Долота шарошечные
ЧТУП ПРОМБУРСНАБ на территории Республики Беларусь осуществляет поставку долот шарощечных (породоразрушающий инструмент, трехшарошечные долота) производства ОАО “Волгабурмаш”, ОАО “Уралбурмаш” по ценам ниже заводских и на более лояльных условиях оплаты.
Годом первого появления этих основных «помощников» и «участников» любого вращательного бурильного процесса является 1909. С тех под они претерпели множество различных изменений, но от этого не стали более или менее востребованными. И по сей день, долота шарошечные являются «альфой и омегой» всей отрасли вращательного бурения. Современные долота шарошечные – это одна из разновидностей специального бурового оборудования. В переводе с английского roller cone bit это породоразрушающий или дробяще-скалывающий элемент карьерных станков вращательного бурения. Шарошка, которого вооружена фрезерованными зубьями различной длины и конфигурации. Либо впрессованными в нее штырями, сделанными из сверхпрочных сплавов с напылением из карбида вольфрама. Используются они для разрушения горной породы в процессе бурения скважин. Причем разрушают они как мягкие, так и очень прочные горные породы.
Любые шарошечные долота обладают следующими конструктивными особенностями:
1. Конструкция шарошек, то есть размером, диаметром и шагом зубьев, углом наклона самой шарошки к оси основы и ее конфигурацией.
Причем для работы с более плотными/твердыми породами рекомендуется выбирать долота шарошечные с меньшим шагом зубьев и их высотой, что изначально гарантирует их большую долговечность. То есть защиту от поломок при бурении. А уменьшение шага зубьев обеспечивает лучший эффект/степень дробления.
2. Схема или тип опор, которая основана на использовании:
- подшипников с телами качения (В),
- одного подшипника скольжения радиального типа в совокупности с несколькими подшипниками, обладающими телами качения (Н). Либо на аналогичном типе, но с полной герметизацией маслонаполненной опоры (НУ),
- двух и более подшипников скольжения (А). Либо на аналогичном типе, но с полной герметизацией маслонаполненных опор (АУ).
Прочные и долговечные опоры обеспечивают надежность длительного и эффективного использования долот шарошечных как таковых. Поэтому все зависит от правильности конструкции и надежности сборки именно их опор, а не твердости зубьев. К примеру, трехшарошечные долота сегодня являются самыми прочными и надежными. Но и среди них, особенно долговечными и предпочтительными в использовании являются долота, снабженные герметизированными маслонаполненными опорами. Потому как они надежно защищены от попадания, как промывочных жидкостей, так и абразивных частиц разрабатываемой породы.
3. Особенности промывочных/продувочных устройств. Где различают долота шарошечные с центральной промывкой (Ц), с боковой промывкой гидромониторного типа (Г), с центральной продувкой (П), с боковой продувкой (ПГ).
4. Или типами наплавки зубьев из твердых сплавов.
5. В оснащении шарошек специальными твердосплавными зубьями.
Где главными конструкционными деталями и узлами являются сами шарошки, подшипники, лапы или секции и зубья.
Долота шарошечные имеют несколько типов, что определяется как оснащением их шарошек зубьями, так и расположение шарошек.
Шарошки в свою очередь могу быть одно-, двух и трехконусными. Где последние два типа являются самоочищающимися. То есть зубчатые венцы первой шарошки входят в протоки второй, чем очищают ее от выбуренной породы без нарушения хода бурения. Что сказывается на производительности и эффективности их использования. Двух – и трехконусные шарошки обладают большими размерами, что дает возможность разместить более массивную опору. Чему способствует и удаление вершин конусов шарошек за ось долота. Поэтому современные производители чаще всего выпускают именно многоконусные разновидности. Что востребовано и в среде основных потребителей.
Долото шарошечное в работе (видео):
Долота ОАО Волгабурмаш
К основным техническим характеристикам долот шарошечных относят:
Во-первых: частоту вращения, что составляет величину до 250 об/минуту;
Во-вторых: количество самих шарошек, которое может доходить до 6 шт. Но самыми популярными и практичными остаются 3-х шарошечные аналоги.
Существует несколько классификационных разновидностей долот шарошечных, где главными являются признаки, разделенные по:
1. Конструктивному типу:
- Долота шарошечные секционные
- Долота шарошечные корпусные
2. По способу воздействия на горную/разрушаемую породу:
- Дробяще-скалывающие;
- Дробящие.
Основной областью применения долота шарошечного является бурение в газовых, нефтяных и взрывных отраслях для возведения скважин. Для обеспечения столь широкого спектра применения долота шарошечные разделены в зависимости от того, для какой породы они более эффективны. Итак:
- Для мягких, несцементированных и вязких пород лучше всего использовать М-разновидность;
- При добавлении пластичных и хрупко-пластичных пропластков используют более приспособленные аналоги типа МС разновидности;
- Для бурения пластичных и хрупко-пластичных средне твёрдых пород рекомендуется С-разновидность;
- СТ очень близкая с разновидностью предыдущих долот. Она создана для работы в пластичных и хрупко-пластичных породах, переслаиваемых пропластками из твердых пород;
- Для работы с твердыми и абразивными породами хрупко-пластичного типа создана разновидность Т;
- ТК – разновидность используется там же, где и С, но при условии попадания крепких абразивных и твердых пропластков породы;
- А для всех крепких, абразивных и хрупких пород вместе взятых созданы долота шарошечные класса К.
Все классы и типы долот шарошечных сегодня производят из самых высококачественных сталей. При обязательной дополнительной химико-термической обработке таких их быстро снашиваемых составных элементов как цапфы, зубья и шарошки. Дополнительно, но не всегда, для увеличения срока службы отдельные элементы армируют карбидом вольфрама. Что увеличивает уровень износостойкости и срок службы. Потому как работы по вращательному типу бурения различных пород – это всегда экстремальные условия использования долот шарошечных при разработке, какой бы то ни было породы по прочности и глубине ее залегания.
Типы шарошечных долот (расшифровка)
Тип долота | Категория пород по буримости | Исполнение |
М | Мягкие породы | Фрезерованные зубья |
МЗ | Мягкие абразивные породы | Вставные зубья |
МС | Мягкие породы с пропластками пород средней твердости | Фрезерованные зубья |
МСЗ | Мягкие абразивные породы с пропластками пород средней твердости | Фрезерованные и вставные зубья |
С | Породы средней твердости | Фрезерованные зубья |
СЗ | Абразивные породы средней твердости | Вставные зубья |
СТ | Породы средней твердости с пропластками твердых пород | Фрезерованные зубья |
Т | Твердые породы | Фрезерованные зубья |
ТЗ | Твердые абразивные породы | Вставные зубья |
ТК | Твердые породы с пропластками крепких пород | Фрезерованные и вставные зубья |
ТКЗ | Твердые абразивные породы с пропластками крепких пород | Вставные зубья |
К | Крепкие породы | Вставные зубья |
ОК | Очень крепкие породы | Вставные зубья |
Технические характеристики долот
Диаметр долота,мм | Присоединительная резьба, ГОСТ | Диаметр долота, дюймы | Присоединительная резьба, API | Масса, кг. |
---|---|---|---|---|
76 | З-42 | 3 | N-Rod | 1.8 |
93 | З-50 | 3 21/32 | - | 2.8 |
112 | З-63,5 | 4 13/32 | - | 5.4 |
132 | З-63,5 | 5 13/64 | - | 6.7 |
133.4 | З-76 | 5 1/4 | 2 7/8 Reg | 7.7 |
146 | З-88 | 5 3/4 | 3 1/2 Reg | 10.8 |
151 | З-88 | 5 15/16 | 3 1/2 Reg | 11.5 |
190.5 | З-117 | 7 1/2 | 4 1/2 Reg | 26 |
215.9 | З-117 | 8 1/2 | 4 1/2 Reg | 31 |
244.5 | З-121 | 9 5/8 | 4 1/2 FH | 38 |
295.3 | З-152 | 11 5/8 | 6 5/8 Reg | 90 |
393.7 | З-171 | 15 1/2 | - | 170 |
444.5 | З-171 | 17 1/2 | - | 250 |
490 | З-171 | 19 7/24 | - | 320 |
Технические характеристики замков
Обозначение типоразмеров замка | Диаметр труб по ГОСТ 631-75 | Обозначение замковой резьбы | Масса, кг. |
---|---|---|---|
ЗН-80 | 60.3 | З-56 | 12 |
ЗН-95 | 73 | З-76 | 16 |
ЗН-108 | 89 | З-88 | 20 |
ЗН-113 | 89 | З-88 | 23 |
ЗН-140 | 114.3 | З-117 | 35 |
ЗН-172 | 139.7 | З-140 | 58 |
ЗН-197 | 168.3 | З-152 | 76 |
Некоторые причины поломки шарошек:
- зацепление шарошек вследствие износа (разрушения) опоры;
- удары об уступы скважины при спуске или наращивании колонны;
- удар о забой скважины;
- сероводородное охрупчивание металла.
Некоторые причины поломки зубьев:
- металл на забое скважины;
- удары долота о выступы или о забой скважины;
- избыточная нагрузка на долото. Обычно в этом случае поломке подвержены зубья внутренних (вершинных) и средних венцов;
- избыточная частота вращения. Обычно в этом случае поломке подвержены зубья внешних (периферийных) венцов;
- неправильная приработка долота;
- слишком твердые породы для данного долота.
Некоторые причины сальникообразования:
- недостаточная очистка забоя скважины;
- работа долота при отсутствии циркуляции промывочной жидкости;
- бурение липких пород.
Некоторые из них:
- металл на забое скважины;
- удары долота о выступ или забой скважины;
- падение бурильной колонны;
- сероводородное охрупчивание;
- перегрев долота;
- уменьшение толщины стенок шарошки из-за эрозионного износа;
- зацепление шарошек.
Возможные причины подклинки:
- повреждение опоры одной или нескольких шарошек;
- попадание металла между шарошками;
- заклинка шарошек вследствие зацепления;
- сальникообразование;
- недостаточная приработка долота.
- заклинка долота;
- проработка скважины с избыточной нагрузкой на долото,
- повреждение опоры одной или нескольких шарошек.
Некоторые причины этого вида износа:
- абразивность породы превышает износостойкость вершинных венцов шарошек;
- неправильная приработка нового долота;
- износ тела шарошек с потерей зубков;
- металл на забое от разрушенных вершинных венцов шарошек.
Некоторые причины скола зубков:
- ударные нагрузки, вызванные тяжелым режимом бурения;
- небольшое зацепление шарошек.
Причинами этого вида износа могут быть:
- контакт абразивных пород с телом шарошки, вызванный рейкообразованием на забое скважины, эксцентричным вращением
долота или избыточной нагрузкой на долото; - износ тела шарошек абразивными частицами породы вследствие недостаточной промывки забоя;
- избыточная скорость потока промывочной жидкости;
- плохая очистка бурового раствора.
Некоторые причины возникновения температурных трещин:
- избыточное проскальзывание шарошек;
- проработка ствола скважины при высокой частоте вращения долота.
Обычными причинами наличия металла на забое скважины и, как следствие, повреждения долота являются:
- металл с поверхности на забое скважины;
- металл от элементов бурильной колонны;
- металл от предыдущего долота (сломанные зубки, шары и т.д.);
- металл от работающего долота (сломанные зубки и т.д.).
- удар долота о забой или уступ скважины в процессе спуска или наращивания колонны;
- падение бурильной колонны;
- повреждение опоры, приводящее к разрушению замкового устройства;
- сероводородное охрупчивание.
Некоторые причины потери насадки:
- неправильная установка насадок;
- несоответствующая насадка; механическое повреждение насадки и (или) узла крепления насадки.
Причины выпадения зубков:
- эрозионный износ тела шарошки;
- трещины в шарошке;
- трещины вследствие сероводородного охрупчивания металла.
Причинами эксцентричного износа могут быть:
- изменение пород от хрупких к более пластичным;
- недостаточная стабилизация долота при бурении наклонной скважины;
- несоответствующая типу долота и породе нагрузка на долото;
- значительное превышение гидростатического давления над давлением горной породы.
Возможные причины заклинки долота:
- спуск долота в скважину уменьшенного диаметра;
- спуск шарошечного долота после долота режущего типа (из-за разницы в допусках на диаметры долот);
- спуск долота в обсадной колонне, не обеспечивающей достаточного зазора между нагруженным диаметром долота и внутренним диаметром колонны;
- деформация долота в доске отворота;
- спуск долота через превентор несоответствующего (меньшего) диаметра.
Причины закупорки насадок:
- спуск долота в шлам на забое при отсутствии циркуляции;
- попадание твердых предметов в буровой раствор.
Причины, вызывающие скругления периферийных венцов:
Возможные причины повреждения козырька:
- металл на забое;
- проработка ствола скважины в трещиноватых породах;
- заклинка долота, когда козырек становится наиболее выступающей частью долота;
- плохая промывка;
- большой угол наклона скважины.
Причины рейкообразования:
- изменение пород от хрупких к пластичным;
- гидростатическое давление значительно превышает давление горной породы.