БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ДО)

Долото' бурово'е,основной элемент бурового инструмента для механического разрушения горной породы на забое скважины в процессе её проходки. Термин «долото» сохранился от раннего периода развития техники бурения, когда единственным способом проходки скважин было ударное бурение , при котором Д. б. имело сходство с плотничным инструментом того же наименования. Д. б., как правило, закрепляют в конце бурильной колонны, которая передаёт ему осевое и окружное усилие, создаваемое буровой установкой (в случае ударного бурения Д. б. подвешивается на канате и наносит удары по забою скважины за счёт энергии свободного падения).

В основу классификаций Д. б. положены два признака: назначение и характер воздействия на породу. По назначению различают 3 класса Д. б.: для сплошного бурения (разрушение породы по всему забою скважины), для колонкового бурения (разрушение породы по кольцу у стенок скважины с оставлением в её центральной части керна ) и для специальных целей (разбуривание цемента в колонне труб, расширение скважины и др.). По характеру воздействия на породу Д. б. делятся на 4 класса: дробящего действия, дробяще-скалывающего, истирающе-режущего и режуще-скалывающего. Основные элементы Д. б. ( рис. 1 ) — корпус и рабочая (разрушающая) часть; последняя определяет три типа Д. б., широко применяемых в промышленности: шарошечные, алмазные и лопастные.

Шарошечными Д. б. осуществляется свыше 90% объёма бурения на нефть и газ; эти Д. б. наиболее производительны при бурении геологоразведочных (сплошным забоем) и взрывных скважин в крепких породах. Впервые Д. б. с коническими шарошками было изобретено в США (1909). Шарошечное Д. б. (или колонковая бурильная головка) состоит из одной, двух, трёх и более конических, сферических или цилиндрических шарошек, смонтированных на подшипниках качения или скольжения или же их комбинации на цапфах секций Д. б. На наружной поверхности шарошки имеют породоразрушающие элементы — фрезерованные зубья или запрессованные (запаянные) твёрдосплавные зубки или комбинации зубьев и зубков. Для повышения износостойкости фрезерованные зубья армируются твёрдым сплавом. Геометрическая форма и параметры породоразрушающих элементов (высота и длина зубьев, угол заострения и притупления их вершин, частота расположения зубьев на каждом венце шарошек) для различных Д. б. различны и зависят от физических свойств горных пород. Зубья на конусах шарошек, как правило, имеют клиновидную форму; твёрдосплавные зубки — клиновидную или полусферическую рабочие поверхности. В зависимости от конструкции корпуса, шарошечные Д. б. разделяются на секционные и цельнокорпусные. В секционных Д. б. корпус сваривается из отдельных (двух, трёх и четырёх) секций, на цапфах которых монтируются свободно вращающиеся шарошки. В цельнокорпусных Д. б. корпус литой, к нему привариваются лапы с шарошками. Для присоединения Д. б. к бурильной колонне у секционных предусмотрена наружная конусная резьба (ниппель), у корпусных — внутренняя конусная резьба (муфта). Секции (лапы) и шарошки Д. б. изготовляются из хромоникельмолибденовых, хромоникелевых и никельмолибденовых сталей. Шарошечные Д. б. в СССР нормализованы по типам и диаметрам (от 46 до 490 мм ) и изготовляются 14 типов для разбуривания мягких, средней твёрдости, твёрдых, крепких и очень крепких пород. Самое широкое распространение имеют трёхшарошечные Д. б. В ограниченных объёмах применяются вставные двух- и трёхшарошечные Д. б. для бурения скважин турбинным и роторным способами, позволяющие опускать новое и поднимать отработанное Д. б. внутри колонны бурильных труб без подъёма последних на поверхность, а также многошарошечные Д. б. для бурения скважин диаметрами 346—2600 мм реактивно-турбинным способом.

Алмазные Д. б. (и бурильные головки) состоят из твердосплавной алмазонесущей рабочей части (матрицы) и стального корпуса с внутренней присоединительной конусной замковой резьбой. Д. б. отличаются друг от друга формой рабочей части, качеством алмазов и системой промывки. Матрицы этих Д. б. изготавливаются методом порошковой металлургии из различных металлических порошков. Эти порошки обеспечивают хорошее удержание алмазов и позволяют получать матрицы различной твёрдости и износостойкости. Матрица на основе вольфрама, его карбида и меди обеспечивает достаточную прочность, износостойкость и высокую теплопроводность матричного материала. Для изготовления Д. б. (бурильных головок) применяются технические алмазы массой 0,05—0,34 кар (на Д. б. диаметром 188 мм расходуется 400—650 кар , или 2000—2500 зёрен алмазов). Алмазные Д. б. и бурильные головки в СССР изготовляются диаметрами 140, 159, 188, 212, 241 и 267 мм двух модификаций: однослойные типов «ДР», «ДТ», «ДК», «КТ» и «КР» с размещением алмазов в поверхностном слое рабочих кромок матрицы по определённым схемам и импрегнированные типа «ДИ» с примерно равномерным распределением мелких зёрен алмазов в матричном материале. Алмазные Д. б. целесообразно применять при больших (свыше 3000 м ) глубинах скважин. Как правило, стойкость алмазного Д. б. в 20—30 раз превышает стойкость шарошечного. С 1967 в СССР широко применяются Д. б. типа «ИСМ», рабочие поверхности которых армированы вставками из сверхтвёрдого материала «Славутич» (верхняя часть вставок или 30% высоты — из «Славутича», нижняя — из твердосплавных порошков, спечённых методом порошковой металлургии). Вставки закрепляются пайкой в рёбрах корпуса заподлицо. Эти Д. б. ( рис. 2 ) изготовляются диаметрами 138, 142, 158, 188, 212, 241, 267, 293, 317, 344, 392 мм и эффективно работают при бурении мягких и средней твёрдости малоабразивных и среднеабразивных пород.

Лопастное Д. б. ( рис. 3 ) состоит из кованого корпуса, к которому привариваются три лопасти и более. У двухлопастного долота корпус и лопасти отштамповываются как одно целое. Передние грани лопастей армируются твердосплавными пластинами прямоугольной формы и зерновым сплавом релит, а боковые — твёрдосплавными цилиндрическими зубками. Лопастные Д. б. применяются для разбуривания мягких и средней твёрдости пород. В СССР они выпускаются по техническим нормалям трёхлопастными типа «3Л» диаметрами от 118 до 445 мм , двухлопастными «2Л» диаметрами от 76 до 161 мм и многолопастными «ИР» диаметрами от 76 до 269 мм , пикообразными «ПЦ» и «ПР» диаметрами от 97 до 445 мм . В ряде случаев изготавливают Д. б. типа «РХ» («рыбий хвост»), являющиеся разновидностью двухлопастных Д. б. К лопастным относятся также Д. б. для ударно-канатного бурения. Для вспомогательных работ в СССР выпускаются фрезерные Д. б. типа «ФР» в виде плоскодонных фрезеров, нижняя рабочая поверхность которых оснащена твердосплавными зубками или пластинками, выступающими над корпусом Д. б.