Классификация долот по характеру воздействия на породу

Схема 2

Режуще-скалывающие и истирающе-режущие долота разруша­ют породу скалыванием, резанием и истиранием при непрерывно- прерывистом контакте породоразрушающего элементов с породой, обеспечиваемым вращением долота и резцов в одной плоскости (не­прерывность контакта). Прерывистость их контакта связана с колеба­ниями инструмента и характером разрушения горной породы.

3.2. Долота для бурения сплошным забоем

Лопастные долота. Конструктивные особенности лопастного долота видны из рис. 3.1. В промывочных отверстиях устанавливаются иногда профилированные насадки расчетного диаметра, которые фор­мируют высокоскоростные (до 100 м/с) струи, направленные на задан­ные участок забоя, улучшая его очистку и способствуя более интен­сивному разрушению породы. Рабочие и калибрующие поверхности лопастей армируют зернистым (методом наплавки) и литым (методом пайки) карбидом вольфрама (твердым сплавом ВК8-В). Промежутки наплавляют твердым сплавом ТЗ (зернистым). На корпусе долота на­резается замковая присоединительная резьба.

Рис. 3.1. Двухлопастное долото 2Л: 1 - корпус; 2 - лопасть; 3 - штырь; 4 – пластина

Подобную конструкцию имеет двухлопастное долото, которое изготавливается цельнокованым. Двухлопастные долота выпускаются с наружными диаметрами 76 - 165,1 мм. Материал - сталь 40. Шифр, например. 2JI - 76. Трехлопастные - диаметрами 120,6 - 469,9. Шифр, например, ЗЛГ - 120,6 (Г - гидромониторное). Существуют и много­лопастные долота. Под действием осевого усилия лопасть внедряется в горную породу, а крутящий момент заставляет лопасть перемещаться относительно оси долота. При совместном их действии все точки ло­пастного долота (за исключением центральной) при бурении переме­щаются по пространственной спирали со скоростью, линейное значе­ние которой увеличивается с удалением от оси долота.

Рис. 3.1, а. Долото трехлопастное истирающе-режущее (долото ЗИР) 1 - корпус; 2 - лопасти; 3 - сопло; 4 - байонетная шайба; 5 - уплотнительное кольцо; 6 - винт; 7 - стопорная шайба; 8 - штыри (твердосплавные)

Горная порода разрушается резанием, скалыванием и истиранием при совместном действии нормальных и тангенциальных напряжений. Осевое и окружное усилия действуют на лопасть непрерывно. Однако ввиду различий в длине пути отдельных точек лопастей по радиусу и неодинаковой деформации породы ее разрушение в отдельных точках контакта долота с породой наступает разновременно, что приводит к прерывистости процесса, возникновению колебаний долота и инстру­мента, динамических нагрузок. При прочих равных условиях дина­мичность будет тем меньше, чем больше число лопастей у долота.

Отсюда следуют выводы:

- большая контактная поверхность позволяет бурить только в мягких породах;

- незначительное вооружение армированных рабочих поверхно­стей лопастей обусловливает быстрый износ и возможность бурения лишь в малоабразивных породах;

- непрерывно-прерывистый контакт вооружения с породой при высокой энергетической загрузке (бурение в твердых породах, при больших окружных скоростях) приводит к перегреву и интенсивному износу вооружения.

Поэтому лопастные долота эффективно применять при бурении мягких, высокопластичных горных пород с небольшими окружными скоростями (обычно при роторном бурении).

Пикобуры. Пикообразные долота выпускаются с обычной про­мывкой диаметрами от 98,4 до 444,5 мм двух типов: Ц - для разбуривания цементных пробок; Р - для расширения ствола скважины. На­пример, ПР - 445,5 - для расширения скважины (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Пикообразное долото (пикобур) типа Р 1 - корпус; 2 - лопасть; 3 - пластины; 4 - твердосплавные штыри

Истирающе - режущее долота (рис. 3.3).Выпускаются трехлопа­стные ЗИР от 190,5 до 269,9 мм с обычной и гидромониторной про­мывкой; шестилопастные 6ИР диаметрами от 76,0 - 269,9 мм с обыч­ной и гидромониторной промывкой. Например, ЗИРГ - 190.5 С.

Рис. 3.3.

Шестилопастное долото истирающе- режушего действия 6ИР с гидромониторной промывкой: