2.5. Буровые долота

2.5.1. Назначение и классификация

Долото — буровой инструмент, предназначенный для механического разрушения горных пород на забое скважи­ны в процессе ее проходки. По характеру воздействия на породу долота можно классифицировать следующим обра­зом [30]:

1) режуще-скалывающего действия, предназначенные для разбуривания вязких и пластичных пород небольшой твердо­сти и малой абразивности (вязких глин, малопрочных глини­стых сланцев и т. п.). К ним относятся лопастные долота;

2) дробяще-скалывающего действия, предназначенные для разбуривания неабразивных и абразивных пород средней твер­дости, твердых, крепких и очень крепких. К ним относятся шарошечные долота;

3) режуще-истирающего действия, предназначенные для бурения в породах средней твердости, а также при чередова­нии высокопластичных маловязких пород с породами сред­ней твердости и даже малоабразивными твердыми. К ним относятся долота с алмазными и твердосплавными породо-разрушающими вставками.

По назначению буровые долота подразделяются на три вида:

1) разрушающие горную породу сплошным забоем;

2) разрушающие горную породу кольцевым забоем (ко­лонковые долота);

3) специального назначения.

Долота для сплошного и колонкового бурения предназначе­ны для углубления скважины, а специального назначения — для работы в пробуренной скважине (расширение и выравни­вание ствола скважины) и в обсадной колонне (разбуривание цементного камня).

Как для сплошного бурения, так и для колонкового созда­ны долота, позволяющие разрушать горную породу по любо­му из перечисленных выше принципов. Это упрощает подбор долот в соответствии с физико-механическими свойствами данной горной породы. Промышленность выпускает долота диаметрами от 46 до 580 мм.

2.5.2. Долота для сплошного бурения лопастные долота

По числу лопастей долота разделяются на двухлопастные (типа 2Л) и трехлопастные (типа ЗЛ). На рис. 2.3 представлено двухлопастное долото. В верхней части долота имеется муфта с присоединительной резьбой и двумя или тремя лопастями, расположенными по отношению друг к другу под углом соот­ветственно 180° и 120°. Двухлопастные долота изготавливаются цельноковаными, а трехлопастные — сварными. Штампован­ные лопасти у трехлопастных долот привариваются к цельно­кованым корпусам по всему контуру касания. По принципу разрушения породы лопастные долота относят к долотам ре­жуще-скалывающего действия, так как под влиянием нагрузки на забой их лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента — скалывают ее. Для увеличения изно­состойкости лопасти армируют твердыми сплавами. Наиболее сильно армируют периферийные участки и боковые поверхности лопастей, так как они выполняют наибольший объем рабо­ты по разрушению породы. В долотах выполнены специаль­ные отверстия для прохода промывочной жидкости к забою скважины. Эти отверстия (два у двухлопастных и три у трех­лопастных долот) расположены так, чтобы выходящие из них струи жидкости, отклоняясь несколько вперед от плоскостей лопастей, ударялись о забой на расстоянии 2/3 радиуса доло­та. Для эффективного разрушения породы и очистки забоя от выбуренных частиц породы скорость истечения жидкости из промывочных отверстий должна быть не менее 80—120 м/с. При такой скорости струй стенки отверстий, просверленных в стальном корпусе долота, подвергаются быстрому эрозионно­му и абразивному износу. Во избежание этого в отверстия вставляются сменные насадки, изготовленные из твердого сплава. Для уменьшения гидравлических сопротивлений кромки от­верстий в насадках на входе сглаживают, а сечение плавно сужают к выходу. Вставляют насадки в отверстия долота с помощью маслонефтестойких уплотнительных резиновых ко­лец, которые обеспечивают герметичность пространства за на­садкой. Во избежание сильного рассеивания энергии струй жидкости насадки устанавливают с максимальным приближе­нием к поверхности забоя. Лопастные долота выпускаются диаметрами от 76 до 445 мм.

Рис. 2.3. Двухлопастное долото