Буровой инструмент

БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ, приспособления и механизмы, применяемые при бурении шпуров и скважин. Буровой инструмент подразделяется на технологический, вспомогательный, аварийный и специальный. Конструктивные особенности и номенклатура бурового инструмента зависят от области применения (бурение горнотехнических, геологоразведочных, нефтяных или газовых скважин), способа и диаметра бурения.

Технологический буровой инструмент применяют для производства работ, связанных непосредственно с процессом бурения скважин. К нему, в первую очередь, относится породоразрушающий буровой инструмент (ПБИ), выполняющий в процессе бурения скважины одну из основных функций - разрушение породы. Кроме того, ПБИ применяют для проведения специальных работ (например, разбуривания железобетонных мостов, металлических башмаков, остатков труб и т.п.). ПБИ по назначению разделяют на буровые долота - при бурении сплошным забоем; на буровые коронки (бурильные головки) - при бурении геологоразведочных скважин кольцевым забоем с отбором керна, а также при бурении взрывных скважин и шпуров; на инструмент специального назначения (зарезные и фрезерные долота, расширители, калибраторы и др.).

При бурении на нефть или газ (более 90% общего объёма бурения), а также при бурении в горнорудной промышленности наиболее распространённым ПБИ является шарошечное долото. Шарошечное долото (или бурильная головка при колонковом бурении) состоит из шарошек (стальной цилиндр или конус, имеющий зубья или армированный цилиндрическими штырями), смонтированных на подшипниках качения или скольжения (рисунок). Шарошечные долота выпускают одно-, двух- и трёхшарошечными различных типов в соответствии с твёрдостью разбуриваемых пород, заданной скоростью вращения долота и тому подобное. Стоимость затрат на производство шарошечных долот при бурении взрывных скважин на железорудных карьерах составляет 30-40% общих затрат на бурение.

Для повышения эффективности разрушения прочных и абразивных пород (особенно при глубине скважины более 2000 м) используется алмазный буровой инструмент. Технико-экономический эффект от применения алмазных долот получается за счёт большей стойкости (ресурса) долота и, следовательно, сокращения времени на спускоподъёмные операции. При вращательном бурении используются также долота режущего типа, а при ударно-вращательном - лезвийные и штыревые долота. Буровые коронки всех типов состоят из стального корпуса и режущих элементов и подразделяются на коронки, армированные твёрдым сплавом (твердосплавные коронки), и коронки, армированные природными или синтетическими алмазами (алмазные коронки). Алмазные коронки обеспечивают наиболее благоприятный режим разрушения горной породы резанием с незначительной динамикой (вибрацией), что создаёт необходимые условия для сохранения керна неповреждённым.

К технологическому буровому инструменту также относится инструмент, предназначенный для механической и гидравлической связи ПБИ с наземным буровым оборудованием, спускоподъёмных операций, замены ПБИ и обеспечения его работы на забое. При бурении скважин на нефть и газ - это ведущие, утяжелённые бурильные трубы, центраторы и другие элементы бурильной колонны; при бурении геологоразведочных скважин - колонковые трубы для размещения керна и устройств отрыва керна от забоя; при бурении взрывных шпуров или скважин - буровой став, состоящий из одной или нескольких буровых штанг. В геологоразведочном бурении набор технологических инструментов, соединённых в определённой последовательности, называют буровым снарядом.

Вспомогательный буровой инструмент (ключи и другие приспособления) предназначен для сборки и разборки буровых колонн (бурового става), а также подъёма, спуска и удержания на весу элементов бурильной колонны, штанг и обсадных труб.

Аварийный буровой инструмент (метчики, колокола, труборезы и др.) применяют при возникновении осложнений в процессе бурения скважин. Метчики предназначены для ликвидации обрывов бурильных, колонковых и обсадных труб. Колокол служит для извлечения оборванных бурильных труб из скважины захватом их за муфту, замковое соединение или за гладкую часть буровой трубы. Гидравлические труборезы применяют для разрезания прихваченных в скважине обсадных (колонковых), а также бурильных труб при их извлечении отдельными частями.

Специальный буровой инструмент служит для ориентации технологического инструмента в скважине с целью осуществления её бурения в заданном направлении и включает в себя отклонители различных конструкций и средства ориентировки скважины.

С. Д. Викторов, А. Н. Кочанов.