Буровые инструменты и их виды

Бурение скважин — дорогостоящий и сложный процесс, широко переменяющийся в геологической разведке, нефтегазовой, горнорудной промышленности. Объёмы выполнения работ связанных с бурением приобретают всё большие масштабы при различной сложности, часто глубина скважин достигает глубин в три — пять километров.Скважины пробурённые для исследовательских целей в изучении земных глубин достигают глубин свыше десяти километров, так проектная глубина Кольской скважины 15 километров!

Принцип действия механизма разрушения породы может быть различным, как и разнообразен и сам арсенал бурового инструмента. Это и буровые долота, буровые коронки, буры. Принято считать, что основным, наиболее востребованным видом бурового инструмента являются буровые долота. Являясь важнейшим элементом для проведения работ в нефтяной и газовой отраслях, которые являются важнейшей составляющей в экономическом расчете буровых проектов обусловленными их техническими характеристиками. В своей основе они подразделяются на одно, двух и трехшарошечные, а те в свою очередь подразделяются на обширную группу подвидов используемых для проведения буровых работ в различных условиях с максимальной степенью эффективности.

Буровые долота

Так в различных условиях применяются буровые долота: со стальными зубьями для бурения мягких пород, твердосплавными зубками для бурения мягких абразивных пород, для бурения мягких пород с пластами пород средней твёрдости используются буровые долота со стальными зубьями, с твердосплавными зубками для бурения мягких абразивных пород и пластами средней твёрдости, для бурения породы средней твёрдости применяются инструмент со стальными зубьями, также для преодоления пластов в результате бурения абразивных пород средней твёрдости применяются долота с твердосплавными зубьями. Существуют инструменты позволяющие добиваться большой эффективности при необходимости проведения бурения в твёрдых породах. Так существуют буровые долота со стальными зубьями для бурения твёрдых пород, твердосплавными зубками для бурения твёрдых абразивных пород, со стальными зубьями и твердосплавными зубками для бурения твёрдых пород с пластами крепких, с твердосплавными зубками для бурения твердых абразивных пород с пропластками крепких, твердосплавными зубками для бурения крепких и очень крепких пород.

Буровые коронки

Буровые коронки являются разновидностью бурового долота.  Наличие большого количества и типов твердосплавных коронок было обусловлено различием горных пород обладающих различной твёрдостью, абразивностью и различию в самой структуре этих пород. Конструктивно алмазный инструмент предназначенный для разрушения породы состоит из корпуса с присоединительной резьбой, матрицы или штабиков и резцов. Для очистки в матрице и корпусе предусмотрены специальные каналы. Резцами в таком инструменте используются как естественные так и искусственные алмазы и резцы выполненные из сверхтвёрдых материалов. Корпус как правило имеет вид короночного кольца или устройства цилиндрической формы с присоединительной резьбой, матрица — предназначена для размещения и закрепления алмазных резцов имеет специальную геометрическую форму присоединяется к короночному кольцу с помощью припайки или клея и при бурении по мере износа алмазных резцов должна обеспечивать их обнажение. Выполнение этой сложной задачи достигается только при условии равномерного и одновременного износа материала из которого выполнена сама матрица и алмазных зерен. Поэтому износоустойчивость матрицы должна соответствовать характеристикам проходимых пород. Эти параметры значительно влияют на эффективность работы. Современные матрицы различаются по параметрам твёрдости и износоустойчивости и делятся на несколько типов — очень мягкая, нормальная, твёрдая и очень твёрдая. Оценка матрицы по твёрдости является наиболее распространённой и доступной. Большое значение имеет и расположение и назначение алмазных зёрен выполняющих роль резцов. Они подразделяются на торцовые, объёмные и подрезные.

Торцовые алмазы

Торцовые алмазы располагаются по торцу породоразрушающего инструмента и служат для разрушения породы по плоскости.


Объёмные алмазы размещаются внутри тела матрицы, вступают в работу по мере износа торцовых алмазов и самой матрицы и в этом случае выполняют функции торцовых алмазов. Для изготовления такого оборудования используются алмазные хорошо огранённые зёрна, в которых допускаются незначительные дефекты, не выдвигаются повышенные требования по совершенству формы, допускаются овализованные и дробленые.

Подрезные алмазы

Подрезные алмазы калибруют стенки скважины и керн по всей глубине скважины, также служат для защиты породоразрушающего инструмента от бокового износа. К подрезным алмазам предъявляется повышенные требования. Используются зерна высококачественных алмазов большего размера чем объёмные.


Показателями алмазного инструмента служит общее количество алмазных зёрен в матрице, количество объёмных , торовых и подрезных резцов, расположением алмазных зёрен в матрице. Общее количество алмазных зёрен характеризуется суммой их массы выраженной в каратах.

Размещение алмазных зёрен в матрице

Размещение алмазных зёрен в матрице различно. Существует однослойный, многослойный и импрегнированный породоразрушающий инструмент.
Однослойный — имеет только один ряд торцовых алмазов.

У многослойного алмазы размещаются в некотором объёме рабочей части матрицы в нескольких параллельных слоях, таких слоев может быть пять — шесть.
У импрегнированных инструментов вся масса мелких алмазных зёрен равномерно распределена в некотором объёме рабочей части матрицы.

Говоря о буровом инструменте невозможно пропустить такой важный инструмент, как бурильные трубы. Выполняя различные функции — доставку в забой инструментов для проходки, передачи крутящего момента и осевой нагрузки. При бурении скважин в породах от седьмой до одиннадцатой категорий по буримости применяются пневматические ударники.


Следует отметить, что условия бурения определяют необходимую инструментальную базу, её тщательный подбор, по возможности индивидуальный для каждого вида бурения что в значительной степени влияет на результат и экономическую целесообразность выполняемых работ и при большом выборе оборудования, как отечественного так и импортного производства подчёркивает необходимость наличия высокопрофессионального персонала.