Проектирование долот PDC Геометрия, режущая структура долота Содержание

Проектирование долот PDC Геометрия, режущая структура долота

Содержание Понимание геометрии долот и её влияния на результаты их отработки Угол атаки резцов Динамический векторный баланс

Профиль долота Влияет непосредственно на: Стабильность работы долота Управление долота Плотность посадки резцов Надёжность долота V мех. Очистку и охлаждение долота

Компоненты профиля долота Центр Конус Нос Плечо или наружный конус Наружный диаметр (ODR) Калибрующие

Внутренний конус Центр – (геометрический центр долота) Различается по углу открытия Cone Глубокий конус (~90°) Мелкий конус (~150°)

Глубокий конус Преимущества Высокая стабильность долота Повышенное содержание резцов Недостатки Сложность управления Хуже очистка Снижение агрессивности

Мелкий конус Преимущества Управляемость при наклонно-направленном бурении Улучшение очистки Повышение агрессивности Недостатки Снижение стабильности Уменьшение плотности резцов

Расположение носа долота Показывает его радиус и расположение

Радиус носа долота Большой радиус (R) создаёт площадку, достаточную для оптимального распределения нагрузки при бурении крепких и перемежающихся пород Короткий (острый) - радиус (r) обеспечивает повышение удельных нагрузок на резцы и желателен при бурении мягких и однородных пород

Радиус носа долота и расстояние до оси Близко к оси – даёт большую площадь для посадки плечевых резцов, что благоприятно для бурения мягких абразивных пород Дальше от оси – улуч-шенное, равномерное распределение нагрузки на резцы благоприятное для бурения более твёрдых пород

Плечо, наружный диаметр, калибрующие Плечо Зона от точки касательной к наружному закруглению носа до начала резцов по наружному диаметру долота. Наружный диаметр - ODR Мягкий переход между плечевой поверхностью и калибрующими. Калибрующие Обрабатывают стенки скважины и стабилизируют долото.

Профиль долот 4 основных типа Плоские Короткая парабола Средняя парабола Длинная парабола Долота с плоским профилем используются для бурения крепких пород Долота с длинным параболическим профилем предназначены для бурения мягких пород

Профиль долот

Профиль долот

Обратный угол резания (угол атаки) Угол атаки породы. Увеличение его даёт повышение ударной прочности и износостойкости резца. Снижение обратного угла повышает Vmex. из-за увеличения агрессивности режущей структуры Выбирается в соответствии с условиями бурения . B.R +

10° 30° Обратный угол резания Более агрессивен – для бурения мягких пород Менее агрессивен – для бурения крепких пород

Типовые обратные углы резания Обратный угол 5° to 10° 15° 20° 30° Твёрдость буримых пород Очень мягкие – глины, сланцы Высокие скорости бурения Универсален Мягкие породы – сланцы Универсален Дольше жизненный ресурс резца Абразивные породы Крепкие породы Типично для калибрующих

Посадка и ориентация резцов Радиальная позиция Расстояние от центра долота до центра алмазной пластины резца.

Посадка и ориентация резцов Угловая позиция Угол между опорной 0° линией и линией, соединяющей центры резца и долота Боковой угол Равен «0» когда проекция плоскости алмазного стола совпадает с линией радиуса долота.

Посадка и ориентация резцов Высота посадки - выступание Вертикальное расстояние от поверхности долота до центра алмазной платины Все перечисленные показатели закладываются в компьютерную программу, создающую геометрическую модель долота с учётом объёмов и динамики работы каждого резца

Динамика резца Fc= круговая сила Fr= радиальная Fv= вертикальная сила (нагрузка на долото) Fn= нормальная сила Fc Fn Fv Fr

Динамический баланс долота Все радиальные и круговые силы, воздействующие на каждый резец суммируются для определения величины и направления отклоняющих усилий Для стандартных долот предельное отклоняющее усилие не должно превышать 5% CIF TIF RIF