Буровые долота без отбора керна

Лопастные долота. При бурении нефтяных и газовых скважин применяют лопастные долота двух разновидностей: разрушающие горную породу по принципам резания и истирания. К первой разновидности относятся трехлопастные долота ЗЛ¹, а ко второй — трехлопастные ЗИР, шестилопастные 6ИР и шестилопастные долота ИСМ²².

Долота ЗЛ (рис. 3.1) состоят из корпуса 1, верхняя часть которого имеет ниппель с замковой резьбой³ для присоединения к бурильной колонне, и трех приваренных к корпусу долота лопастей 2, расположенных по отношению друг к другу под углом 120°. Для направления промывочной жидкости к забою долото снабжено промывочными отверстиями 3, расположенными между лопастями.

Долота ЗЛ предназначены для бурения в неабразивных мягких пластичных породах (тип М) и для бурения в неабразивных мягких породах с пропластками неабразивных пород средней твердости (тип МС).

Для увеличения износостойкости долот их лопасти укрепляют (армируют) твердыми сплавами 4. У долот типа Μ в прорезанные по определенной схеме пазы на лопастях наплавляют зернистый твердый сплав и лопасть покрывают чугуном, а у долот типа МС в пазы укладывают и припаивают твердосплавные пластинки и покрывают лопасти зернистым твердым сплавом. У долот обоих типов наиболее сильно укрепляют режущие кромки лопастей и их боковые поверхности, так как они, находясь во время бурения в постоянном контакте с породой, выполняют наибольший объем работы и быстрее изнашиваются

Рис. 3.1. Трехлопастное долото ЗЛ

Долота ЗЛ выпускают с промывочными отверстиями, кромки которых укреплены зернистым твердым сплавом, и с промывочными отверстиями с установленными в них минералокерамическими сменными соплами 3 (рис. 3.1). Для уменьшения гидравлических сопротивлений кромки отверстий в сопле на входе сглажены, а само сечение плавно сужено к выходу.

Предпочтение следует отдавать долотам со сменными соплами, так как такие долота позволяют осуществлять промывку скважины со скоростью движения струй жидкости из сопел 100—120 м/с. Долота со сменными соплами называют гидромониторными.

Отраслевым стандартом⁴ предусматривается изготовление долот ЗЛ диаметром от 120,6 до 489,9 мм.

Долота ЗЛ при бурении в неабразивных пластичных породах позволяют получить проходку на долото до нескольких сот метров. Однако в случае перемежаемости пород по твердости не исключено во время бурения значительное уменьшение диаметра долот ЗЛ, что вынуждает прорабатывать и расширять ствол скважины перед спуском нового долота.

Рис. 3.2. Трехлопастное долото ЗИР

Существенный недостаток долот ЗЛ — интенсивный износ их лопастей в связи с непрерывным контактом режущих и калибрующих ствол скважины кромок лопастей долота с забоем и стенкой скважины.

Необходимо также учитывать, что при бурении долотами ЗЛ требуется повышенный вращающий момент, увеличивающий затраты энергии на разрушение породы и способствующий формированию отклоняющей силы и, следовательно, искривлению скважины.

Отмеченные недостатки объясняют причины редкого применения долот ЗЛ в практике бурения нефтяных и газовых скважин даже при разбуривании мягких пород.

Долота 3ИР (рис. 3.2). В сравнении с трехлопастными долотами 3Л долота 3ИР имеют следующие отличительные особенности. Три лопасти выполнены притупленными, а не заостренными и приварены к корпусу так, что они сходятся на оси долота, а не наклонены к ней. Лопасти долота укреплены так же, как и у долот 3Л типа МС, но с дополнительным усилием кромок лопастей, контактирующих с забоем и стенкой скважины, твердосплавными вставками (штырями).

Перечисленные особенности создали условия для разрушения долотами ЗИР абразивных мягких пород с пропластками абразивных пород средней твердости по принципу одновременного резания (микрорезания) и истирания пород. По этой причине долото ЗИР можно отнести к долотам типа МСЗ⁵.

Отраслевым стандартом предусмотрено изготовление долот ЗИР диаметром от 190,5 до 269,9 мм.

Долота 6ИР имеют три основные лопасти, предназначенные для разрушения породы забоя, и три дополнительные укороченные лопасти, калибрующие стенку скважины. Основные лопасти притуплены и сходятся на оси долота. Дополнительные лопасти также притуплены и расположены между основными лопастями. Для увеличения износостойкости лопасти укреплены твердыми сплавами примерно по такой же схеме, как и у долот ЗИР. Разрушают долота породу по принципу резания (микрорезания) и истирания. Эти долота предназначены для бурения в породах средней твердости, т. е. относятся к типу С.

Рис. 3. 3. Шестилопастное долото ИСМ

Отраслевым стандартом предусмотрено изготовление долот 6ИР без сопел и с соплами диаметром от 139,7 до 269,9 мм.

Долота ИСМ в лопастном исполнении выпускают нескольких видов⁶. На рис. 3.3 приводится шестилопастное долото ИСМ, отличающееся от долота 6ИР главным образом применением для укрепления лопастей сверхтвердого материала славутич, обладающего высокой износостойкостью. Выполняются они либо цельноковаными с последующим фрезерованием лопастей, либо с приваренными к корпусу долота лопастями. По конструкции долото ИСМ отличается от долота 6ИР формой рабочей части основных трех лопастей 1 и расположением трех дополнительных укороченных лопастей 2. Промывочные отверстия просверлены в корпусе долота 3. Выпускают долота диаметром от 91,4 до 391,3 мм без сопел или с соплами 4.