Подготовительные работы к бурению. Пусковая конференция. Геолого-технический наряд (ГТН)

По окончании монтажа бурового оборудования и строитель­ства привышечных сооружений буровая установка принимается спе­циально созданной комиссией. Буровой мастер вместе с бригадой проверяют правильность и качество строительно-монтажных ра­бот, опробуют оборудование. Для предупреждения возможных не­счастных случаев в процессе бурения особое внимание должно быть уделено проверке безопасных условий работы.

Электрическое освещение буровой установки должно быть вы­полнено в соответствии с существующими нормами. На вышке устанавливаются светильники в пыленепроницаемом исполнении, пригодные для наружной установки, у превентора — во взрывоза-щищенном, а в остальных местах допускается применение све­тильников в открытом исполнении. Должно быть обеспечено ава­рийное освещение напряжением 12 В.

Оборудование должно быть исправным и безотказно работать. Приемка оборудования и сооружений оформляется соответству­ющим актом. Все недоделки и неисправности должны быть устра­нены до начала бурения.

До начала работ буровая установка укомплектовывается буро­выми инструментами, долотами, обсадными трубами для кон­дуктора и бурильными трубами, приспособлениями малой меха­низации, контрольно-измерительными приборами для бурения, шурфом под ведущую трубу, необходимым запасом воды, глины и химических реагентов. На буровой установке необходимо иметь помещение для отдыха и приема пищи (в случаях невозможности обеспечения ежедневной перевозки сменных вахт к постоянному местожительству или вахтовому поселку на буровой установке дол­жны быть помещения для их проведения и отдыха), сушилку для спецодежды, помещение для проведения анализа и подбора ре­цептуры бурового раствора, противопожарный инвентарь, набор ручного и вспомогательного инструмента, аптечку с медикамен­тами, промышленный санитарный инвентарь, а также инструк-
ции и плакаты по технике безопасности, промышленной санита­рии и противопожарным мероприятиям. Запас горюче-смазочных материалов различных сортов должен храниться на буровой в закрытых емкостях, имеющих четкую надпись о наименовании хранящихся в них материалах. Скважины, бурящиеся в труднодос­тупных местах, должны быть обеспечены горюче-смазочными ма­териалами на весь период бездорожья.
После принятия от строителей и монтажников наземных со­оружений и оборудования буровая бригада начинает подготови­тельные работы для бурения. Прежде всего производится оснастка талевой системы, монтаж и опробование объекта в малой механи­зации (подвеска машинных ключей, установка противозатаскива-теля талевого блока под кронблок и т.п.).
Сооружение скважины начинают с установки шахтового на­правления для укрепления устья скважины от обвалов и размыва промывочной жидкостью. При устойчивых породах шахтовое на­правление устанавливают в процессе работ по сооружению вышки. Для этой цели роют шахту глубиной 4...5 м, в которой устанав­ливают направление из труб. Центр направления должен совпадать с центром вышки по ее нижней раме; кроме того, направление должно быть выверено на вертикальность при помощи отвеса. После установки направления шахту засыпают битым камнем и заливают цементным раствором.

В случаях когда у поверхности залегают неустойчивые породы, бурят под направление при помощи ротора до глубины 15...20 м. После этого в пробуренную скважину спускают направление из труб, центрируют его и заливают пространство между стенками скважины и направлением цементом. Верхний конец направления должен доходить до желоба, по которому буровой раствор, выте­кающий из скважины, направляется в циркуляционную систему.

Главная задача при сооружении направления в многолетнемерз-лых рыхлых породах — предупреждение его размыва во время от­таивания. С этой целью делают шахту глубиной до 10 м сечением 2x2 или 1,5х 1,5 м в зависимости от состояния грунта. В шахту спус­кают и центрируют 508 или 559 мм трубу. Вокруг трубы на дно шахты насыпают и утрамбовывают слой глины толщиной 30... 40 см. Затем набрасывают нагретый на костре бут, щебень и послойно заливают цементным раствором. Послойная заливка необходима Для заполнения всех пустот между каменным материалом и созда­ния непроницаемого для жидкости монолита. Нагретый каменный материал и теплый цементный раствор создают температурный режим, способствующий успешному процессу схватывания и твер­дения бутобетона, а также образованию прочного контакта между бутобетоном и направляющей трубой. В районах Западной Сибири практикуется также забивание направления с помощью электро­вибратора.
Для успешного ведения работ по проводке скважины (предуп­реждения искривления скважины, сохранения резьбовых соеди­нений бурильных труб и т.п.) большое значение имеет отцент-рированность вышки. После оснастки талевой системы, сборки и подвески ведущей трубы приступают к центрированию вышки. Если вышка установлена правильно, то отвес совпадает с точкой пересечения диагоналей (веревочных струн, натянутых по диаго­нали нижней рамы вышки).
По направлению отклонения отвеса от центра устья скважи­ны определяют, какие из ног вышки нужно поднять и положить под них подкладки, чтобы ликвидировать эксцентриситет. Для это­го домкратом поднимают соответствующие ноги вышки и подво­дят под них подкладки. Домкраты устанавливают под приварен­ные к ногам вышки специальные полки. Когда скважина углубле­на на 40...50 м, рекомендуется еще раз проверить отцентрирова-ние вышки.
Центр ротора также должен строго совпадать с центром вышки и центром направления. Необходимо, чтобы ротор был установ­лен горизонтально (проверяется уровнемером), а роторный ва­лик — параллельно трансмиссионному валу лебедки. Кроме того, необходимо, чтобы цепное колесо на роторном валике и цеп­ное колесо на трансмиссионном валу лебедки для передачи вра­щения ротору были расположены в одной вертикальной плос­кости, в противном случае цепь будет часто соскакивать и рваться. Установленный на место ротор надежно укрепляется и обшива­ется досками.
После того как вышка отцентрирована и ротор установлен на место приступают к бурению под шурф для ведущей трубы. Шурф необходим для опускания ведущей трубы во время наращивания бурильных труб и в периоды, когда не производится бурение. Под шурф бурят турбобуром или ротором. Для забуривания под шурф турбобуром над устьем скважины предварительно собирают доло­то, турбобур и ведущую трубу.
На линии, соединяющей центр скважины с правой опорой вышки (со стороны мостков) на расстоянии 1,5...2,0 м от оси скважины вырубают отверстие для шурфовой трубы. К той же опо­ре вышки временно на уровне 1,5...2,0 м от пола буровой привя­зывают ролик и пеньковый канат диаметром 28,5 мм и длиной 12... 15 м. Забуривание под шурф производится в следующем по­рядке. Затаскивают турбобур с долотом в прорубленное под шурф отверстие. Корпус турбобура обвивается не менее чем тремя витка­ми пенькового каната. При этом набегающий конец каната (по направлению вращения корпуса турбобура) должен быть привя­зан к опоре вышки, а сбегающий конец каната перекидывается через блочок и соединяется с контргрузом. Перемещение турбобу­ра с ведущей трубой в вертикальном положении обеспечивается перепусканием витков пенькового каната при сохранении соот­ветствующего натяжения.
Для безопасного бурения шурфа с помощью турбобуров или электробура на ряде предприятий используют специальное при­способление, выполненное в виде двух кованых пластин, изогну­тых по форме ведущей трубы. Пластины надевают на ведущую тру­бу и скрепляют между собой четырьмя болтами. В имеющиеся спе­циальные отверстия с обеих сторон пластин продевают стальной канат, обвивают его вокруг вертлюга против часовой стрелки и крепят в зеве крюка. Крюк фиксируют стопором. При бурении под шурф ведущая труба удерживается от вращения подвесной частью талевой системы, инерции которой достаточно для гашения реак­тивного момента.
Шурф пробуривают глубиной 15... 16 м. Затем в шурф опускают две свинченные обсадные трубы (двухтрубку) диаметром 273 мм, верхний конец двухтрубки снабжается козырьком для облегчения завода в шурф конца ведущей трубы. При бурении под шурф ро­тором привод его может быть осуществлен либо через лебедку, либо через индивидуальный привод. При бурении под шурф с при­водом через лебедку ротор подтаскивают к месту шурфа и устанав­ливают наклонно, для чего под салазки ротора со стороны мост­ков подкладывают доску толщиной 90 мм. Вращение ротору пере­дают при помощи цепи, надетой на цепное колесо малой скорос­ти барабана лебедки. При бурении под шурф при помощи индиви­дуального привода ротор устанавливают и укрепляют на месте бу­рения шурфа на расстоянии 1,5...2,0 м от устья скважины.
До начала бурения скважины или куста (первой скважины, а при необходимости и последующих) руководством Управления буро­вых работ (УБР) (экспедиции) должна проводиться пусковая кон­ференция с участием всего состава буровой бригады, руководите­лей Центральной инженерно-технической службы (ЦИТС), РИТС, вышечно-монтажного подразделения и УБР (экспедиции). К прове­дению пусковой конференции должны быть привлечены главные специалисты УБР (технологи, геологи, механики, энергетики, эко­номисты), а также представители общественных организаций.
Во время пусковой конференции бригада подробно знакомится с конструкцией скважины, геологическим разрезом, свойствами пород, ожидаемыми осложнениями и режимом бурения. Здесь же обсуждаются технические мероприятия, которые должны обеспе­чить скоростную и безаварийную проводку скважины. Бригада зна­комится с особенностями работы в условиях хозрасчета. Хозрасчет бригады заключается в том, что рабочий коллектив несет полную материальную ответственность за результаты своей деятельности. Новой формой бригадного хозрасчета является коллективный под­ряд. Хозяйственно-плановую основу его составляет заключаемый между администрацией и буровой бригадой договор. Это двустороннее соглашение, устанавливающее права и обязанности сто­рон, регламентирующее взаимоотношения и определяющее их от­ветственность в случае несоблюдения обязательств. В случае работы буровой бригады по коллективному подряду, на пусковой конфе­ренции обсуждается и подписывается договор между администра­цией и буровой бригадой.
При бурении скважины более 2 мес ежемесячно должны про­водиться беседы, на которых подводятся итоги работы и рассмат­риваются особенности технологии бурения на следующий пери­од (1 мес). Главные механик и энергетик буровой организации или представители их служб вместе с буровым мастером до нача­ла бурения обязаны ознакомить весь состав бригады с правилами и инструкциями новых видов оборудования и инструмента и про­вести дополнительный инструктаж рабочих по технике безопас­ности при эксплуатации этого оборудования. Результаты инструк­тажа должны заноситься в специальный журнал.
Бурение скважины может быть начато при наличии на буровой следующих документов:
геолого-технического наряда и профиля наклонно направлен­ной скважины (при необходимости);
режимно-технологической карты, а при бурении скважин глу­биной 3000 м и более — проекта бурения;
акта о вводе в эксплуатацию установки с разрешением на нача­ло бурения органов Федерального горного и промышленного над­зора России (Госгортехнадзора России). В отдельных случаях пуск буровой проводится на основании акта, составленного приемоч­ной комиссией бурового предприятия без участия представителя Госгортехнадзора России;
наряда (нормативной карты) на буровые работы.
Геолого-технический наряд (ГТН) состоит из двух частей: гео­логической и технической.
Геологическая часть содержит следующие данные:
горизонты и глубины, на которые будет пройдена скважина, характер пород и предполагаемые углы падения пластов на протя­жении всей скважины;
интервалы, которые должны буриться с отбором керна и шла­ма из промывочной жидкости;
глубины замера кривизны скважины, производства каротажа и других электрометрических работ;
интервалы глубин, на которых могут ожидаться нефтегазово-допроявления, осложнения, связанные с нарушениями целостно­сти ствола; скважины, затяжки и поглощения промывочной жид­кости;
плотность, вязкость, водоотдача и процент содержания песка (поинтервальное качество промывочной жидкости);
крепость проходимых пород.
Кроме того, в геологической части наряда описывается конст­рукция скважины. Для эксплуатационной колонны указывается способ испытания на герметичность, а также интервал прострела отверстий и их количество.
Техническая часть наряда содержит следующие указания:
тип долота и его размер;
число рейсов долотом каждого типа и размера;
число оборотов инструмента (при роторном бурении);
осевую нагрузку на долото;
режим работы буровых насосов (диаметр цилиндровых втулок, производительность и давление).
Далее приводятся указания по спускоподъемным операциям (оснастка талевой системы), число свечей лебедки. Кроме того, указываются интервалы расширения ствола скважины перед спус­ком колонны обсадных труб.
В верхней части ГТН даются общие данные по скважине: на­звание месторождения; где расположена скважина; номер сква­жины и цель бурения; проектные глубина и горизонт. Затем при­водится перечень бурового оборудования. В специальной таблице указывается, какими бурильными трубами будет буриться сква­жина. В процессе бурения скважины ГТН может изменяться толь­ко с соответствующего разрешения. Кроме ГТН буровой бригаде выдается инструктивно-технологическая карта, в которой при­водятся рекомендации по достижению высоких технико-эконо­мических показателей при бурении данной скважины. Эти реко­мендации кроме технологических вопросов охватывают и орга­низационные.
Первичными документами, содержащими описание всего ком­плекса технологического процесса бурения скважин, являются буровой журнал, диаграмма индикатора массы (веса) и суточный рапорт бурового мастера.
Буровой журнал заполняется повахтенно бурильщиками и со­держит подробное изложение всех процессов, произведенных в буровой от начала до окончания бурения скважины, в хроноло­гическом порядке. В буровой журнал подробно записывают все виды геолого-технических осложнений, встречающихся при бурении скважины, указывают применявшиеся методы борьбы с ними и расход материалов (глины, цемента и т.п.). Ежесуточно буровой мастер на основании записей в буровом журнале и диаграммы индикатора массы (веса) заполняет буровой рапорт.

Буровые долота.

БУРОВЫЕ ДОЛОТА (а. drilling bit, bore bit; н. Воhrmeihßel; ф. trйpan, outil de forage; и. broca, trepano) — основной элемент бурового инструмента для механического разрушения горной породы в процессе бурения скважины. Термин "долото" сохранился от раннего периода развития техники бурения, когда единственным способом проходки скважины было ударное бурение, при котором буровое долото имело сходство с плотничным инструментом того же наименования. По назначению различают 3 класса буровых долот: для сплошного бурения (разрушение горной породы по всему забою скважины), колонкового бурения (разрушение горной породы по кольцу забоя скважины с оставлением в её центральной части керна) и для специальных целей (зарезные долота, расширители, фрезеры и др.). По характеру воздействия на горные породы буровые долота делятся на 4 класса: дробящие, дробяще-скалывающие, истирающе-режущие и режуще-скалывающие. По виду рабочей (разрушающей горные породы) части выделяют шарошечные и лопастные буровые долота.

Шарошечными буровыми долотами осуществляется большей частью общего объёма бурения нефтяных, газовых и взрывных скважин. Шарошечное буровое долото (или бурильная головка для колонкового бурения) состоит из (одной, двух, трёх, четырёх или шести конических) сферических или цилиндрических шарошек, смонтированных на подшипниках качения или скольжения (или их комбинации) на цапфах секций бурового долота. Основная разновидность шарошечных долот для сплошного бурения — трёхшарошечное долото (рис. 1, а), при бурении глубоких скважин получило распространение также одношарошечное буровое долото (рис. 1, б).

В зависимости от конструкции корпуса шарошечные буровые долота разделяют на секционные и корпусные. В секционных корпус сваривается из отдельных (двух, трёх или четырёх) секций (лап), на цапфах которых монтируются шарошки; в корпусных — корпус литой, к нему привариваются лапы со смонтированными на их цапфах шарошками. Для присоединения буровых долот к бурильной колонне у секционных долот предусматривается наружная конусная резьба (ниппель), у корпусных — внутренняя конусная резьба (муфта). В СССРвыпускаются 13 типов шарошечных долот сплошного бурения диаметрами 46-508 мм (ГОСТ 20692-75).

По принципу воздействия на горные породы шарошечные буровые долота делятся на дробящие и дробяще-скалывающие. Буровые долота дробящего действия характеризуются минимальным скольжением зубьев при перекатывании шарошек по забою и отсутствием фрезерующего действия по стенке скважины периферийными зубьями; различают следующие их типы: Т — для бурения твёрдых пород, ТЗ — твёрдых абразивных пород, ТК — твёрдых пород с пропластками крепких, ТКЗ — твёрдых крепких абразивных пород, К — крепких пород, OK — очень крепких пород. Шарошечные буровые долота дробяще-скалывающего действия характеризуются увеличением скольжения зубьев при перекатывании шарошек по забою и стенке скважины. Типы буровых долот дробяще-скалывающего действия: М — для бурения мягких пород, МЗ — мягких абразивных пород, MC — пород мягких с пропластками средней твёрдости, МСЗ — мягких абразивных пород с пропластками средней твёрдости, С — пород средней твёрдости, СЗ — абразивных пород средней твёрдости, CT — пород средней твёрдости с пропластками твёрдых. Породоразрушающим элементом (вооружением) шарошечных буровых долот служат фрезерованные зубья или запрессованные твердосплавные зубки и комбинации зубьев с зубками на поверхности шарошек. Для повышения износостойкости фрезерованных зубьев шарошек от абразивного износа их наплавляют твёрдым сплавом, состоящим из зёрен карбидов вольфрама. Для уменьшения износа долота по диаметру периферийные венцы долот типов С, CT и Т имеют Г- или Т-образную форму. Геометрическая форма и параметры зубьев (высота, длина, шаг, а также смещение осей шарошек) различны (уменьшаются от типа М к типу Т) и зависят от физических свойств разбуриваемых горных пород. Современное вооружение шарошек буровых долот выполняется из вставных твердосплавных зубков с призматическими (типы МЗ, СЗ, МСЗ и ТЗ) и сферическими (тип ТК) рабочими головками. Опора шарошечных буровых долот в процессе вращения шарошки обеспечивает передачу осевой нагрузки от бурильной колонны через цапфы и тела качения вооружению шарошки, находящемуся в контакте с горными породами забоя скважины. В опорах буровых долот в качестве радиальных используются подшипники роликовые, шариковые и скольжения, радиально-упорных — шариковые подшипники, упорных — подшипники скольжения. На рис. 2 показаны наиболее известные схемы опор, которые применяют в шарошечных буровых долотах. В каждой опоре имеется замковый шариковый подшипник, удерживающий шарошку на цапфе и воспринимающий осевую составляющую нагрузку на долото.

Число роликов и шариков в опоре шарошек и их размеры зависят от размера долота, схема опоры — от режима бурения. Долота, использующиеся для высокооборотного бурения (более 250 об/мин), имеют опору с телами качения без герметизации (серия 1АВ), для среднеоборотного бурения (до 250 об/мин) — опору по схеме ролик-шарик — скольжение — упорная пята без герметизации (серия 1АН) либо с герметизацией при помощи торцевой манжеты (серия 2АН). Долота для низкооборотного бурения (до 60 об/мин) имеют герметизированную маслонаполненную опору по схеме скольжение — шарик — скольжение — упорная пята с радиальной уплотняющей манжетой. В долотах с герметизированной маслонаполненной опорой в утолщённой части лапы имеется специальный резервуар со смазкой, в который вмонтирован эластичный мешок, изменяющий форму по мере увеличения давления при спуске долота в скважину и способствующий вытеснению смазки по смазочным каналам к трущимся элементам опоры. При этом уплотнительная манжета должна обеспечить герметичность опор со стороны торца шарошки. Это достигается жёсткостью торцевой манжеты и плотным прилеганием её к торцу шарошки.

Для подвода промывочной жидкости через долото к забою скважины в шарошечных буровых долотах имеются специальные промывочные или продувочные устройства. В зависимости от конструктивного выполнения выделяют шарошечные буровые долота с центральной, боковой промывкой, а также продувкой воздухом. Буровые долота с центральной промывкой имеют одно отверстие в центре долота либо 3 отверстия или щели в корпусе (промывочной плите), через которые промывочная жидкость направляется на шарошки в центральную часть скважины. В долотах с боковой промывкой (гидромониторные буровые долота, рис. 3, а) промывочная жидкость через сопла направляется между шарошками в периферийную зону забоя скважины.

В буровых долотах с продувкой воздухом (рис. 3, б), газом или воздушно-водяной смесью одна часть потока через центральное отверстие в корпусе долота подаётся на шарошки, другая — по специальным каналам в лапах и их цапфах поступает в полость опор шарошек для их охлаждения и очищения от бурового шлама. При бурении взрывных скважин в долотах с продувкой воздухом применяют обратные клапаны, которые обеспечивают немедленное закрытие центрального продувочного канала долота после прекращения подачи воздуха и тем самым не допускают засасывания частиц породы в полость корпуса долота над входом в продувочные каналы лап.

Лопастные буровые долота предназначены для бурения вращательным способом мягких и средней твёрдости пород.

Лопастные буровые долота (рис. 4, а, б, в) состоят из кованого корпуса с присоединительной резьбой, к которому привариваются 3 и более лопастей. У двухлопастного долота корпус и лопасти отштамповываются как одно целое. Для повышения износостойкости долот лопасти армируются твёрдым сплавом. Пластинки твёрдого сплава заплавляются на передней грани лопастей в специально профрезерованные пазы. Боковые (калибрующие стенку скважины) грани лопастей армируются цилиндрическими зубками (сплав ВК8-В), запрессовываемыми в просверленные отверстия. Промежутки между зубками наплавляются твёрдым сплавом. В СССР лопастные долота (ГОСТ 26-02-1282-75) с промывкой изготовляют с цилиндрическими отверстиями в корпусе (тип 2Л, диаметры 76-165,1 мм, скорость движения промывочной жидкости до 50 м/с) и сменными гидромониторными насадками в корпусе (тип ЗЛ, диаметры 120,6-469,9 мм, скорость промывочной жидкости не менее 90 м/с). Истирающе-режущие буровые долота (тип ЗИР) имеют диаметры 190,5-269,9 мм. Пикообразные буровые долота (тип П, диаметры 98,4-444,5 мм) изготовляют двух разновидностей: Ц — для разбуривания цементных пробок и металлических деталей низа обсадных колонн; R — для расширения ствола скважины. К лопастным относятся также буровые долота для ударно-канатного бурения. Для бурения без промывки скважины применяют шнековые долота (рис. 4, г).

Для вспомогательных работ (разбуривания цементных мостов, металла в скважине) выпускаются фрезерные буровые долота: тип ФР в виде плоскодонных фрезеров, нижняя рабочая поверхность которых оснащена твердосплавными зубками или пластинками, выступающими над корпусом буровых долот; тип ДФТС с расположением твердосплавных зубков по 3 спиралям, имеющим плавный переход от центрального канала долота на рабочую сферу.

Для бурения скважин с отбором керна применяют шарошечные и лопастные бурильные головки, которые изготовляют для специальных керноприёмных устройств со съёмным и несъёмным керноприёмниками. Колонковые долота со съёмным керноприёмником позволяют отбирать с забоя скважины керн без подъёма бурильной колонны.

Керноприёмник с керном извлекают из скважины шлипсом, спускаемым в бурильные трубы со специальныой лебёдки, а бурильную головку поднимают только после её износа вместе с колонной. При работе колонковыми долотами с несъёмным керноприёмником для выноса керна из скважины необходимо поднимать всю бурильную колонну; при этом часто головки оказываются неизношенными. Кернообразующие элементы долот передают на керн минимальные поперечные усилия, что снижает вероятность его разрушения; промывочные каналы в бурильных головках расположены так, что струя промывочного раствора минует керноприёмник.

Буровые долота и бурильные головки изготовляют из прочных и износостойких материалов, т.к. в процессе бурения на долото действуют осевые и ударные нагрузки, вращающий момент, а также давление и химическая активность промывочной жидкости. Для секций (лап) и шарошек буровых долот применяют хромникельмолибденовые, хромникелевые и никельмолибденовые стали. Выпускаются буровые долота и бурильные головки, оснащённые природными или синтетическими алмазами. Некоторые типы долот изготовляют из сталей электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов.

Совершенствование буровых долот осуществляется в направлении улучшения их конструкций: создания новых схем опор с герметизированными маслонаполненными опорами для низкооборотного и высокооборотного бурения; применения новых форм твёрдосплавных зубков; изыскания более износостойких материалов; повышения точности изготовления деталей и сборки буровых долот, а также применения более совершенных схем подвода промывочной жидкости к забою скважины.

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 забоюскважины), для колонкового бурения (разрушение породы по кольцу у стенок скважины с оставлением в еёцентральной части Керна) и для специальных целей (разбуривание цемента в колонне труб, расширениескважины 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 впромышленности: шарошечные, алмазные и лопастные.

Шарошечными Д. б. осуществляется свыше 90% объёма бурения на нефть и газ; эти Д. б. наиболеепроизводительны при бурении геологоразведочных (сплошным забоем) и взрывных скважин в крепкихпородах. Впервые Д. б. с коническими шарошками было изобретено в США (1909). Шарошечное Д. б. (иликолонковая бурильная головка) состоит из одной, двух, трёх и более конических, сферических илицилиндрических шарошек, смонтированных на подшипниках качения или скольжения или же их комбинациина цапфах секций Д. б. На наружной поверхности шарошки имеют породоразрушающие элементы —фрезерованные зубья или запрессованные (запаянные) твёрдосплавные зубки или комбинации зубьев изубков. Для повышения износостойкости фрезерованные зубья армируются твёрдым сплавом.Геометрическая форма и параметры породоразрушающих элементов (высота и длина зубьев, уголзаострения и притупления их вершин, частота расположения зубьев на каждом венце шарошек) дляразличных Д. б. различны и зависят от физических свойств горных пород. Зубья на конусах шарошек, какправило, имеют клиновидную форму; твёрдосплавные зубки — клиновидную или полусферическую рабочиеповерхности. В зависимости от конструкции корпуса, шарошечные Д. б. разделяются на секционные ицельнокорпусные. В секционных Д. б. корпус сваривается из отдельных (двух, трёх и четырёх) секций, нацапфах которых монтируются свободно вращающиеся шарошки. В цельнокорпусных Д. б. корпус литой, кнему привариваются лапы с шарошками. Для присоединения Д. б. к бурильной колонне у секционныхпредусмотрена наружная конусная резьба (ниппель), у корпусных — внутренняя конусная резьба (муфта).Секции (лапы) и шарошки Д. б. изготовляются из хромоникельмолибденовых, хромоникелевых иникельмолибденовых сталей. Шарошечные Д. б. в СССР нормализованы по типам и диаметрам (от 46 до 490мм) и изготовляются 14 типов для разбуривания мягких, средней твёрдости, твёрдых, крепких и оченькрепких пород. Самое широкое распространение имеют трёхшарошечные Д. б. В ограниченных объёмахприменяются вставные двух- и трёхшарошечные Д. б. для бурения скважин турбинным и роторнымспособами, позволяющие опускать новое и поднимать отработанное Д. б. внутри колонны бурильных труббез подъёма последних на поверхность, а также многошарошечные Д. б. для бурения скважин диаметрами346—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 порошкиобеспечивают хорошее удержание алмазов и позволяют получать матрицы различной твёрдости иизносостойкости. Матрица на основе вольфрама, его карбида и меди обеспечивает достаточную прочность,износостойкость и высокую теплопроводность матричного материала. Для изготовления Д. б. (бурильныхголовок) применяются технические алмазы массой 0,05—0,34 кар (на Д. б. диаметром 188 мм расходуется400—650 кар, или 2000—2500 зёрен алмазов). Алмазные Д. б. и бурильные головки в СССР изготовляютсядиаметрами 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 определённымсхемам и импрегнированные типа «ДИ» с примерно равномерным распределением мелких зёрен алмазов вматричном материале. Алмазные Д. б. целесообразно применять при больших (свыше 3000 м) глубинахскважин. Как правило, стойкость алмазного Д. б. в 20—30 раз превышает стойкость шарошечного. С 1967 вСССР широко применяются Д. б. типа «ИСМ», рабочие поверхности которых армированы вставками изсверхтвёрдого материала «Славутич» (верхняя часть вставок или 30% высоты — из «Славутича», нижняя —из твердосплавных порошков, спечённых методом порошковой металлургии). Вставки закрепляются пайкой врёбрах 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 исреднеабразивных пород.

Лопастное Д. б. (рис. 3) состоит из кованого корпуса, к которому привариваются три лопасти и более. Удвухлопастного долота корпус и лопасти отштамповываются как одно целое. Передние грани лопастейармируются твердосплавными пластинами прямоугольной формы и зерновым сплавом релит, а боковые —твёрдосплавными цилиндрическими зубками. Лопастные Д. б. применяются для разбуривания мягких исредней 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 случаевизготавливают Д. б. типа «РХ» («рыбий хвост»), являющиеся разновидностью двухлопастных Д. б. Клопастным относятся также Д. б. для ударно-канатного бурения. Для вспомогательных работ в СССРвыпускаются фрезерные Д. б. типа «ФР» в виде плоскодонных фрезеров, нижняя рабочая поверхностькоторых оснащена твердосплавными зубками или пластинками, выступающими над корпусом Д. б.

Эффективное бурение скважин обеспечивается своевременной очисткой забоя от выбуренных частицпороды и подъёмом их на поверхность, а также охлаждением рабочих элементов Д. б. Это осуществляетсяобычно продувкой (рис. 4, а) при бурении неглубоких (до 20 м) скважин, а при бурении глубоких исверхглубоких — промывкой. В шарошечных Д. б. применяется два вида промывки: по центральному каналу(рис. 4, б) и гидромониторная — между шарошками (рис. 4, в), а в больших корпусных Д. б. — ихкомбинация. Форма, сечение, расположение и количество промывочных каналов зависят от назначения,типа и размера Д. б. В гидромониторных шарошечных и лопастных Д. б. для увеличения передаваемой имигидравлической мощности применяются сменные минералокерамические или металлокерамическиенасадки различных диаметров, преобразующие перепад давлений на Д. б. в скоростной напор, повышающийэффективность разрушения породы.

Совершенствование Д. б. осуществляется в направлении улучшения их конструкций (гидромониторнаясистема очистки забоя скважины, создание новых опор скольжения и др.), применения новых материалов(высокопрочные твёрдые сплавы, стали электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов), оснащениярабочих элементов Д. б. алмазами, высокопрочными твёрдыми сплавами и сверхтвёрдыми материалами.

Рис. 1. Трёхшарошечное долото для сплошного бурения в очень крепких породах: 1 — наружнаяконусная присоединительная резьба (ниппель); 2 — секция (лапа) долота; 3 — каналы в лапе и цапфе дляпродувки опоры; 4 — цапфа лапы; 5 — твердосплавные зубки с полусферической рабочей частью; 6 —замковый палец; 7 — шарошки; 8 — подшипники качения; 9 — центральный канал для продувки забоя ишарошек.

Рис. 2. Долото, армированное вставками из сверхтвёрдого материала «Славутич».

Рис. 3. Лопастные долота; а — трёхлопастное; б — двухлопастное; в — типа «РХ»; г — истирающе-режущие типа «ИР»; д — фрезерное типа «ФР»; е — пикообразное.

Рис. 4. Системы очистки забоя скважины и охлаждения долота: а — продувкой сжатым воздухом (илипромывкой аэрированной жидкостью) через центральный канал и каналы в лапах; б — промывкой черезцентральный канал; в — боковой гидромониторной промывкой между шарошками.