Шарошечные долота ЮЗ (США) 1909 г. ГОСТ

Шарошечные долота ЮЗ (США) 1909 г. ГОСТ 20692 -75, ОСТ 26 -02 -1315 -84, ТУ 3664 -874 -057499180 -98 по лицензии «DRESSER» 39 диаметров (46 – 508 мм) 13 типов вооружения (М, МЗ, МСЗ, С, СЗ, СТ, Т, ТЗ, ТКЗ, К, ОК) ШИФР: I, III – количество шарошек в долоте 46… 508 – диаметр долота в миллиметрах М…ОК – тип вооружения, характеристика породы (З – твёрдосплавные зубки) Ц, ЦГ, Г, П, ПГ – система промывки В - (>450 об/мин) ВУ - (>450 об/мин) Н - (250 -450 об/мин) – конструкция опоры НУ - (90 -250 об/мин) АУ - (<90 об/мин) 215, 9 ТКЗ - ГАУ

Конструкции шарошечных долот Общий вид шарошечного долота Шарошечное долото III 215, 9 МЗ-ГВ-3: 1 — корпус долота; 2 — удлиненная металлическая насадка; 3 — шариковый (замковый) подшипник; 4 — роликовые подшипники; 5 — шарошки; 6 — упорная пята

Основные элементы шарошечного долота Присоединительная резьба Насадочный прилив Лапа Насадка Козырёк лапы Шарошка

Состав шарошечного долота 1. Корпус с присоединительной резьбой 2. Вооружение долота – совокупность всех зубцов на всех шарошках 3. Опора долота – совокупность подшипников всех шарошек 4. Система промывки долота – совокупность всех промывочных узлов долота • Конструктивно шарошечное долото состоит из секций (по числу шарошек) • Секция состоит из: • Лапы • Шарошки • Подшипников Спинка лапы • На лапе различают: Цапфа • Цапфу козырёк • Козырёк • Спинку лапы

Основные элементы лапы Ось долота Угол наклона Ось шарошки

Лапа

Цапфа

Шарошка

Тело одноконусной шарошки Обратный конус Основной конус

Тело двухконусной шарошки Обратный конус Дополнительный конус Основной конус

Кинематика одноконусной шарошки

Детали шарошечного долота с твёрдосплавными вставками Зазор между резцами Шарошка № 1 Резцы Пирамидальный резец калибрующего внутреннего венца венца Внутренние венцы Межвенцовая канавка Шарошка № 3 Шарошка № 2

Детали шарошечного долота с фрезерованным вооружением Шарошка № 1 Уменьшенный зубец Зубцы калибрующего венца Защитное покрытие Центральная точка Межвенцовые канавки Шарошка № 2 Шарошка № 3 Зазоры между зубцам

Смещение осей шарошек Ось шарошки /подшипника/ Диаметр скважины Ось скважины Смещение осей

Самоочищающиеся шарошки

Схема поражения забоя венцами шарошечного долота Угол промежуточного конуса (средние венцы) Угол основного конуса (внутренний венец) Угол обратного конуса (калибрующий венец)

Вооружение шарошечных долот Комбинированное (реже по заказу) твёрдосплавные зубки фрезерованные зубки

Вооружение фрезерованное армированное твёрдым сплавом

Типовые формы фрезерованных зубцов шарошечных долот производства ОАО «Волгабурмаш»

Вооружение твёрдосплавное зубковое вставное (штыревое) ФОРМЫ ЗУБКОВ РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Формы твёрдосплавных зубков шарошечных долот производства ОАО «Волгабурмаш»

Вооружение твёрдосплавное зубковое вставное (штыревое) Зубки зарубежного производства

Геометрический параметр вооружения шарошечных долот (коэффициент перекрытия забоя) • Для долот с фрезерованными зубцами: η = Σℓίј /Rд, Где: η – коэффициент перекрытия забоя; Σℓίј - сумма длин зубцов по одному с каждого венца всех шарошек (ίј – шарошка, ј – венец); Rд - радиус долота. • Для долот с твёрдосплавными зубками; η = Σdίј /Rд, Где; Σdίј - сумма диаметров зубков по одному с каждого венца всех шарошек.

Система промывки долот Центральная 1 - промывочный система узел промывки (Ц) (ЦГ)

Система промывки долот б) – крепление Боковая резьбовой втулкой гидромониторная система промывки (Г) 1– карман в лапе долота; 2 – проводящий канал; 3 – гидромониторная насадка; 4 – уплотнение насадки; В) – крепление гвоздём 5 – элемент крепления насадки; 6 – насадочный прилив. а) – крепление пружинным кольцом

Система промывки долот Боковая гидромониторная система промывки (Г) Промывочные узлы

Резьбовые насадки фирмы “Smith”

Система промывки долот Система продувки воздухом или газом (П) (ПГ) 1, 2 – Продувочные каналы в лапе долота; 3 – Замковый подшипник; 4 – Центральный промывочный узел; 5 – Внутренняя полость в корпусе долота.

Опора долота Открытая опора качения [Для высокооборотного бурения: (В) < 450 об/мин]

Опора долота Герметизированная опора качения [Для высокооборотного бурения: (ВУ) < 450 об/мин]

Опора долота Герметизированная опора качения [Для высокооборотного бурения: (ВУ) < 450 об/мин] Роликовый подшипник Шариковый замковый подшипник Основной роликовый подшипник Сальниковые уплотнения

Опора долота Герметизированная опора качения (схема) [Для высокооборотного бурения: (ВУ) < 450 об/мин] Подшипниковый вал (цапфа) Сальник(и) Ролики Шарики (замковые) Упорная шайба Ролики Упорная пята

Схема системы смазки опор долота 1 – Полость в лапе под смазку 2 – Стакан 3 – Диафрагма 4 – Крышка 5 – Стопорное кольцо 6 – Канал для смазки 7 – Канал для смазки 8 – Канал для смазки 9 – Канал для смазки 11 10 – Сальниковое уплотнение 11 - Шарошка

Схема резервуара для смазки Крышка Запорное кольцо Тарельчатая пружина Стакан Резервуар стакана (диафрагма) Лапа Смазка

Опора долота Открытая комбинированная опора (один подшипник скольжения- остальные качения) [Для низкооборотного (з/д) бурения: (Н) - 250 - 450 об/мин] Подшипник скольжения Шариковый замковый подшипник (качения) Основной роликовый подшипник

Опора долота Герметизированная комбинированная опора (один подшипник скольжения- остальные качения) [Для низкооборотного (з/д) бурения: (НУ) - 250 - 450 об/мин] Шариковый замковый подшипник (качения) Основной роликовый подшипник Подшипник скольжения Сальниковое уплотнение

Опора долота Герметизированная опора скольжения (два и более подшипника скольжения - остальные качения) [Для роторного бурения: (АУ) < 90 об/мин] Шариковый Подшипники замковый скольжения подшипник (качения) Сальниковые уплотнения

Герметизированная опора скольжения – схема (Два и более подшипника скольжения- остальные качения) [Для роторного бурения: (АУ) < 90 об/мин] Цапфа Сальниковые уплотнения Фрикционная втулка Шариковый замковый подшипник Упорная шайба Упорная пята

Типы шарошечных долот и области их применения (ГОСТ 20692 -75) Общая характерис-тика Характеристика механических свойств Шифр долота Исполнение вооружения горной породы Неабразивные рыхлые, пластичные (слабые супеси, наносы, С фрезерованными Мягкие породы пластичные глины, мягкие известняки и т. д. ) М зубьями Абразивные слабосцементированные (слабые песчаники, суглинки, Со вставными зубками мергели и т. п. ) МЗ Неабразивные породы (каменная соль с пропластками ангидритов, С фрезерованными Мягкие породы с тонко переслаивающиеся глины с пропластками слабых песчаников) зубьями пропластками пород МС средней твердости Абразивные слабосцементированные породы (с пропластками Со вставными зубками песчаников, сланцы мягкие с пропластками сланцев средней твердости и т. п. ). МСЗ Неабразивные пластичные и хрупкопластнчные породы (известняки С фрезерованными Породы средней твердости, слабые доломиты, плотные глины) зубьями твердости С Абразивные породы средней твердости (песчаники, алевролиты) Со вставными зубками СЗ Породы средней Неабразивные хрупкопластичные породы средней твердости с С фрезерованными зубьями твердости с про- пропластками твердых (переслаивающиеся известняки, гипсы, пластками твердых доломиты аргиллиты) СТ Неабразивные твердые породы (аргиллиты, доломиты, твердые С фрезерованными зубьями известняки и т. п. ) Т Твердые Абразивные твердые породы (крепкие песчаники, окварцо-ванные Со вставными зубками известняки, доломиты) ТЗ Неабразивные твердые породы с пропластками крепких С комбинированным Твердые с пропластками (переслаивающиеся твердые известняки, доломиты, ангидриты и т. п. ) вооружением крепких ТК (фрезерованные и вставные зубья) Абразивные твердые породы с пропластками крепких (мелкозернистые Со вставными зубками песчаники, окремнелые аргиллиты и т. п. ) ТКЗ Крепкие Крепкие породы (окремнелые разности известняков, доломитов, Со вставными зубками кварциты, изверженные крепкие породы) К Очень крепкие Скальные магматические породы (граниты, гнейсы, диабазы и т. п. ) Со вставными зубками ОК

Пример условного обозначения трехшарошечного долота Ш 215, 9 С-ГН ГОСТ 20692 -75 Диаметр долота -215, 9 мм; Для бурения пород средней твердости; Боковая гидромониторная система промывки; Открытая опора шарошек на одном подшипнике скольжения

Основные производители шарошечных долот: • Hughes Christensen – США • Smith Int. Inc. – США • Reed Hycalog – США • Security DBS – США • Varel – США • Rock Bit – США • Walker-Mc Donald – США • ОАО «Волгабурмаш» - Россия • ОАО «Уралбурмаш» - Россия • ОАО «ДДЗ» - Украина – Россия • Kingdream PLC – Китай • TIX – Япония • Industrial – Румыния • DKG – Венгрия и др.

Классификация шарошечных долот по IADC (I-International, A-Association, (of) D-Drilling, C-Contractors) 4 символа – первые три цифровые, четвёртый – буквенный ( «серия вооружения (породы)» - «тип вооружения (породы)» - «конструкция опоры / калибрующих поверхностей» ) - «дополнительные характеристики» 1. (1 – 8) – категории «серий» вооружения 1 – 3 – фрезерованное вооружение 4 – 8 – твёрдосплавное зубковое (штыревое) вооружение 2. Каждая серия разделена на 4 типа пород по твёрдости (1 – 4) – тип породы по твёрдости 3. (1 – 9) – конструкция опоры / калибрующие поверхности 1 – открытая качения 2 – открытая качения для продувки 3 – открытая качения + защита от износа по диаметру твёрдосплавными вставками 4 – герметизированная опора качения 5 – герметизированная опора качения + защита от износа по диаметру 6 – герметизированная опора на подшипниках скольжения 7 – герметизированная опора на подшипниках скольжения + защита диаметра 8 – 9 – резервные ((L, XP) – для горизонт. и накл. скв. ; М – для бур. заб. двигател. )

Классификация шарошечных долот по IADC (I-International, A-Association, (of) D-Drilling, C-Contractors) 4 – дополнительные характеристики (16 английских букв) А – для бурения с продувкой воздухом В – высокооборотное бурение (nд > 450 об/мин) С – центральная насадка D – спец. констр. воор. , уменьш. самопроизвольное искривление ствола скважины Е – удлинённые насадки G – усиленная защита козырьков лап Н – долота для наклонного и горизонтального бурения L – накладки на спинках лап, усиленные твёрдосплавными вставками J – гидромониторное долото для набора кривизны М – для бурения забойными двигателями S – стандартное долото с фрезерованным вооружением W – усовершенствованное вооружение Х - зубки клиновидной формы Y – зубки конической формы Z – другие формы зубков Т – двух шарошечное долото

ТУ 3664 -874 -057499180 -98 ОАО «Волгабурмаш» по лицензии «DRESSER» В коде обозначено буквой «R» 1997 г. продукция сертифицирована ISO 96 – 371 - (Internationai Standards Organization) API 7 – 0268 - (American Petroleum Institute)

Шифры шарошечных долот «Волгабурмаш» (ТУ 3664 -874 -057499180 -98 по лицензии «DRESSER» )

Классификация шарошечных долот «Волгабурмаш» (ТУ 3664 -874 -057499180 -98 по лицензии «DRESSER» )

«Волгабурмаш» (ТУ 3664 -874 -057499180 -98 по лицензии «DRESSER» )

«Волгабурмаш» (ТУ 3664 -874 -057499180 -98 по лицензии «DRESSER» )

Оценка износа шарошечных долот 1. По системе ВНИИБТ (Россия) 2. По системе IADC (за рубежом)

Система ВНИИБТ для шарошечных долот • 1. Износ вооружения: • В(1… 4) – уменьшение высоты зуба в четвертях; • (при закруглении добавляется – Р) • С(%) – скол зубцов в процентах от общего числа. • 2. Износ опоры (качка): • П 1 – Дд = 190, 5 – 215, 9 мм – до 2 мм; Дд = 243 – 295, 3 мм – до 4 мм. • П 2 – Дд = 190, 5 – 215, 9 мм – до 5 мм; Дд = 243 – 295, 3 мм – до 8 мм. • П 3 - Дд = 190, 5 – 215, 9 мм – ≥ 5 мм; Дд = 243 – 295, 3 мм – > 8 мм. • П 4 – отказ (разрушение) опоры. • При заклинке – К(количество шарошек). • Для герметизированных опор при разгерметизации – У(количество узлов). • При повреждении гидромониторных узлов – Г(количество узлов). • 3. Износ по диаметру: • Д(уменьшение диаметра в мм) • 4. Аварийный износ: • Ав – «оставление» вершин шарошек; • Аш – «оставление» шарошек на забое; • Ас – «оставление» секций на забое; • Ац – «оставление» цапфы на забое. • (Количество оставленных частей указываются в скобках римскими цифрами)

Примеры записи износа шарошечных долот с помощью кода в буровом журнале и суточном рапорте 1. 269, 9 С-ГНУ № 8639 – В 2 С(30)РП 3 Д 6 Г(2)У 3; 2. 190, 5 С-ГВ № 1642 – В 1 П 1 К(1)Ав(1)Д 0; 3. 215, 9 С-ГВ № 2894 – В 4 П 4 Ас(11); 4. 244, 5 Т-ЦВ № 6785 – В 2 П 3 Ац(1); 5. 244, 5 С-ГН № 9735 – В 1 П 2 К(2)Д 3 Г(1).

Система ВНИИБТ для алмазных долот • О – обнажение алмазов; • Ц – выработка в центральной части долота; • Т – кольцевая выработка на торцовой рабочей поверхности; • П – выработка периферийной рабочей поверхности; • d – износ кернообразующего отведения бурильной головки; • D – износ по диаметру. • Результаты общего состояния: «в работе» или «отработано» .

Система IADC

Износ вооружения

Характер износа вооружения (D) и др. характеристики износа (O)

Местоположение (L)

Износ опор долот (B)

Износ по диаметру (G)

Причины подъёма (R)

Одношарошечные долота