Чем определяется тип долота
Типы буровых долот
Разная конструкция предполагает и разное назначение режущих элементов. В то же время, все типы буровых долот применяются для вращательного бурения; при необходимости ударного воздействия на породу стоит использовать другие разрушающие элементы.
Шнековые буровые долота
Лопастные шнековые долота применяются в качестве породоразрушающего инструмента при вращательном шнековом бурении.
Конструкцией этих инструментов предусмотрена возможность усиления одним из четырех видов наплавок твердого сплава:
В зависимости от назначения бурового долота, наплавки могут комбинироваться. Таким образом, достигается достаточная прочность для бурения пород до V категории по буримости включительно.
В ассортименте АО «Геомаш» присутствуют двух- и трехлопастные долота диаметром от 75 до 530 мм. Это позволяет подобрать подходящий инструмент для работы в разных условиях.
Соединение со шнековой колонной производится с помощью трехгранных или шестигранных соединений.
Лопастные буровые долота
Этот инструмент применяется при бурении скважин в породах до V категории по буримости с применением в качестве очистного агента промывочной жидкости или воздуха. Чаще остальных встречаются трехлопастные модели, которые обеспечивают высокую скорость проходки. Если приходится иметь дело с породами VI — V категории, то рекомендуется использовать долота с четырьмя или шестью лопастями.
Для снижения абразивного воздействия на конструкцию инструмента предусмотрены твердосплавные наплавки. Кроме того, для повышения длительности использования предусмотрена возможность оперативной замены режущих зубцов.
В линейке инструментов производства АО «Геомаш» представлены буровые долота лопастного типа с внешним диаметром от 112 до 295 мм. Также при выборе следует учитывать в виду диаметр соединения. В случае, если породоразрушающий инструмент и бурильная штанга имеют разную резьбу, то придется воспользоваться переходником или, если это невозможно, купить подходящее долото.
Шарошечные буровые долота
Данный инструмент применяется при бурении скальных пород до VIII категории по буримости.
Это возможно благодаря конструкции шарошечных долот. Использование механизма с двумя или тремя шарошками позволяет эффективно воздействовать на скальные породы, измельчая и дробя их. В качестве вооружения используются зубья или твердосплавные штыри.
Дополнительнгый фактор, увеличивающий эффективность инструментов этого типа — их масса. Так, модель III490 С-ЦВ весит 316 кг. В сочетании с массой буровой колонны это сильно увеличивает давление, оказываемое на породу, и повышает тем самым скорость и производительность бурения. С другой стороны, скорость работы в мягких породах у шарошечных долот, в среднем, в 2 — 3 раза ниже по сравнению с лопастными.
Взаимное расположение шарошек обеспечивает самоочистку инструмента. Однако продувка или промывка специальной жидкостью все же используется, поскольку из-за постоянного трения рабочие поверхности сильно нагреваются. Если их не охлаждать с помощью воды или воздуха, то срок службы инструмента сильно сократится.
Подробную информацию можно получить, обратившись по контактам ниже
Долото. Назначение, виды и выбор
В процессе черновой обработки деревянных и других поверхностей, а также для формирования различных углублений применяют долото.
Этот долбежный инструмент внешне напоминает стамеску, используется зачастую в столярном деле, однако, некоторые его виды применяются на буровых установках, подготавливающих газовые и нефтяные скважины.
Последние, собственно говоря, к классическим долотам почти никак не относятся, а название свое получили по «инерции» из-за того, что в ранний период развития техники бурения проходка скважин выполнялась ударным методом.
Долото назначение
В зависимости от принадлежности к какому-либо из видов, долото используется для выдалбливания гнезд, пазов и отверстий в различных материалах, грубой обработки их поверхностей, преимущественно с использованием ударных действий.
Буровой вид инструмента применяется для бурения скважин разного назначения, включая геологоразведочные, газовые, водяные и нефтяные.
Есть еще долота, которые используются в медицине при хирургических операциях и вскрытии.
С какими материалами можно работать долотом?
Классическими столярными долотами обрабатывают дерево.
Варианты, представляющие собой насадки для перфоратора, используют для работ по камню, например, граниту, бетону, мрамору.
Также есть долото по металлу, но такой инструмент чаще называют зубилом.
Буровыми вариантами работают с грунтами разной сложности, в том числе их применяют для разбуривания твердых пород.
Устройство, характеристики и принцип действия
Рукоять может иметь не сплошную конструкцию, когда из ее торца выступает тело основы, что обеспечивает надежную устойчивость к наносимым киянкой или молотком ударам.
Рабочая часть выполняется, как правило, в виде острой лопатки или пики, за исключением буровых моделей, где контактирующая с разбуриваемым материалом часть – это, по сути, бурильная головка.
Типы хвостовика
Долота для перфоратора или отбойного молотка оснащаются несколькими типами хвостовиков, соответствующих патрону инструмента:
Также инструменты могут оснащаться шестигранными хвостовиками для обычных трехкулачковых патронов.
Материал
Долота изготавливают из стали, в зависимости от вида инструмента применяют различные ее марки.
Так, например, для буровых вариантов применяются стали 15H3MA (зарубежный аналог AISI 4815H), 19 HMA (аналог AISI 8720), 14ХНЗМА (AISI 9115H), 55СМ5ФА (AISI S2).
Также используют вольфрамокобальтовые (победитовые) сплавы, иногда используют никель-оловянистая или бериллиевая бронза, покрытие из серебра, пропитка серебряно-марганцевыми сплавами.
Ручные варианты изготавливают из углеродистой инструментальной стали, а их ручка из древесины твердых пород.
В производстве оголовков на рукоять используют сталь и бронзу.
Размеры и вес
Диаметр буровых вариантов обычно находится в переделах от 76 до 660,4 мм, а вес составляет 1,9 – 670 кг.
Что касается ручных моделей, длина их рабочей части 110 – 180 мм, рукояти 120 – 140 мм, ширина и толщина полотна соответственно 6 – 25 мм и 4 – 8 мм.
Весят такие изделия в пределах 180 – 630 г.
Маркировка
Согласно ГОСТ, буровое долото должно иметь маркировку, где последовательно указывается его вид, диаметр в миллиметрах, тип инструмента (по типу породы), тип промывки/продувки, тип опорного подшипника, модификация завода и порядковый номер заводской модели.
При этом некоторые характеристики имеют конкретные буквенные сокращения и цифровые обозначения.
Маркировка вида долота:
Обозначение типа промывки или продувки (расположение каналов):
По типу опорного подшипника различают следующие категории изделий:
В зависимости от типа породы, на которую рассчитано долото, в соответствующей части маркировки располагается одно из приведенных буквенных обозначений:
Перечисленные выше данные взяты из ГОСТ 20692-2003.
Долото: виды и цена
Как известно, долото – общее название долбежного инструмента, к которому относятся ручные модели, специальные насадки для электроинструмента, а также варианты для буровых работ.
Последние кардинально отличаются как конструкцией, так и способом применения, формой рабочей части.
Ручные варианты, стоимость которых в среднем составляет 300 — 600 рублей, по способу применения делятся на два вида:
Плотницкое
Для выполнения грубой работы, включая подготовку пазов и срезку большого количества материала, например, при формировании стропильной системы перекрытия крыши.
Характерная черта такого инструмента – довольно широкое лезвие, обеспечивающее большой захват, и общая длина, превышающая 300 мм.
Визуально подобные модели сравнимы с миниатюрной лопаткой.
Столярное
То же, что и плотницкое, но принято считать, что столярное долото более узкое. Предназначено для выполнения тонкой работы, например, врезки дверных замков, в производстве деревянных оконных рам, мебели.
К ручному типу также относится соответствующий анатомический инструмент, использующийся в медицине для выполнения, например, имплантологических, хирургических операций.
Медицинское
Как плотницкое или столярное, обычно имеет плоскую поверхность выше ручки, по которой и осуществляются удары молоточком, но не всегда.
Можно выделить несколько основных групп такого инструмента:
Особенность ручных моделей заключается в том, что в их конструкции предусмотрена ручка, за которую инструмент удерживается в одной руке, а второй рукой выполняются удары по тыльной его стороне.
Тут необходимо соблюдать серьезные ограничения по амплитуде ударного воздействия, силе удара, что, соответственно, ограничивает и применение долота.
Если приводить в движение рабочую часть долота каким-либо «не ручным» способом, можно повысить общую эффективность работы.
Практически любой ручной инструмент имеет свой более производительный механический аналог с приводом, в данном случае это:
Электродолото
Сетевой инструмент, который используют для тонкой резьбы по дереву, по сути это стамеска с другим названием.
Электрическое долото состоит из центрального блока управления, педали регулировки оборотов и непосредственно наконечника с электродвигателем.
Некоторые модели конструируются для работы в зуботехнических лабораториях.
Стоимость в районе 3 – 5 тыс. рублей.
Пневмодолото
Обычно профессиональный пневмоинструмент, подключаемый к компрессорному оборудованию, внешне напоминает гайковерт.
Пневматическое долото применяют для выдалбливания гнезд, пазов, различных отверстий, рабочий ход чаще всего составляет около 10 мм.
Существуют специальные подвиды такого инструмента, созданные для выполнения конкретных задач.
Яркий пример – зуботехническое распаковочное долото, предназначенное для быстрой распаковки зуботехнических заготовок (для удаления гипса и паковочной массы).
Цена 3 – 12 тыс. рублей.
Гидравлическое
Еще один вид механического инструмента, приводимый в движение рабочей жидкостью, перегоняемой гидронасосом.
Пример – стержневое гидродолото, обладающее высокой мощностью и большими размерами, используется для выполнения разнообразных задач по установке заземляющих соединителей на различную глубину.
Фактически это ручной копер для забивания заземлителей.
Цена 150 – 200 тыс. рублей.
Рабочим элементом перечисленных выше видов становятся насадки, которые по отдельности также называются долотами, обычно идут в комплекте с самим инструментом, могут иметь специфический хвостовик, что делает их взаимонезаменяемыми.
Исключением становится гидродолото, так как вместо насадки оно напрямую воздействует на забиваемые заземлительные стержни.
Также существуют «разнокалиберные» насадки со стандартными хвостовиками, которые используются в качестве оснастки к такому ударному инструменту, как отбойный молоток или перфоратор.
Их стоимость обычно составляет 500 – 1000 рублей, в зависимости от размеров.
По форме рабочей части, воздействующей непосредственно на обрабатываемый материал, долото бывает:
По форме тела долото бывает:
Отдельно следует уделить внимание буровым долотам, которые еще называют орудиями горняка, так как используются, например, для бурения скважин в местах нахождения нефтяного, газового месторождений путем вращения.
По характеру воздействия на почву, которое приводит к ее разрушению, а также конструкции различают следующие виды инструмента:
Шарошечное долото
Бывает дробящим или дробяще-скалывающим.
Рабочими элементами выступают вращающиеся шарошки, представляющие собой фрезы с зубьями особой конфигурации. Наибольшего распространения получило трехшарошечное долото, как идеальный вариант для формирования круглых скважин.
Описанный выше инструмент оснащается каналами для промывки или продувки.
В зависимости от расположения этих каналов промывка бывает центральная, боковая и комбинированная, о чем упоминалось выше.
При бурении скважин нередко используют специальные варианты инструмента, например, зарезные, которые применяются для обеспечения срезки на необсаженном участке.
Также популярно шнековое долото, использующееся для бурения водяных скважин буровыми шнеками.
Стоимость такого бурильного инструмента может превышать 50 тыс. рублей.
В сельском хозяйстве также есть свои долота, но они не являются самостоятельным инструментом, а используются, как рабочие части соответствующих машин и оборудования.
Например, долото глубокорыхлителя заглубляется в почву, чем, собственно, выполняется ее разрыхление.
Лемешное долото
Часть лемеха плуга, предназначенное для его усиления и разрезания почвы.
Как выбирать долото?
При выборе долота для любых задач ориентироваться следует на три основных критерия:
Что нужно знать о долотах?
Ручные долота с деревянной ручкой имеют один серьезный недостаток – склонность к растрескиванию древесного волокна, несмотря на наличие защитного кольца.
При постоянных ударных воздействиях ручка легко может расколоться, а следом и поранить руку.
Потому эта зона инструмента требует постоянного внимания, а при появлении дефектов, вроде сколов или трещин на ручке, следует произвести замену последней, так как она неизбежно расколется в скором будущем.
Производители
Ручные долота изготавливает GROSS, Truper, MATRIX, VIRA и Narex.
Среди отечественных производителей следует указать Энкор, Зубр, Центроинструмент, Вихрь и Россия.
Что касается насадок на перфораторы, на рынке они представлены огромным количеством компаний, часть из которых производит еще и сам электроинструмент.
Это Bosch, Metabo, Makita, Hitachi и Dewalt.
Типы буровых долот и их назначение
5.1 Типы долот для сплошного бурения
Все долота для сплошного бурения подразделяются по воздействию на забой и по своему конструктивному исполнению. По характеру воздействия подразделяются на три группы:
долота лопастные (режущие и скалывающие породу )
долота шарошечные с почти цилиндрическими шарошками (скалывающие и дробящие породу )
долота с коническими шарошками (дробящие породу )
одно- ; двух- ; трех- ;четырехшарошечные
Применяются различного типа, размеров, моделей долота. При бурение скважин на территории РФ, широкое применение получили шарошечные долота. Ими ежегодно выполняются 90% всех работ на территории России и за рубежом. Наиболее распространен трехшарошечный вариант долота.
5.2 Шарошечные долота
Шарошечное бурение — способ бурения скважин с использованием шарошечного долота. Впервые было применено в США в 20-х годах 20-го века. В России этот способ бурения применятся с 30-х гг. 20 в. для бурения нефтяных и газовых скважин.
При шарошечном бурении горные породы разрушаются стальными или твердосплавными зубками шарошек, вращающимися на опорах бурового долота, которое, в свою очередь, вращается и прижимается с большим осевым усилием к забою.
Долото шарошечное — (англ. roller bit) породоразрушающий дробящий, дробяще-скалывающий инструмент карьерных станков вращательного бурения, с вооружением шарошки в виде фрезерованных на ней зубьев различной длины и конфигурации или впрессованных на нее штырей из твёрдого сплава — карбида вольфрама, применяемый для механического разрушения горной породы от мягкой до очень крепкой в процессе бурения скважины.
5.3 Лопастные долота
5.4 Фрезерные долота
Эти долота могут быть использованы не только для бурения скважины в присутствии металлического и твердосплавного скрапа, но и для разбуривания оставшихся на забое шарошек и других металлических предметов, бетонных и иных пробок.
Отличие ИСМ является в том, что их породоразрушающие элементы покрыты сверхтвердым материалом славутич. В зависимости от размера и конструкции долота ИСМ изготавливаются цельноковаными (с последующим фрезерованием лопастей ) либо с приваренными лопастями. Данные долота обладают более высокой износостойкостью и меньшей стоимостью, по сравнению с долотами оснащенными природными алмазами. Долота ИСМ выпускают трех разновидностей: режущего действия (режущие), торцовые (зарезные) и истирающие.
5.6 Алмазные долота
Какими бывают и как применяются буровые долота?
Существующие виды буровых долот можно разделить в зависимости от назначения, исполнения и разрушения породы. По назначению долота бывают сплошными (которые предназначены для разрушения скважины по периметру всего забоя), с отбором керна (центральная часть забоя оставляется, порода разрушается не до конца) и особых предназначений (фрезер, расширитель и т. д.). По исполнению существуют долота лопастного типа, шарошечного, ступенчатого, пикообразного.
Виды лопастных долот.
Буровые долота по воздействию делят на режуще-скалывающие, дробяще-скалывающие, режуще-истирающие. Первое название носит лопастное буровое долото, второе – шарошечное, третье – алмазное. Каждый из вышеперечисленных видов имеет свое применение и индивидуальные характеристики. Однако задача у них одна – пробурить скважину на необходимую глубину. Сделать долото своими руками почти невозможно, так как требуются детали, которые закрепляются на производственных предприятиях. Рекомендуется приобретать долота в комплекте с буровыми установками, чтобы обеспечить высокое качество работы.
Лопастные долота
Принцип работы такого приспособления основывается на скалывании и срезании горных пород. Буровое долото лопастного типа можно сделать своими руками. Для этого вам нужно придерживаться несложной схемы: свариваете мягкую сталь с наплавкой твердоплавкого типа режущих кромок. Второй вариант самодельного устройства: основная часть детали варится из мягкой стали, а вторая – из зубильных лезвий. Инструмента вам много не понадобится – нужен только сварочный аппарат. Однако если у вас нет опыта работы с подобным приспособлением, то лучше доверить дело специалисту.
Схема трехлопастного долота.
Лопастные долота используются для мягкой породы или рыхлой. У них достаточно преимуществ перед другими видами буровых устройств, но есть один недостаток: чем глубже проникает буровое долото в землю, тем больше уменьшается диаметр ствола.
Использование долота данного вида предусматривает обязательную обработку скважины. Лопастное оборудование режущего типа применяется для бурения скважин геологоразведочных на небольшие глубины. Долота рассматриваемого вида не годны к глубинам более 50 м, предназначены они исключительно для почвы мягкой породы.
Технические характеристики
Лопастные долота делятся на 2 типа: М и МС. Первый тип служит для бурильных работ по мягкому грунту, второй – для пород средней твердости.
Оборудование может быть с наличием калибрирующего сектора, опережающим лезвием или вогнутыми лопастями. Каждый из вариантов служит для определенных работ и имеет особенности расположения отверстий для промывки. Долота М типа обуславливаются наличием гидромониторных и струйных насадок.
Схема режущего долота ИСМ первой модификации.
Лопастное буровое долото состоит из двух частей: корпуса (который куется заранее) и дополнительной резьбы, которая представляет собой 3 лопасти (в отдельных случаях приваривается большее количество). Двухлопастное бурильное оборудование отличается неотъемлемой частью. Корпус и резьба свариваются друг с другом. Чтобы повысить качество и продлить срок службы такого долота, его покрывают (армируют) сплавом твердого типа. Схема действия примерно такая: на переднюю часть лопасти крепятся пластины твердого сплава (с помощью сварочного аппарата) на специальные пазы, заранее фрезерованные.
Цилиндрические зубцы армируются в боковые части долота. Они прессуются в проделанные отверстия. Твердый сплав наполняет свободные промежутки, образовавшиеся между зубцами.
Второй вид лопастного долота приспособлен для отбора керна и обуславливается наличием шарошечных и бурильных головок. Они делаются со съемным (несъемным) керноприемником. Изготавливаются эти детали специально для керноприемного оборудования. Благодаря колонковым долотам с таким керновым устройством, можно отбирать керн с забоя скважины без процесса поднятия колонны для бурения.
Конусообразная форма ребер позволяет смещаться разрушенной породе в центральную часть колонны. Элементы, которые разрушают породу, армируются различными формами в виде квадрата, многогранника или круга.
Схема колонкового долота.
Лопастные долота с отбором керна имеют коронки, задача которых заключается в бурении мягких пород (в составе могут быть твердые пропластки). Буровая коронка применяется для вращательного способа бурения с кольцевым забоем. Состоит из корпуса, матрицы и промывочного канала. Буровые коронки бывают алмазными и твердосплавными. Работоспособность оборудования зависит от качества коронок.
Оборудование этого типа устроено следующим образом: его торец конусообразной формы не допускает заклинивания грунта, а наружная часть имеет пазы. Особой деталью приспособления являются тороидальные канавки, которые располагаются на уступе внутренней стороны. Они способствуют переходу от нисходящего потока к восходящему (при условии, что имеется патрубок керноприемной трубы).
Долота малогабаритного размера с режущим элементом, предназначенным для процесса буровых работ с мягкой почвой или породы с прослойками. Бурильные работы производятся с помощью очистки забоя агентом для промывания или шнековым устройством. Таким образом, порода разрушается по принципу резания.
Чаще всего буровое оборудование используется для геологоразведочных скважин, а также с целью обустройства колодца. В зависимости от уровня сложности работы, долотом можно бурить до 15 часов без остановки. По сравнению с применением тяжелого оборудования нефтяного типа, это время минимальное (такое буровое устройство работает до 200 часов). Однако практичность и удобство процесса бурения легкими установками дает им преимущество.
Схема трехшарошечного долота.
Лопастные долота режущего вида способны бурить до момента загрязнения режущих кромок (твердосплавных резцов и крупнозернистого сплава). Это объясняется медленным процессом истирания в промежутке от периферийной области до центра бурильного оборудования. Центральная часть долота является основной частью всего устройства, она определяет качество работы, изнашивается меньше остальных. Однако ее повреждение или износ приостанавливает бурение скважины. Ее загрязнение или неполадки в работе ведут к резкому снижению удельной нагрузки на кромки, задача которых – резать и разрушать породу.
Алмазные долота
Функциональность данного инструмента зависит от прочности алмазных элементов (искусственных или натуральных). Размеры буровых долот с алмазными элементами на 2 мм меньше, чем шарошечные и лопастные аналоги. Преимуществом данного типа буровой головки является формирование забоя круглой формы. Недостаток — низкая скорость бурения и повышенные требования к промывке забоя во время работы.
Инженеры работают над усовершенствованием конструкции породоразрушающих элементов, повышением их функциональности и износостойкости. Разработки ведутся в направлении улучшения системы подвода промывочного раствора к забою буровой колонны, поиска новых форм зубьев и повышения точности сборки конструкции.
Бурильные работы шарошечным долотом
Этот вид долота обуславливается скалыванием и дроблением породы. Предназначено такое устройство для бурения скважин с целью добычи газа или нефти. Оборудование выглядит так: комбинация сложного типа с вращающимися зубьями разных размеров.
Используются долота шарошечного вида для бурильных работ всех уровней твердости породы. Благодаря этому универсальному свойству, имеют широкое применение. Своими руками сделать такую установку невозможно, рекомендуется приобрести.
Данное оборудование содержит инструмент вращательного бурения с наличием карьерных станков и шарошки, которая имеет зубья различной длины и конфигурации. В нее могут быть впрессованы штыри на основе твердого сплава. Карбид вольфрама (из которого сделаны зубья) способен разрушить любую горную породу, от самой мягкой до твердой.
Шарошечное долото используется для бурения:
Схема одношарошечного долота/
По технологии и конструкции это оборудование отличается сложностью изготовления. Они бывают одно- двух- трех- четырехшарошечное.
Особенности конструктивных параметров:
Данный тип оборудования применим к бурению геологоразведочных скважин и скважин для взрывания. Особенно необходим он для разрушения крепких пород. Изобретение долота с наличием шарошек конусной формы принадлежит США.
Бурильное долото шарошечного типа считается неотъемлемым элементом буровых работ. В России стал популярен благодаря быстрому и эффективному бурению скважин для нефти и газа.
С помощью шарошек, которые сделаны из твердой стали или сплава, разрушаются крепкие горные породы. Они вращаются, закрепленные на опорах долота, а вместе с ними вращается и само оборудование, прижимаясь при этом к забою.
Колонковая бурильная коронка может состоять из множества шарошек разной формы. Элементом породоразрушения являются зубки из сплавленной стали или фрезерованные зубья. Их комбинация способствует эффективному разрушению любой породы. Для повышения стойкости шарошек к всевозможным повреждениям, их заливают сплавом из карбида вольфрама. Форма и параметры этого оборудования (угол заострения, длина и расположение зубьев) зависит от свойств породы. Для бурильных работ применяются зубья с клиновидной формой на конусе.
Чтобы разрушить твердую породу, используются опоры в конструкции долота. Герметизация опор необходима для сложных работ.
Шарошечные долота бывают цельнокорпусной конструкции и секционной. Первый тип долот характерен свариванием лап с шарошками, второй – свариванием отдельно взятой секции.
Нефть, Газ и Энергетика
Наибольшее распространение в практике бурения нефтяных и газовых скважин получили шарошечные долота дробяще-скалывающего действия с твердосплавным или стальным вооружением. Конструкция трехшарошечного долота приведена на рис. 3.4.
Три лапы 3 сваривают между собой. На верхнем конце конструкции нарезана замковая присоединительная резьба. Каждая лапа в нижней части завершается цапфой 5, на которой проточены беговые дорожки под шарики и ролики.
На цапфе через систему подшипников 6 устанавливается шарошка 4 с беговыми дорожками. Тело шарошки оснащено фрезерованными стальными зубьями 7, размещенными по венцам. На торце со стороны присоединительной резьбы выбиваются шифр долота, его порядковый номер, год изготовления.
Шарошечные долота изготавливают как с центральной, так и с боковой системой промывки (рис. 3.5.). На лапах долота с боковой гидромониторной системой промывки выполнены специальные утолщения – приливы 2 с промывочными каналами и гнездами для установки гидромониторных насадок (сечение А-А).
При центральной промывке забоя лучше очищаются от шлама центр забоя и вершины шарошек, шлам беспрепятственно выносится в наддолотную зону. Однако при высокой скорости углубки забоя трудно подвести к долоту необходимую гидравлическую мощность, требуемую для качественной очистки забоя (перепад давления на долотах с центральной промывкой не превышает 0,5-1,5 МПа).
Боковая гидромониторная промывка обеспечивает лучшую очистку наиболее зашламованной периферийной части забоя, позволяет подвести к долоту большую гидравлическую мощность (перепад давления на долотах с гидромониторной промывкой достигает 5-15 МПа). Однако мощные струи бурового раствора, выходящие из гидромониторных насадок экранируют транспортирование шлама через проемы между секциями долота, поэтому часть шлама циркулирует некоторое время в зоне действия шарошек и переизмельчается, а часть – транспортируется в зазорах между стенкой скважины и спинками лап. Поэтому зачастую переходят на ассиметричную систему промывки, заглушая одну или две гидромониторные насадки для повышения пропускной способности основных транспортных каналов долота.
Беговые дорожки цапфы и шарошки и тела качения без сепараторов составляют опору шарошки. Помимо подшипников качения опора может включать подшипники скольжения (антифрикционные втулки) и торцевую пяту (антифрикционный диск). Полость опоры заполняется консистентной смазкой.
Опоры шарошек – наиболее ответственные узлы шарошечного долота, стойкость которых чаще всего определяет долговечность долота в целом. Опоры воспринимают радиальные и осевые нагрузки (по отношению к цапфе).
Опоры шарошек в зависимости от типоразмера долот конструируются из различных сочетаний шариковых и роликовых подшипников качения и подшипников скольжения.
Шариковые подшипники легче разместить в ограниченных размерах шарошки, они слабо реагируют на возможные перекосы осей шарошек и цапф. Однако из-за проскальзывания шариков по боковым дорожкам эти подшипники быстро нагреваются и требуют интенсивного охлаждения.
Роликовые подшипники могут воспринимать большую, чем шариковые подшипники нагрузку, но труднее вписываются в ограниченные размеры шарошек. Они весьма чувствительны к перекосам осей шарошек и цапф и при износе роликов нередко шарошки заклиниваются на цапфах.
Подшипники скольжения способны воспринимать наибольшие нагрузки. Однако эффективны они только при невысоких частотах вращения долота, когда трущиеся поверхности шарошек и цапф и соседних подшипников качения сильно не нагреваются.
В каждой системе опор обязательно имеется один шариковый подшипник, называемый замковым радиально-упорным подшипником двухстороннего действия. Он удерживает шарошку на цапфе и воспринимает усилия, направленные вдоль и перпендикулярно к оси цапфы. Устанавливается этот подшипник в последнюю очередь, через цилиндрический канал в цапфе, затем в этот канал вставляется стержень (палец) и его наружная часть приваривается к телу цапфы.
Подшипники шарошек в процессе бурения смазываются и охлаждаются буровым раствором, проникающим к ним по зазору между основанием шарошки и упорной поверхностью в цапфе. Поэтому в буровой раствор добавляются специальные реагенты, улучшающие его смазочные свойства.
При бурении с продувкой скважины воздухом условия работы опор шарошек значительно ухудшаются вследствие недостаточного теплоотвода от трущихся деталей подшипников. Поэтому в долотах, предназначенных для бурения с продувкой воздухом, часть воздуха по специальным каналам в лапах и цапфах направляется непосредственно в опоры шарошек.
В последние годы все большее применение находят долота с герметизированной маслонаполненной опорой (рис. 3.6.
), у которых специальная смазка поступает к подшипникам из эластичного баллона по имеющемуся в лапе и цапфе каналу.
Проникновению бурового раствора в полость такой опоры и утечке смазки препятствует жесткая уплотнительная манжета. Долговечность таких долот при ограниченной частоте оборотов на порядок и более превосходит долговечность долот с открытой опорой.
Для бурения скважин в абразивных породах различной твердости с целью повышения долговечности вооружения шарошки оснащают вставными твердосплавными зубками (штырями). Такие долота часто называют штыревыми.
Вставные зубки закрепляются в теле шарошки методом прессования. Для бурения в малоабразивных породах, в теле стальной шарошки фрезеруются призматические зубья, поверхность которых упрочняется термохимической обработкой.
По ГОСТ 20692 «Долота шарошечные» предусматривается выпуск долот диаметром 76-508 мм. трех разновидностей: одно- двух- и трехшарошечных. Наибольший объем бурения нефтяных и газовых скважин в Западной Сибири приходится на трехшарошечные долота диаметрами 190,5; 215,9; 269,9; 295,3 мм.
Типы и область применения шарошечных долот приведены в табл. 3.1.
Типы трехшарошечных долот и их назначение
Рекомендуемые области применения долот
Самые мягкие, несцементированные, пластичные (наносы, мягкие и вязкие глины, сланцы, мягкие известняки)
Мягкие, слабосцементированные, абразивные (песчаники, мергели)
Мягкие, неабразивные, с пропластками пород средней твердости (мел с пропластками слабосцементированных песчаников, каменная соль с пропластками ангидритов, глинистые сланцы)
Мягкие, слабосцементированные, абразивные, с пропластками пород средней твердости (песчаноглинистые сланцы, плотные глины с пропластками песчаников)
Пластичные и хрупкопластичные неабразивные, средней твердости (плотные глины, глинистые сланцы, известняки средней твердости
Абразивные, средней твердости
(песчаники, песчанистые сланцы)
Хрупкопластичные, средней твердости, с пропластками твердых пород (песчаники с пропластками гипса, известняки с пропластками гипса, ангидриты)
Твердые, неабразивные (твердые известняки, доломиты, доломитизированные известняки)
Твердые, абразивные (окварцованные известняки и доломиты)
Твердые, с пропластками крепких (твердые известняки с пропластками мелкокристаллических известняков и доломитов)
Абразивные, твердые, с пропластками крепких (окремнелые аргиллиты, твердые известняки и доломиты, мелкозернистые сильносцементированные песчаники)
Крепкие, абразивные (окремнелые мелкокристаллические известняки, доломиты, кварциты)
Очень крепкие, абразивные (граниты, квациты, диабазы)
По материалу вооружения шарошечные долота делятся на два класса:
1 класс – долота с фрезерованным стальным вооружением для бурения малоабразивных пород (М, МС, С, СТ, Т, ТК);
2 класс – долота со вставным твердосплавным вооружением для бурения абразивных пород (МЗ, МСЗ, СЗ, ТЗ, ТКЗ, К, ОК)
В настоящее время долота типа СТ и ТК не выпускаются.
По расположению и конструкции промывочных или продувочных каналов шарошечные долота делятся:
— с центральной промывкой (Ц);
— с боковой гидромониторной промывкой (Г);
— с центральной продувкой (П);
— с боковой продувкой (ПГ).
Долота для высокооборотного бурения (частота оборотов долота более 400 в минуту) изготовляют с опорами на подшипниках качения (В).
Долота для низкооборотного бурения (частота оборотов долота 100- 400 в минуту) изготовляют с опорами на подшипниках качения и одном подшипнике скольжения (Н).
Долота для бурения на пониженных частотах (частота оборотов долота
не более 100 в минуту) изготовляют с опорами на двух и более подшипниках скольжения и подшипниках качения (А).
Выпускаются долота с открытой опорой и с уплотнительными манжетами и резервуарами для смазки (У).
Условное обозначение (шифр) долота: III – 215,9 С-ГНУ 2354,
где III – трехшарошечное ;
215,9 – номинальный диаметр долота, мм;
С – тип долота (для бурения пород средней твердости);
Г – боковая гидромониторная промывка;
Н – опора для низкооборотного бурения на одном подшипнике скольжения;
У – опора маслонаполненная с уплотнительной манжетой;
2354 – заводской номер долота.
В маркировке трехшарошечных долот и долот с центральной промывкой цифра III и буква Ц не указывается.