Классификации инструментов

Тема 3. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

 

Назначение породоразрушающих инструментов и требования к ним

При бурении на нефть и газ используется механический метод разрушения горных пород для создания горной выработки (скважины). Механический метод разрушения горных пород реализуется при ударном, вращательном и ударно-вращательном способах бурения. При бурении на нефть и газ используется исключительно вращательный способ бурения, при котором скважина как бы высверливается в горной породе с помощью породоразрушающих инструментов. Назначением породоразрушающих инструментов является измельчение горной породы на забое, формирование ствола скважины и удаление измельченной породы (шлама) с забоя. В случае бурения с отбором образцов горной породы (кернов) возникает дополнительная функция по формированию керна в центре забоя скважины.

В соответствии с назначением к породоразрушающим инструментам предъявляют следующие требования: 1) высокая разрушающая способность, которая оценивается величиной проходки за один оборот инструмента (интенсивностью разрушения) и может изменяться от сотых долей мм до нескольких мм за один оборот инструмента; 2) высокая износостойкость, которая характеризуется временем работы инструмента до отказа; 3) низкая энергоемкость разрушения породы (требование по энергосбережению); 4) низкая стоимость метра бурения инструментом.

 

Функциональные системы породоразрушающих инструментов.

Классификации инструментов

В курсе "Технология бурения" породоразрушающие инструменты рассматриваются не по конструктивным элементам, а по элементам и системам, выполняющим определенные функции, т.е. по функциональным элементам и системам, которые делятся на четыре группы: 1) корпус с присоединительной резьбой, предназначенный для размещения всех систем инструмента и для присоединения его к бурильному инструменту или к валу забойного двигателя; 2) вооружение в виде режущих элементов или инденторов, непосредственно взаимодействующих с горной породой при бурении; 3) система промывки забоя, очистки и охлаждения деталей породоразрушающих инструментов; 4) опоры шарошек и система смазки подшипников опоры (в случае шарошечных породоразрушающих инструментов).

Классификация инструментов сделана по нескольким признакам. По общему назначению породоразрушающие инструменты делятся на три группы: для бурения сплошным забоем – долота, для бурения кольцевым забоем с отбором керна – бурильные головки и вспомогательные инструменты ( калибраторы, расширители, фрезеры, зарезные долота и др.).

В соответствии с принципом воздействия вооружения инструментов на забой выделяются следующие подгруппы:

1) режуще-скалывающего действия (лопастные долота). Вооружение выполнено в виде лопастей со сплошной режущей кромкой, которая при бурении находится в постоянном контакте с забоем скважины; 2) истирающе-режущего действия (ИР). Вооружение в виде зубков или других элементов размещено на лопастях, секторах или шарошках. Элементы вооружения при бурении находятся в постоянном или длительном периодическом контакте с забоем; 3) дробяще-скалывающего действия (шарошечные). Элементы вооружения размещены на вращающихся при взаимодействии с забоем деталях – шарошках.

Все породоразрушающие инструменты делятся на типы в соответствии с твердостью горных пород, для разбуривания которых они предназначены.

Инструменты второй и третьей подгрупп делятся на два класса: 1-го класса для разбуривания неабразивных горных пород и 2-го класса для разбуривания абразивных горных пород. Обозначения типов и классов долот отечественного производства по ГОСТ 20692-75 и по международному коду буровиков-подрядчиков (code IADC) приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1