Типы буровых долот: классификация и виды

По способу действия на породу


• Режущие — имеют режущие элементы для срезания породы.
• Крушащие — работают за счет крушения породы под действием веса и вращения.
• Смешанного действия — сочетают в себе элементы крушения, резания.

По области применения


• Долото для бурения нефтяных скважин и газовых.
• Для водозаборных скважин
• Для геологоразведочных скважин
• Для строительства

Классификация буровых долот по конструкции или по принципу работы


1. Вращательные долота

   Предназначены для работы в составе вращательной буровой системы. Они передают крутящий момент от буровой установки к породе, эффективно разрушая её за счёт режущего или крушащего действия. Имеют различные конструкции, трехшарошечные, PDC, алмазные, твердосплавные варианты. Преимущество — высокая скорость бурения, возможность эффективного разрушения различных типов пород.

2. Ударно-вращательные долота

   Сочетают в себе два принципа действия: ударное и вращательное. Это позволяет более эффективно разрушать твёрдые, крепкие породы. Принцип работы таких долот заключается в том, что к породе одновременно прикладывается ударная нагрузка для крушения и вращательное движение для отделения обломков. Подходят для бурения в сложных геологических условиях, где требуется дополнительное усилие для разрушения породы.

3. Импульсные долота

   Импульсные (или турбинные) работают за счёт создания гидравлического удара. Вода или буровой раствор подаётся под высоким давлением через специальные каналы в долоте, создавая импульсы, которые разрушают породу. Часто используются для бурения в условиях, где требуется минимизировать вибрационную нагрузку на буровую колонну, а также для бурения скважин с большим забоем.

4. Шарошечные долота

   Имеют в своей конструкции вращающиеся шароши (конусы) с режущими, крушащими или смешанными элементами. Они эффективно используются для бурения мягких, средних пород. Оснащены твердосплавными зубьями или вставками, что позволяет адаптироваться к различным условиям бурения.

Классификация буровых долот по материалу изготовления



По материалу выделяют: стальные, твердосплавные, алмазные и PDC долота.

1. Стальные долота

   Они изготавливаются из высококачественной стали, могут иметь различные формы режущих элементов для бурения мягких и средних пород. Основным преимуществом являются их стоимость. Однако износостойкость ниже, чем у более современных материалов. Разработана целая система стандартов для оценки износа долота, коды IADC.

2. Твердосплавные долота

   Оснащены вставками из твердых сплавов, таких как вольфрам-кобальтовый сплав. Эти вставки значительно увеличивают износостойкость, позволяют эффективно бурить более твердые породы. Часто используются для бурения скважин в сложных геологических условиях, где требуется высокая износостойкость и продолжительный срок службы инструмента.

   

3. Алмазные долота

   Представляют собой тип бурового инструмента, оснащенного алмазными кристаллами или алмазными вставками. Могут быть полностью покрыты алмазами (полное покрытие) или иметь алмазные вставки на режущих элементах. Позволяют бурить самые твердые и абразивные материалы с высокой скоростью и минимальным износом.

4. PDC (Polycrystalline Diamond Compact) долота

   Оснащены вставками из поликристаллических алмазов, это синтезированные под высоким давлением и температурой алмазные кристаллы, закрепленные на твердосплавной подложке.

Классификация PDC долот

Может проводиться по нескольким основным критериям: по числу лезвий, по форме и размеру алмазных вставок, по типу корпуса, по предназначению и специфике применения.

По числу лезвий


• Малолезвийные (3-5 лезвий): Обеспечивают большую скорость бурения за счет меньшего сопротивления, но могут быть менее износостойкими в абразивных материалах.
• Многолезвийные (6-16 лезвий и более): Предназначены для точного бурения и обеспечивают высокую степень износостойкости и стабильность в сложных условиях.

По форме и размеру алмазных вставок


• Крупные вставки: Используются для бурения мягких и средних материалов, обеспечивая высокую скорость бурения.
• Мелкие вставки: Предназначены для работы в твердых и абразивных породах, где требуется повышенная износостойкость.

По типу корпуса


• Стальной корпус: Обеспечивает высокую прочность и устойчивость к механическим повреждениям.
• Матричный корпус: Изготавливается из твердых сплавов посредством порошковой металлургии, обеспечивая повышенную износостойкость и способность работать в агрессивных условиях.

По предназначению и специфике применения


• Для мягких: Оптимизированы для быстрого бурения в мягких породах с минимальным износом.
• Для твердых и абразивных: Имеют усиленную конструкцию и специальные алмазные вставки для эффективной работы в сложных условиях.
• Универсальные: Спроектированы для работы в широком спектре, обеспечивая хороший компромисс между скоростью бурения и износостойкостью.

Шарошечные долота

Классифицируются по различным параметрам, по типу режущих элементов, количество конусов, типу монтажа конусов, специфике применения.

По типу режущих элементов


• Шарошечное долото для бурения с стальными зубьями: Имеют литые или кованые зубья на конусах и применяются для бурения мягких пород. Могут быть эффективны в слабоабразивных условиях.
• С твердосплавными вставками: Оснащены вставками из твердого сплава, что обеспечивает более высокую износостойкость и позволяет бурить более твёрдые породы. Могут иметь различные формы вставок.

По количеству конусов


• Трёхконусные: Самый распространённый тип, обладает хорошей устойчивостью и эффективностью для широкого спектра пород.
• Двухконусные и одноконусные долота: Менее распространены, могут применяться для специфических задач, где требуется уникальная геометрия бурения.

По типу монтажа конусов


• Открытый подшипник: Конусы крепятся непосредственно к корпусу, что обеспечивает простоту конструкции, но может снижать износостойкость в абразивных условиях.
• Закрытый подшипник: Конусы монтируются с использованием подшипников, защищённых от прямого контакта с породой и буровым раствором, что увеличивает срок службы долота.

По специфике применения


• Для мягких пород: с широкими, крупными зубьями или крупными твердосплавными вставками.
• Для средних пород: с более мелкими и плотно расположенными зубьями или вставками.
• Для твёрдых пород: с мелкими твердосплавными вставками высокой плотности.

Классификация лопастных буровых долот

Лопастные долота один из типов PDC (Polycrystalline Diamond Compact) долот, характеризуются наличием фиксированных лопастей с поликристаллическими алмазными вставками на рабочей поверхности.

Их разделяют по количеству лопастей, по форме лопастей, по материалу изготовления, по типу установки алмазных вставок, по применению.

По количеству лопастей


• Количество лопастей может варьироваться, обычно от 3 до 16 и более. Большее количество лопастей обеспечивает более равномерное распределение нагрузки.

По форме лопастей


• Прямые лопасти.
• Спиральные лопасти.

По материалу изготовления лопастей



Хотя основным материалом для лопастей являются поликристаллические алмазы (PDC), сама лопасть может быть изготовлена из различных материалов, включая сталь или специальные твердые сплавы. Материал лопасти определяет её прочность и износостойкость.

По типу установки алмазных вставок


• С фиксированными вставками.
• С изменяемым углом наклона вставок.

По назначению лопастных долот


• Для мягких пород: Лопасти с большим количеством крупных вставок.
• Для твердых и абразивных пород: Лопасти с большим количеством мелких вставок, расположенных с высокой плотностью.

Преимущества



Долото буровое лопастное имеет ряд преимуществ.

• Высокая износостойкость: Благодаря использованию PDC вставок.
• Эффективность в широком диапазоне пород: Подходят для мягких и твердых пород.
• Стабильность бурения: Минимизация вибраций благодаря равномерному распределению лопастей.Коды износа IADC