ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
Скважина углубляется вследствие отделения частиц породы от массива в пределах забоя и последующего их удаления. При механических способах бурения диспергирование горной породы на забое происходит при непосредственном динамическом воздействии породоразрушающего инструмента. Посредством породоразрушающего инструмента в отдельных точках забоя на фоне существующего напряженного состояния создается концентрация напряжений. Если напряжение превосходит предел прочности горной породы в данном ее состоянии и при сложных условиях деформирования, то она разрушается. Процесс разрушения распространяется в горной породе на небольшую глубину, поэтому используют специальный термин «разрушение в приповерхностном слое».
Интенсивность концентрации напряжений зависит от размеров площади контакта, формы и состояния рабочего органа (индентора). Концентрации напряжений способствуют пористость и трещиноватость горных пород в ограниченном объеме, примыкающем непосредственно к поверхности забоя.
Специфические особенности процесса разрушения определяются в зависимости от механических свойств горных пород, в первую очередь от их прочности, твердости, пластичности, хрупкости и др.
По характеру превалирующего процесса разрушения горной породы весь породоразрушающий инструмент подразделяют на следующие классы: режущего и режуще-скалывающего действия, скалывающего и дробяще-скалывающего, дробящего и истирающего действия.
На конструкцию породоразрушающего инструмента помимо реализуемого способа разрушения горной породы большое влияние оказывает его назначение. По назначению породоразрушающий инструмент подразделяют на следующие группы:
— для бурения с отбором керна. При работе инструментом этой группы горная порода разрушается по кольцевому забою. В осевой части забоя формируется целик породы в виде колонки, который затем под названием «керн» извлекают на поверхность. В зависимости от конструктивных особенностей различают коронки и бурильные головки;
— для бурения без отбора керна. Разрушает горную породу по всему забою, предназначен для проходки ствола скважины. Инструмент, принадлежащий к этой группе, называют долотом;
— специального назначения, или долота специального назначения. Применяют для разбуривания цементных пробок в трубах, искривления скважин, разрушения попавших на забой посторонних металлических предметов, расширения ствола скважины и выполнения различных вспомогательных работ.
При разработке конструкции породоразрушающего инструмента стремятся достигнуть его высокой эффективности, долговечности и экономичности.