Sape pentru foraje 

La capatul coloanei de prajini se ataseaza sapa de foraj, diametrul acesteia fiind de fapt diametrul forat.

Categoria sape foraj reprezinta cea mai importanta categorie a sculelor de foraj. Aceasta realizeaza

efectiv gaura de sonda prin dislocarea rocii ca urmare a actiunii partii active-dantura conurilor.

Clasificareasapelor de foraj se poate face dupa mai multe criterii, toate sistemele de clasificare fiind

interdependente. Din spectrul larg de sape foraj cunoscute, astazi sunt folosite din ce in ce mai mult

sapele cu trei role si sapele cu diamante. Sapele cu trei role (conuri) sunt sapele de foraj cu cea mai

larga utilizare in etapa actuala. Principalele elemente constructive care concura la alcatuirea sapei sunt:

partea activa; lagarele conurilor; corpul sapei (format din cele trei falci); sistemul de spalare; sistemul de

etansare; elementul de legatura cu prajina de foraj.

In exploatarea sapelor de foraj s-a constatat ca elementele care se uzeaza cel mai repede si care

limiteaza durata de viata a sapei sunt partea activa (dintii si stifturile) precum si lagarele sapei. Scoaterea

din functiune a lagarelor se datoreaza uzurii de contact la care se adauuzura abraziva dupa deteriorarea

garniturii de etansare. Neetansarea sistemului de lagare ale sapei permite patrunderea fluidului de foraj in

lagare impreuna cu particulele abrazive pe care acesta le contine. Se adauga astfel, la uzura prin

oboseala superficiala de contact si uzura prin abraziune care, de cele mai multe ori, este hotaratoare in

scoaterea din functiune a sapei de foraj.

Sapa este cel mai important echipament de foraj.Există două tipuri de sape de foraj:

Sapa cu role - dispune de obicei  de trei role. Acestea din urmă sunt prevăzute cu dinţi sau inserţii şi sunt fabricate din oţel călit sau carbură de tungsten (sapa cu inserţii de carbură de tungsten). Roca este săpată printr-o acţiune percutantă.

Sapele tăietoare au fost iniţial impregnate cu diamante naturale.Erau utilizate pentru a fora prin strate geologice extrem de dure. Sapa PDC - Polycrystalline diamond compact (Sapa cu diamante policristaline) este un echipament mai recent. Principalele elemente tăietoare sunt acoperite cu diamante sintetice. Aceste sape au fost utilizate iniţial numai pentru formaţiuni foarte moi, dar noile sape PDC sunt adecvate pentru strate medii-dure.

Sapele se clasifica dupa 3 categorii si anume:

1. Sape de tip sfaramator si rozator – sapele cu insertii si sapele cu diamante.

2. Sape de tip sfaramator si aschietor – sapele cu role.

3. Sape de tip despicator si aschietor  – prin apasare se realizeaza despicarea, iar prin rotatie, aschierea - sapele cu lame.

 

Sunt 4 tipuri de sape care se folosesc pentru forare:

1. Sape cu insertii

2. Sape cu lame.

3. Sape cu diamante

4. Sape cu role

 

In continuare vom vorbi despre fiecare tip de lama in parte.

 

La sapele moderne spalarea este exterioara, orificiile de circulatie sunt plasate in exteriorul sapei, intre conuri, aproape de talpa. Orificiile sunt echipate cu duze speciale, iar fluidul de foraj iese sub forma de jet. (sape maxijet sau cu spalare exterioară joasa). 

Sape cu diamante sunt utilizate la roci cu duritati variabile, de la roci putin tari pana la roci extra-tari. Sunt foarte eficiente la rocile abrazive, in special la adancimi foarte mari, avand o mare rezistenta la uzura. Durata lor de utilizare este lunga, comparativ cu a altor tipuri de sape. Diamantele, sunt elementele active si sunt prinse intr-un suport realizat din aliaje dure sinterizate, de tipul carburii de wolfram in amestec cu lianti (cobalt, fier, cupru, nichel). Exista sape cu diamante insertate, la care granulele de diamant sunt fixate/implantate in matrice, sau sape cu diamante impregnate (granule de dimensiuni mici sunt distribuite in masa matricei). Sistemul de spalare al sapei permite circulatia fluidului de foraj in vederea evacuarii detritusului, precum si pentru curatirea si racirea suprafetelor active.

Sape cu role au elementele active sub forma unor proeminente numite dinti, care sunt plasati pe suprafata unor corpuri de rostogolire, numite rolele. Rotirea sapei in jurul axei sale determina rostogolirea rolelor. Contactul dintilor cu roca este periodic si limitat ca timp. Patrunderea dintilor în roca produce sfaramarea ei. Cand pe langa patrundere, dintii mai executa o miscare de translatie fata de talpa, dislocarea rocii se face prin sfaramare si aschiere. In acest caz rolele executa o miscare combinata, de rostogolire si translatie. 

 

Sapele cele mai folosite pentru saparea sondelor pentru petrol, gaze, sunt sapele cu trei role. Mai există sape cu o rolă, cu două role şi cu mai mult de trei role.

 

Sapa cu trei role e alcatuita din:

- dintii sapei sunt plasati pe suprafata activt sub forma de coroane circulare paralele. Exista sape cu dinti frezati si sape cu dinti insertati. Stifturile sunt confectionate din carburi sinterizate si sunt fixate prin presare in locasuri practicate in corpul rolelor.

- corpul sapei format din trei falci.

- conurile sapei care sunt purtatoarele dintilor.