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).
Шарошечные долота
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).
Где главными конструкционными деталями и узлами являются сами шарошки, подшипники, лапы или секции и зубья.
Американские долота Baker Huges
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.
Бурение скважин
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
Тип промывки/продувки
Наглядное изображение
Описание
Ц
Долото предназначено для бурения на нефть и газ, геологоразведки, буровзрывных работ, бурения на воду и строительных работ. Долото имеет центральную промывку. Буровойраствор поступает в скважину через центральное отверстие и также охлаждает подшипник,как показано на рисунке. Вооружение долота типа Ц может быть как фрезерованным, так итвердосплавным.
П
Долото предназначено для буровзрывных работ, бурения на уголь, на воду, геологоразведки и строительных работ. Долото имеет центральную продувку. Воздух поступает в скважинучерез центральное отверстие, а также направляется на подшипник для охлаждения черезканал в лапе, как показано на рисунке. Вооружение долота типа П может быть какфрезерованным, так и твердосплавным.
ПГ
Долото предназначено для буровзрывных работ, бурения на уголь и строительных работ. Долото имеет боковую продувку. Воздух поступает в скважину через боковое отверстие,которое находится между лапами долота. Воздух также направляется на подшипник дляохлаждения через канал в лапе, как показано на рисунке. Вооружение долота типа ПГ можетбыть как фрезерованным, так и твердосплавным.
Г
Долото предназначено для буровзрывных работ и геологоразведки. Долото имеет боковую промывку. Буровой раствор поступает в скважину через боковое отверстие, котороенаходится между лапами долота, а также охлаждает подшипник, как показано на рисунке.Вооружение долота типа Г может быть как фрезерованным, так и твердосплавным.
ГУ
Долото предназначено для бурения на нефть и газ, буровзрывных работ и геологоразведки, бурения на воду. Долото имеет боковую промывку. Буровой раствор поступает в скважинучерез боковое отверстие, которое находится между лапами долота, а также охлаждаетподшипник, как показано на рисунке. Долото данного типа имеет закрытый подшипник.Это позволяет работать долотом на более высокой скорости и с меньшим крутящим моментом,что позволяет продлить срок службы долота. Вооружение долота типа ГУ может быть какфрезерованным, так и твердосплавным.
ЦУ
Долото предназначено для бурения на нефть и газ, геологоразведки, бурения на воду. Долото имеет центральную промывку. Буровой раствор поступает в скважину черезцентральное отверстие, как показано на рисунке. Долото данного типа имеет закрытыйподшипник. Это позволяет работать долотом на более высокой скорости и с меньшимкрутящим моментом, что позволяет продлить срок службы долота. Вооружение долота типаЦУ может быть как фрезерованным, так и твердосплавным.
В некоторых породах поломка зубьев является нормальным видом износа для долот с твердосплавным вооружением и не обязательно указывает на неправильный выбор долота или режима бурения.
В некоторых породах поломка зубьев является нормальным видом износа для долот с твердосплавным вооружением и не обязательно указывает на неправильный выбор долота или режима бурения. Однако, если стойкость долота необычно мала, поломка зубьев может быть вызвана следующими причинами: отсутствием в компоновке наддолотного амортизатора, лишком большой нагрузкой на долото и (или) частотой вращения, Правильным выбором долота. Сломанные зубья не являются нормальным видом износа для долот с фрезерованным вооружением и указывают на неправильный выбор долота или режима бурения.
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;
Долото с сальником на шарошках характеризуется износом зубьев, вызванным проскальзыванием одной или нескольких шарошек вследствие забивания породы между ними.
Долото выглядит как имеющее заклинку опоры, хотя на самом деле опоры не повреждены.
Некоторые причины сальникообразования:
недостаточная очистка забоя скважины;
работа долота при отсутствии циркуляции промывочной жидкости;
Этот вид износа случается когда шарошки в процессе работы долота не вращаются, на что указывают плоские лыски на поверхности одной или нескольких шарошек.
Зацепление шарошек часто приводит к износу межвенцовых канавок и поломке зубьев и иногда ошибочно принимается за повреждение зубьев о породу.
В этом случае поломка зубьев не указывает на неправильный выбор долота
Некоторые причины зацепления шарошек:
заклинка долота;
проработка скважины с избыточной нагрузкой на долото,
Гидроабразивная эрозия приводит к уменьшению толщины или полному износу тела шарошек. В долотах с твердосплавным вооружением это ведет к выпадению зубков.
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;
Зубья могут изнашиваться на полную их высоту до самого тела шарошки.
Такой вид из носа зависит от многих факторов, таких как вид породы, наплав зубьев, режим бурения. Причиной этого вида износа может быть, например, малая нагрузка на долото при высокой частоте вращения
Следы работы по металлу могут быть обнаружены в виде вмятин на любой поверхности долота.
Работа по металлу может приводить к поломке зубьев, повреждению козырьков лап и являться причиной снижения стойкости долота. В этих случаях необходимо очистить забой скважины перед спуском нового 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.).
Хотя потеря насадки и не является характеристикой износа вооружения, но она является важной зля оценки состояния долота в колонке «Другие характеристики износа».
Потеря насадки приводит к падению давления, что требует преждевременного подъема долота. Выпавшая насадка также являйся причиной появления металла на забое.
Некоторые причины потери насадки:
неправильная установка насадок;
несоответствующая насадка; механическое повреждение насадки и (или) узла крепления насадки.
Этот вид износа случается, когда геометрический центр долота и геометрический центр скважины не совпадают.
Результатом этого является получение скважины увеличенного диаметра. Эксцентричный износ может быть распознан по наличию износа тела шарошек между зубками (зубьями), увеличенному износу калибрующей поверхности одной из шарошек и более низкой, чем обычно, механической скорости бурения, во многих случаях этот вид износа может быть устранен сменой типа долота для создания нового отпечатка забоя.
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.
Этот вид износа характеризует скругление периферийных венцов шарошек долота без уменьшения его диаметра.
Диаметр долота по калибрующим зубкам может быть меньше номинального, в то время как обратные конусы шарошек соответствуют номинальному диаметру долота.
Этот вид износа случается, когда зубья шарошек, подобно шестерне, образуют забойную рейку.
В этом случае имеет место износ набегающих или сбегающих гране зубьев, также происходит износ тела шарошки между зубьями, о некоторых случаях можно избежать рейкообразования, применяя долота та для бурения более мягких пород и (или) снижая по возможности гидростатическое давление на забой.
Причины рейкообразования:
изменение пород от хрупких к пластичным;
гидростатическое давление значительно превышает давление горной породы.
Промыв долота не служит характеристикой износа вооружения, но является важной информацией.
Этот вид износа может случаться в любой момент работы долота. Если сварные швы имеют поры или непровары, размыв их начинается с началом циркуляции промывочной жидкости. Часто трещины в сварных швах возникают при ударах долота об уступы или забой скважины. Когда трещины раскрываются и промывочная жидкость проходит сквозь них, процесс размыва происходит очень быстро.
Это нормальная картина износа как твердосплавных зубков, так и фрезерованных зубьев.
Когда износ зубьев отмечается для долот с фрезерованным вооружением, обычно фиксируется и тип износа — самозатачивание (SS) или износ по высоте зуба (FC).