Буры - это основные инструменты для бурения в горнодобывающей и нефтегазовой отраслях, напрямую определяющие эффективность бурения, затраты и безопасность эксплуатации. Различные геологические условия (такие как мягкие породы, твердые породы и плотные нефтегазовые формации) и цели бурения (такие как открытая добыча полезных ископаемых, глубокая добыча нефти и газа и геологическая разведка) предъявляют существенно разные требования к конструкции, материалу и характеристикам буров. В настоящее время основными бурами для горнодобывающей и нефтегазовой промышленности являются шарошечные долота, долота PDC, лопастные долота, алмазные долота и т. д. Среди них буры с карбидом вольфрама в качестве основного материала составляют более 90% сценариев применения среднего и высокого класса благодаря своей сверхвысокой твердости и износостойкости. В этой статье простым языком и с помощью наглядных таблиц представлены конструктивные особенности, область применения и основные преимущества различных буров, помогающие специалистам отрасли быстро определить подходящие сценарии для различных буров и повысить точность выбора.
1. Основная классификация: подробное описание распространенных буров для горнодобывающей и нефтегазовой промышленности
1.1 Шарошечное долото — «универсальный» бур с самым широким диапазоном применения
Шарошечное долото — наиболее часто используемый тип бура в горнодобывающей и нефтегазовой отраслях. Оно названо так из-за вращающихся конусов (обычно 3), установленных в нижней части бура. Поверхность конусов инкрустирована зубьями из твердого сплава карбида вольфрама, которые разрушают породу путем вращения и уплотнения конусов.
| Основные характеристики |
Подробное описание |
| Конструкция |
Состоит из конусов, опор, подшипников, сопел и других компонентов. Конусы могут вращаться на 360°, а зубья из карбида вольфрама расположены под определенными углами. |
| Принцип работы |
Во время бурения конусы вращаются вместе с буром, а зубья из карбида вольфрама разрушают породу путем уплотнения и удара. В то же время сопла подают буровой раствор для охлаждения поверхности зубьев и вымывания шлама. |
| Основной материал |
Зубья конусов: твердый сплав карбида вольфрама YG8/YG10 (твердость HRA≥90); корпус конуса: легированная сталь. |
| Области применения |
Добыча полезных ископаемых: вскрышные работы в карьерах, подземная добыча угля, бурение в месторождениях металлов (подходит для мягких и среднетвердых пород, таких как глина, песчаник и известняк);
Нефть и газ: бурение на поверхности и в средних слоях нефтяных и газовых скважин (подходит для обычных пород, таких как аргиллит и плотный песчаник). |
| Основные преимущества |
Высокая ударопрочность, адаптивность к сложным формациям, низкая частота отказов и увеличенный срок службы за счет замены зубьев из карбида вольфрама. |
| Ограничения |
Низкая эффективность бурения в твердых породах (например, гранит); подшипники подвержены износу при высокоскоростном вращении. |
1.2 Долото PDC (долото с поликристаллическими алмазными компактами) — «основной» бур для высокоэффективного бурения
Долото PDC — это высокоэффективный бур, который быстро стал популярным за последние 20 лет. Его поверхность инкрустирована поликристаллическими алмазными компактами (зубья PDC, с карбидом вольфрама в качестве подложки и алмазом в качестве режущего слоя). Это «режущий» бур без движущихся частей.
| Основные характеристики |
Подробное описание |
| Конструкция |
Корпус бура изготовлен из легированной стали, а рабочая поверхность инкрустирована несколькими зубьями PDC (от 3 до 20 зубьев в зависимости от модели). Оснащен соплами для подачи бурового раствора. |
| Принцип работы |
Во время бурения зубья PDC разрушают породу путем скользящего резания. Алмазный слой отвечает за резку, а подложка из карбида вольфрама обеспечивает поддержку и прочность. |
| Основной материал |
Зубья PDC: композитный материал алмаз + карбид вольфрама; корпус бура: легированная сталь; сопла: твердый сплав карбида вольфрама. |
| Области применения |
Добыча полезных ископаемых: бурение больших шахт, добыча метана угольных пластов (подходит для средне-твердых пород, таких как плотный песчаник и сланец);
Нефть и газ: высокоэффективное бурение сланцевого газа и скважин с плотной нефтью (подходит для непрерывных формаций без крупного гравия). |
| Основные преимущества |
Эффективность бурения в 2-5 раз выше, чем у шарошечных долот. Композитный материал карбид вольфрама + алмаз обладает чрезвычайно высокой износостойкостью и длительным сроком службы. |
| Ограничения |
Слабая ударопрочность; не подходит для сложных формаций с крупным гравием и развитыми трещинами, а зубья PDC подвержены сколам. |
1.3 Лопастное долото — «экономичный» бур для мягких пород
Лопастное долото — самый простой тип бура, в основном используемый для быстрого бурения в мягких породах. Оно названо так из-за режущих кромок в форме скребка в нижней части.
| Основные характеристики |
Подробное описание |
| Конструкция |
Состоит из корпуса бура, скребков и сопел. Скребки представляют собой длинные полосы, равномерно распределенные по окружности бура. |
| Принцип работы |
Во время бурения скребки вращаются, чтобы резать породу (аналогично «строганию дерева»), а буровой раствор вымывает шлам через сопла. |
| Основной материал |
Режущие кромки скребков инкрустированы полосами из твердого сплава карбида вольфрама (для повышения износостойкости); корпус бура изготовлен из углеродистой или легированной стали. |
| Области применения |
Добыча полезных ископаемых: бурение в мелкой глине и рыхлом песчанике (например, для водяных скважин и разведки небольших шахт);
Нефть и газ: бурение в мягких породах на поверхности нефтяных и газовых скважин (например, поверхностная глина и песчаные слои). |
| Основные преимущества |
Простая конструкция, низкая стоимость, высокая скорость бурения и удобное обслуживание (кромки из карбида вольфрама можно напрямую заменить). |
| Ограничения |
Подходит только для мягких пород; скребки подвержены износу и деформации в твердых породах или породах, содержащих гравий. |
1.4 Алмазное долото — «специализированный» бур для твердых пород
Алмазные долота специально разработаны для твердых пород и высокоточного бурения. Они делятся на долота с природными алмазами и долота с синтетическими алмазами. Основным режущим компонентом является алмаз, а подложка в основном изготавливается из карбида вольфрама.
| Основные характеристики |
Подробное описание |
| Конструкция |
Подложка бура представляет собой спеченное тело из карбида вольфрама, а поверхность инкрустирована частицами природного или синтетического алмаза. Некоторые модели оснащены каналами охлаждения. |
| Принцип работы |
Использование сверхвысокой твердости алмаза (твердость по Моосу 10) для резки и шлифовки твердых пород, подложка из карбида вольфрама обеспечивает общую прочность бура. |
| Основной материал |
Режущий слой: природный/синтетический алмаз; подложка: твердый сплав карбида вольфрама; соединительная часть: легированная сталь. |
| Области применения |
Добыча полезных ископаемых: бурение в твердых породах месторождений металлов (например, гранит и базальт), отбор керна при геологической разведке;
Нефть и газ: бурение в твердых породах сверхглубоких нефтяных и газовых скважин (например, кристаллические породы). |
| Основные преимущества |
Чрезвычайно высокая эффективность бурения в твердых породах; самая высокая износостойкость среди всех буров; высокая точность бурения (подходит для операций отбора керна). |
| Ограничения |
Высокая стоимость, слабая ударопрочность; не подходит для формаций, содержащих гравий или трещины, а алмазы подвержены выпадению. |
1.5 Керновое долото — «специальное» долото для геологической разведки
Керновые долота — это специальные буры, используемые для получения образцов горных пород из-под земли. Они имеют зарезервированный канал для отбора керна в конструкции, который может собирать образцы керна во время бурения для геологического анализа.
| Основные характеристики |
Подробное описание |
| Конструкция |
Центр бура представляет собой полый канал для отбора керна, а режущая кромка имеет кольцевую форму (инкрустирована карбидом вольфрама или алмазом). Оснащены каналы охлаждения и удаления шлама. |
| Принцип работы |
Кольцевая режущая кромка разрушает внешний круг породы, а керн удерживается в полом канале и вынимается вместе с буром. |
| Основной материал |
Режущая кромка: твердый сплав карбида вольфрама или алмаз; корпус бура: легированная сталь. |
| Области применения |
Добыча полезных ископаемых: отбор керна при геологической разведке месторождений металлов и неметаллических полезных ископаемых;
Нефть и газ: предварительное бурение для геологической разведки и отбора керна для анализа пластов нефтяных и газовых скважин. |
| Основные преимущества |
Может точно получать образцы керна; режущая кромка изготовлена из карбида вольфрама, обладает высокой износостойкостью и высокой целостностью керна. |
| Ограничения |
Более низкая эффективность бурения, чем у обычных буров; подходит только для операций отбора керна, а не для крупномасштабного бурения в горнодобывающей промышленности. |
2. Буры для горнодобывающей промышленности против буров для нефти и газа: сравнительная таблица различий в выборе
| Параметр сравнения |
Ключевые моменты при выборе бура для горнодобывающей промышленности |
Ключевые моменты при выборе бура для нефти и газа |
| Характеристики формации |
В основном трещиноватые и содержащие гравий формации; высокие требования к ударопрочности бура. |
В основном непрерывные формации; высокие требования к износостойкости и эффективности бурения бура. |
| Основные требования |
Адаптивность к сложной геологии, низкая частота отказов, низкая стоимость обслуживания (зубья из карбида вольфрама можно заменить на месте в некоторых случаях). |
Высокоэффективное бурение, длительный срок службы (снижение частоты спуско-подъемных операций), адаптация к условиям бурения под высоким давлением. |
| Основные типы |
Шарошечные долота (60% доли рынка), долота PDC (30% доли рынка), керновые долота (для разведки). |
Долота PDC (70% доли рынка), шарошечные долота (25% доли рынка), алмазные долота (для сверхглубоких скважин). |
| Требования к материалам |
Основное внимание уделяется прочности материалов из карбида вольфрама (ударопрочность), таких как YG15 (высокое содержание кобальта, высокая прочность). |
Основное внимание уделяется композитным материалам карбид вольфрама + алмаз (износостойкость + высокая эффективность), таким как зубья PDC и алмазные режущие слои. |
| Типичные спецификации |
Малый и средний диаметр (6-17½ дюймов), подходит для горнодобывающего оборудования. |
Средний и большой диаметр (8½-20 дюймов), подходит для буровых установок для нефти и газа. |
3. Краткое руководство по выбору: 3 шага для выбора подходящего бура
-
Проверьте твердость формации:
- Мягкие формации (глина, рыхлый песчаник) → Лопастные долота (экономичные) или шарошечные долота (стабильные);
- Средне-твердые формации (песчаник, известняк) → Шарошечные долота (универсальные) или долота PDC (высокоэффективные);
- Твердые породы (гранит, базальт) → Алмазные долота (специализированные) или долота PDC (подходят для непрерывных твердых формаций).
-
Уточните цель бурения:
- Крупномасштабная добыча полезных ископаемых (добыча полезных ископаемых, добыча нефти и газа) → Шарошечные долота (стабильные) или долота PDC (высокоэффективные);
- Отбор керна при геологической разведке → Керновые долота (специальные);
- Сверхглубокое, высокоточное бурение → Алмазные долота или высококлассные долота PDC.
-
Рассмотрите стоимость использования:
- Ограниченный бюджет, сложные условия работы → Шарошечные долота (низкая стоимость обслуживания, заменяемые зубья из карбида вольфрама);
- Стремление к эффективности, долгосрочная эксплуатация → Долота PDC (длительный срок службы, низкая совокупная стоимость);
- Специализированные операции в твердых породах → Алмазные долота (дорогие, но незаменимые).
4. Заключение: нет «лучшего» бура, есть только «наиболее подходящий» выбор
Суть выбора буров для горнодобывающей и нефтегазовой промышленности заключается в балансе между «характеристиками формации + требованиями к бурению + бюджетом»: шарошечные долота — это «стабильный выбор» для сложных формаций, долота PDC — «основная сила» для высокоэффективных операций, алмазные долота — «специализированный выбор» для твердых пород, а лопастные долота — «экономичный выбор» для мягких пород. Независимо от типа бура, материал из карбида вольфрама является ключевым для повышения износостойкости и срока службы. Как практикующему специалисту в области карбида вольфрама, рекомендуется сосредоточиться на марке материала из карбида вольфрама режущих компонентов (например, содержание кобальта и размер зерна) при рекомендации буров и точно сопоставлять их с отчетом о формации и эксплуатационными потребностями заказчика.
Если вам необходимо порекомендовать модели буров и конфигурации материалов из карбида вольфрама для конкретных сценариев (например, бурение в твердых породах на шахте или бурение сланцевого газа на нефтяном месторождении), пожалуйста, свяжитесь с нами для получения индивидуальных решений, которые помогут повысить эффективность бурения и снизить эксплуатационные расходы.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
Russian
