурения. Материал должен быть прочным, износостойким и способным выдерживать высокие температуры и агрессивную окружающую среду. Конструкция долота должна обеспечивать эффективную очистку забоя от образующихся при бурении обрывков породы и бурового раствора, а также минимизировать риск заклинивания инструмента.

1. Промывочный узел долота: Конструкция промывочного узла долота также влияет на эффективность работы долота. Он должен быть способен эффективно промывать забой от отходящих обрывков породы и бурового раствора, предотвращая их накопление и заклинивание инструмента.
2. Управление нагрузками: Нагрузки, которые долото испытывает при бурении, могут быть значительными, особенно динамические нагрузки, такие как удары и вибрации. Управление этими нагрузками, например, с помощью регулировки скорости и веса на долоте, может снизить износ и повысить рабочий ресурс долота.
3. Контроль состояния долота: Внедрение методов текущего контроля за состоянием долота на забое может помочь выявлять и предотвращать возможные дефекты, износ и повреждения долота в режиме реального времени, что может снизить риск его досрочного выхода из строя.
4. Оптимальная компоновка буровых инструментов: Компоновка долота с другими буровыми инструментами, такими как забойные двигатели и бурильные трубы, должна быть оптимальной, чтобы обеспечить согласование диаметров и уменьшить износ и повреждения при взаимодействии между ними.

 

Следовательно, для повышения эффективности разрушения горной породы конструкция долота должна быть таковой, чтобы при благоприятном режиме обеспечивалась наименьшая удельная энергоемкость разрушения горной породы.
Проходка на долото при заданной механической скорости пропорциональна долговечности долота. Долговечность долота и его элементов зависит от совершенства конструкции, качества изготовления, условий и режима отработки, усталостной прочности, ударной вязкости, коррозионной стойкости и износостойкости инструментальных материалов. Материал для изготовления тяжело нагруженных элементов долот должен обладать термостойкостью.

Конструкция долота в целом (форма) и особенно конструкция промывочного узла определяют совершенство очистки забоя и влияют на механическую скорость и на рабочий ресурс долота. Долото должно формировать ствол скважины цилиндрической формы (что особенно важно для качественного разобщения пластов) с сохранением ее диаметра, исключать заклинивание инструмента при СПО и т.д. Механические и абразивные свойства разбуриваемых горных пород варьируют в широких пределах. Требования к долотам разнообразны, поэтому для проведения буровых работ требуется широкая гамма долот. 

Конструкция долота бурового может варьироваться в зависимости от требований к процессу бурения и свойств разбуриваемых горных пород. Вот некоторые дополнительные аспекты, которые могут влиять на конструкцию долота:

Форма долота: Долота буровые могут иметь различные формы, такие как конусообразная, плоская, сферическая и другие. Форма долота может влиять на механизм разрушения породы, определять структуру скважины и влиять на качество разобщения пластов.

Промывочный узел: Промывочный узел долота предназначен для промывки бурового раствора через долото, чтобы удалить разрушенные частицы породы и обеспечить охлаждение и смазку долота. Конструкция промывочного узла может варьироваться и влиять на эффективность очистки забоя и производительность процесса бурения.

Материалы и покрытия: Долота могут быть изготовлены из различных материалов, таких как сталь, карбид вольфрама, алмазы и другие. Также могут быть применены специальные покрытия и обработки для увеличения износостойкости и продолжительности службы долота.

Геометрия режущих кромок: Геометрия режущих кромок долота, таких как угол наклона и радиус закругления, также могут влиять на процесс бурения и производительность долота. Оптимальная геометрия режущих кромок может быть выбрана в зависимости от свойств разбуриваемых горных пород и требований к бурению.

Тип долота	Характеристики	Размеры (диаметр, мм)	Применение	Типы горных пород
Алмазное долото	Высокая твердость алмазной инкрустации на режущих кромках	56 - 508	Бурение скважин	Твердые и очень твердые горные породы, включая гранит, базальт, шист, кварцит и другие
Шарошечное долото	Конструкция с камнями-шарошками для разрушения породы	89 - 1524	Бурение скважин	Мягкие и среднетвердые горные породы, такие как песчаники и известняки
Долото с роликовыми режущими кольцами	Конструкция с роликовыми колесами для разрушения породы	150 - 1200	Бурение скважин	Мягкие и среднетвердые горные породы, такие как песчаники и известняки
Долото с буровыми зубьями	Конструкция с буровыми зубьями для разрушения породы	Различные	Бурение скважин	Мягкие и среднетвердые горные породы, такие как песчаники и известняки
Вращающееся долото	Конструкция с вращающимся буровым барабаном и зубьями	Различные	Бурение скважин	Мягкие и среднетвердые горные породы, такие как песчаники и известняки

Это некоторые из дополнительных аспектов, которые могут влиять на конструкцию долота бурового. Широкий ассортимент долот с различными конструкциями и характеристиками позволяет выбирать наиболее подходящие долота в зависимости от конкретных условий бурения и требований проекта.