ШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА

Шарошечные долота изготавливают с различным числом шарошек. В свою очередь, шарошки могут быть одно-, двух- и трехконусными со смещением или без смещения оси вращения относительно оси долота. Несмотря на их большое разнообразие, конструктивно шарошечные долота выполнены однотипно.

Шарошечное долото представляет сложный механизм. В процессе его изготовления обеспечивается выполнения 414 размеров. Размерные цепи долот состоят из 224 звеньев, геометрически связанных линейными и угловыми размерами, выполняемые по различным системам допусков и посадок. В зависимости от размеров долото изготавливают секционным или цельнокорпусным.

На рис. 5 показано секционное трехшарошочное долото с центральным промывочным каналом. Корпус секционного долота образуется при сварке лап 1, выполненных в виде отдельных секций. Корпус долота снабжен в верхней части ниппельной конической присоединительной резьбой. В нижней части лапа снабжена цапфой 3, на которой закреплена шарошка 7, свободно вращающаяся на роликовых 5 и шариковых 6 опорах.

Шариковая опора дополнительно выполняет функцию замка, так как шары предотвращают возможность осевого перемещения шарошки. Шары вводятся через специальный канал в цапфе, который впоследствии закладывается пальцем 2. Палец, в свою очередь, закрепляется от проворота штифтом 4, и его торец приваривается к лапе.

Рис. 5 Секционное трехшарошечное долото с центральной промывкой.

Цельнокорпусное шарошечное долото (рис. 6) имеет корпус 1, к которому приварены лапы 2. В нижней части корпуса размещается промывочная плита 3. Цельнокорпусные долота имеют присоединительную коническую резьбу муфтового типа. Конструкция остальных деталей цельнокорпусного долота аналогична элементам секционного долота.

Промывочные каналы шарошечных долот, направляющие жидкость на забой скважины между шарошками или по центру, могут иметь различные форму, расположение или количество в зависимости от назначения, типа и размера долота. Наибольшее распространение получили промывочные каналы двух типов: в виде одного отверстия, расположенного в центре; с центральным и боковыми каналами в каждой лапе.

Рис. 6 Корпусное трехшарошечное долото: 1 – корпус; 2 – лапа; 3 – промывочная плита; 4 – палец; 5 – фиксирующий штифт; 6 – ролик; 7 – шарик; 8 – шарошка

Интенсификация разрушения забоя долотом особенно в мягких породах может быть повышена за сет эффективного использования энергии струи промывочной жидкости. Для это цели в корпусе долота встраиваются профилированные насадки, при движении через которые поток промывочной жидкости приобретает большую скорость. Чем выше скорость истечения жидкости из насадки, тем больше гидромониторный эффект, скорость бурения и проходка на долото.

На рис. 7 показана конструкция трехшарошечного гидромониторного долото. В нижней части промывочного канала расположены сменные насадки 2, изготовленные из твердых сплавов или керамики. Наибольшее распространение получили насадки с коноидальным каналом, имеющим форму очертания сжатой струи для повышения коэффициента расхода. Насадки уплотняются с помощью круглых резиновых колец 1 и крепятся втулкой 3 или упорным пружинным кольцом 4.

Повышение эффективности гидромониторных шарошечных долот достигается за счет уменьшения расстояния от насадки до забоя. Наилучшие результаты получены при уменьшении расстояния до 20 мм. Благоприятным является также расположение оси насадки над некоторым углом (8 градусов) в сторону, противоположенную вращению долота.

Рис. 7 Долото с гидромониторной насадкой, а – промывочный канал с насадкой, закрепленной втулкой; б – промывочный канал со сменной насадкой

Для бурения пород различной твердости изготавливают трехшарошеные долота двух типов:

· Со смешенными осями цапф лап относительно оси долота;

· Без смещения осей цапф лап относительно оси долота.

Буровые долота со смещенными осями цапф лап относительно оси долота, кроме дробящего действия, производят скалывание породы за счет проскальзывания зубьев или штырей шарошек относительно забоя. Оси вращения шарошек могут быть смещены по направлению вращения долота или против него для увеличения скольжения. На рис. 8. а показано положительное смещение; на рис. 8. б – отрицательное.

Рис. 8 Схемы смещений осей шарошек в плане

Долота типа М (рис. 9. а) предназначены для бурения мягких несцементированных малоабразивных пород, поэтому они снабжены двух- или трехконусными самоочищающимися шарошками со смещенными в сторону вращения долота осями цапф относительно оси долота. Шарошки имеют крупные зубья большой высоты, длины и шага с малыми углами заострения.

Долота типа МС (рис. 9. а) применяются для бурения мягких, перемежающихся с более твердыми прослойками малоабразивных пород. Их шарошки двух- и трехконусные с самоочищающимися зубьями. Смещение осей шарошек у долот типа МС меньше, ем у долот типа М.

Долота типа С (рис. 9. б) используются для бурения малоабразивных пород средней твердости. Шарошки у долот типа С двух- и трехконусные, самоочищающиеся, со смещением осей цапф в сторону вращения долота. Зубья шарошек короче, с меньшим шагом и большими углами заострения, чем у долот типов М и МС.

Для бурения мягких и средних по твердости пород, но обладающих высокой абразивностью, применяют долота типов МЗ, МСЗ и СЗ. Вместо литых зубьев в шарошки запрессованы твердосплавные штыри с клиновидной рабочей поверхностью.

Буровые долота дробящего (ударного) действия типов СТ, Т, ТК и К изготавливаются без смещения осей цапф лап относительно оси долота. Пород разрушаются главным образом за счет динамического воздействия твердосплавных штырей и зубьев шарошки по забою скважины.

Долота типа СТ применяются для бурения плотных пород средней твердости и абразивности. Эти долота снабжены двух- и трехконусными шарошками, оси которых пересекаются в одной токе на оси вращения долота (рис. 9. в). Вооружение шарошек зубковое с малым шагом и большими углами заострения.

Рис. 9 Геометрические характеристики трехшарошечных долот различных типов

Поиск по сайту: