Породоразрушающий инструмент предназначен для концентрированной передачи энергии горной породе с целью ее разрушения. В машиностроении трудно найти аналогичный инструмент, условия работы которого были бы такими же жесткими, сложными и трудно контролируемыми, как для буровых долот.
Нормальные динамические и статические нагрузки, крутящий момент, продольные, поперечные и крутильные колебания приводят к тому, что элементы долот при бурении испытывают практически все виды напряжений, достигающих иногда предела текучести и прочности материала. Реализуемая механическая энергия при разрушении горной породы и в узлах трения долот практически полностью переходит в тепловую, в связи с чем тонкие поверхностные слои элементов вооружения и опоры разогреваются до 800— 1000 °С.
Для условий работы буровых долот также характерна абразивная и коррозионная активность окружающей среды (разрушаемая горная порода, буровой раствор со шламом и химическими реагентами, минерализованные пластовые воды), повышенные пластовые давления (до 100 МПа) и температура 150-250
Классификация буровых долот.
I - одношарошечные;
II - двухшарошечные;
III - трехшарошечные.
3.2 Долота следует изготовлять следующих типов:
М - со стальными зубьями для бурения мягких пород;
МЗ - с твердосплавными зубками для бурения мягких абразивных пород;
МС - со стальными зубьями для бурения мягких пород с пропластками средней твердости;
МСЗ - с твердосплавными зубками для бурения мягких абразивных пород с пропластками средней твердости;
С - со стальными зубьями для бурения пород средней твердости;
СЗ - с твердосплавными зубками для бурения абразивных пород средней твердости;
|
|
СТ - со стальными зубьями для бурения пород средней твердости с пропластками твердых;
Т - со стальными зубьями для бурения твердых пород;
ТЗ - с твердосплавными зубками для бурения твердых абразивных пород;
ТК - со стальными зубьями и твердосплавными зубками для бурения твердых пород с пропластками крепких;
ТКЗ - с твердосплавными зубками для бурения твердых абразивных пород с пропластками крепких;
К - с твердосплавными зубками для бурения крепких пород;
ОК - с твердосплавными зубками для бурения очень крепких пород.
3.3 По расположению и конструкции промывочных и продувных узлов (каналов) долота следует изготовлять с:
центральной промывкой - Ц;
боковой гидромониторной промывкой - Г;
комбинированной промывкой - ЦГ;
центральной продувкой - П;
боковой продувкой - ПГ.
Долото для бурения – инструмент, при помощи которого разрушается горная порода на забой и образуется скважина. Долота классифицируются следующим образом:
1. Долото режуще-скалывающего действия, разрушающее породу лопастями, наклоненными в сторону вращения долота. Предназначено для бурения мягких пород.
2. Долото дробяще-скалывающего действия, разрушающее породу зубьями или штырями, расположенными на шарошках, которые вращаются вокруг своей оси и вокруг оси долота. При вращении долота наряду с дробящим действием зубья шарошек, проскальзывая по забою скважины, скалывают и разрезают породу. Это повышает эффективность разрушения пород. Эти долота предназначены для разбуривания неабразивных и абразивных, средней твёрдости, твёрдых, крепких и очень крепких пород.
|
|
3. Долота режуще-стирающего действия, разрушающие породу алмазными зёрнами или твердосплавными штырями, расположенными в торцевой части долота или в кромках лопастей. С алмазными зёрнами или твёрдосплавными штырями применяют для бурения неабразивных пород средней твёрдости и твёрдых.
По назначению все долота классифицируются по трём классам:
1. Долото для сплошного бурения, разрушающее породу в одной плоскости или ступенчато.
2. Бурильные головки для колонкового бурения, разрушающие породу по периферии забоя.
3. Долота для специальных целей – клинообразные, зарезные, расширители, фрезы и т.д.
ДОЛОТА ЛОПАСТНЫЕ
Лопастное долото в качестве рабочего элемента имеет лопасти, которые изготовляют либо с корпусом, либо приваривают к корпусу (рис. 2.1).
Лопастные долота относятся к инструменту режущего или режуще-скалывающего действия. Они предназначены для бурения в породах мягких и отчасти средней твердости.
Рис.2.1. Лопастное долото: 1 - головка с присоединительной резьбой;2 - корпус; 3- лопасть;4-промывочное отверстие;5-твердосплавное покрытие;6 - режущая кромка;
Выпускаются двух- и трехлопастные долота: двухлопастные диаметрами от 76,0 до 165,1 мм и трехлопастные — от 120,6 до 469,9 мм. Для геологоразведочного бурения также предусмотрены лопастные долота диаметрами от 76 до 132 мм. Простейшим по конструкции является двухлопастное долото (см. рис. 2.1). Оно состоит из корпуса и двух лопастей, в головке корпуса имеется присоединительная резьба, а в нижней части ближе к лопасти расположены каналы для подачи промывочной жидкости к забою. У гидромониторных долот в каналах устанавливают насадки для формирования высокоскоростной струи промывочной жидкости.
|
|
На эффективность работы долота наиболее существенное влияние оказывают профиль лопасти долота и правильный подбор его конструкции по свойствам проходимых горных пород.
В профиле режущей части долота различают углы: Чем мягче порода, тем меньше угол резания, для мягких и вязких глинистых пород оптимальный угол резания примерно равен 70°, а для хрупких пород - 90°.
ШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА
Шарошечным долотом называется такой породоразрушающий инструмент, у которого основным рабочим органом является шарошка — стальная конусообразная деталь, свободно посаженная на ось и несущая на своей поверхности зубцы, штыри (рис. 2.3). Оно представляет собой своеобразный механизм, у которого вращение его корпуса преобразуется во вращательное движение шарошек вокруг их оси, в результате чего происходит поражение забоя зубцами, периодически вступающими с ним в контакт.
Долото может иметь от одной до трех и более шарошек. Наиболее распространены трехшарошечные долота; одно и двухшарошечные долота производят в ограниченном количестве. Одношарошечные долота предназначены для бурения твердых неабразивных пород на больших глубинах, двухшарошечные — в основном для бурения на небольших глубинах в мягких породах с пропластками пород средней твердости. 
Рис.2.2. Шарошечное долото: 1 - корпус с резьбовой головкой;2 - лапа с опорой; 3 - шарошка;
Каждая шарошка снабжена множеством резцов, которые располагаются венцами. Венцы соседних шарошек расположены таким образом, что позволяют разрушать породу по всей поверхности забоя. Применяют два способа оснащения шарошки зубцами: фрезерование зубцов из тела шарошки с последующей наплавкой зерненого твердого сплава (релита и т.п.) или установка твердосплавных штырей (резцов) в гнезда методом холодного прессования.
АЛМАЗНЫЕ ДОЛОТА
В настоящее время алмаз широко применяется в технике как режущий инструмент и высокоабразивный материал. Его абсолютная твердость в 150 раз превышает твердость кварца. Плотность алмазов колеблется в пределах 3100 — 3520 кг/м3. Масса алмазных зерен измеряется в каратах
Тип алмазного долота определяется формой торцовой части и конструкцией промывочных каналов. Форма рабочей поверхности алмазного долота зависит от условий бурения. По форме алмазные долота подразделяются на спиральные, радиальные, ступенчатые с торовидными выступами.
Рис.6.19.Алмазное долото: I - корпус; 2 матрица; 3 - алмазные зерна;
На изготовление алмазного долота диаметром 141,3 мм расходуется около 40 — 45 г алмазов, диаметром 188,9 мм — 65 — 80 г, диаметром 214,3 мм — 80 — 90 г, диаметром 267,5