Конструктивные особенности долот истирающего действия

Мы с вами уже знаем, что к долотам истирающего действия относятся алмазные и фрезерные долота для сплошного и колонкового бурения.

Как правило, алмазные долота применяются при бурении средних, твердых, средне- и малоабразивных пород на больших глубинах.

Эти долота выпускаются следующих размеров по диаметру: 140, 188, 212 и 267 мм. На выпуске таких долот в нашей стране специализируются два предприятия - ВНИИБТ и Московский комбинат твердых сплавов. Изготовление алмазных долот обусловлено техническими условиями ВНИИБТ.

Согласно этих условий, алмазные долота различаются по диаметру и конструкции. К конструктивным особенностям алмазных долот можно отнести геометрическую форму долота. Здесь возможны долота ступенчатые, радиальные, спиральные, ступенчатые с торовидными выступами и т. д.

Алмазные долота различаются (конструктивно) и по количеству слоев с алмазным вооружением( однослойные, двухслойные и т. д.).

Алмазные долота для сплошного бурения изготавливаются (выполняются) с муфтовым соединением с резьбой по ГОСТу 5286-58.

Вес таких долот колеблется от 19 до 92 кг, а вес алмазов в каратах от 192 до 653.

Как шифруются долота? Разберем для примера несколько типов долот.

Радиальное алмазное долото - ДР6С1 - диаметр 140 мм

- ДР9С1 - диаметр 214 мм

Д - долото, Р - радиальное, 6 - диаметр в дюймах, С - тип долота, 1 - модификация.

Радиальное долото с мелкими выступами:

ДР21СТ1, ДР212Т1 и т.д.

Ступенчатое алмазное долото - ДТ6С1, ДТ9С2 и т. д.

Ступенчатое долото с торовидными выступами - ДК212С2 и др.

Более подробно с этими долотами можно познакомиться, используя справочники по долотам.

Алмазные долота для отбора керна называются буровыми головками .

Алмазные буровые головки применяются в комплекте с турбодолотами типа КТД-4, которые обладают повышенным вращающим моментом и позволяют получать керн большого диаметра.

Тип долота, бурильной головки и др. Данные можно записать в виде таблицы:

Алмазные бурильные головки имеют следующие шифры и основные параметры:

Радиальные: КР187/48С1 - диам. 187, муфт. соед., вес - 35 кг, тип С.

КР211/60С1 - диам. 211, муфт. соед., вес - 41 кг, тип С.

КР212/80СТ1 - диам. 212, муфт. соед. , вес - 50 кг, тип СТ и ряд других.

Ступенчатые: КТ188/48С2 - диам. 188, муфт. соед., вес 37 кг, тип С.

КТ188/48Т1 - диам. - 188, муфт. соед., вес - 40 кг, тип - C.

Алмазные бурильные головки предназначены для бурения с отбором керна в мало - и среднеабразивных породах до средней твердости. Как правило, алмазные бурильные головки однослойные.

Для изготовления алмазных бурильных долот и головок используются естественные алмазы. Алмазные долота для сплошного бурения состоят из фасонной твердосплавной алмазонесущей головки (матрицы) и стального корпуса (см. 40 х).

Долговечность алмазных долот достигается за счет координированного расположения алмазов с целью получения одинаковой удельной работы разрушения на каждый алмаз. С этой целью алмазы располагаются таким образом, что позволяют осуществить перекрытие всего забоя, взаимозащиту и равномерность износа матрицы.

Алмазные долота отличаются друг от друга формой матрицы и системы промывки.

Алмазные долота имеют в центре коническое углубление, которое способствует получению на забое конического выступа. Этот выступ породы, в свою очередь, позволяет центрировать долото в скважине, тем самым исключая отклонение долота от (вертикали) заданного направления. Все алмазные долота представляют из себя цилиндр с закругленным торцом.

Рабочая часть долот радиального типа характеризуется большой контактной поверхностью.

Рабочая часть спиральных долот выполнена в виде спирали.

У ступенчатых долот режущие кромки расположены ступенчато. Ступенчатые поверхности на периферии плавно переходят в цилиндр, а в центре имеет обратный конус.

Алмазные бурильные головки по своей конструкции однотипны и отличаются, в основном, диаметром, схемой раскладки алмазов и промывочной системой. Алмазная бурильная головка состоит из стального корпуса с внутренней цилиндрической резьбой (муфта) и твердосплавной фигурной матрицей, имеющей каналы для промывочной жидкости, промывочные отверстия. Эта матрица несет алмазы, расположение которых осуществляется также, как и у долот для сплошного бурения.

Что же представляют фрезерные долота? Конструкция их похожа на алмазные долота, только рабочая часть у таких долот сферическая, а, непосредственно, рабочие элементы расположены по спирали и, как правило, армированы твердыми сплавами. У этих долот рабочие элементы могут быть сменными. К таким долотам относятся, например, долота ДФТС. Эти долота применяются для бурения в малоабразивных породах и для разбуривания цементных мостов. Долота типа ДФТС выпускаются различных диаметров (188, 140, 190, 214 и 243 мм). Присоединительная резьба в виде муфты выполнена по ГОСТу 5286-58. Расшифровка ДФТС - долото фрезерное твердосплавное и через тире диаметр в мм.

К долотам истирающего типа относятся также твердосплавные долота типа ИСМ, которые изготавливаются Киевским институтом сверхтвердых металлов (отсюда и расшифровка названия долот). При испытании долот типа ИСМ хорошие результаты были получены при бурении в горных породах средней твердости. Конструкция этих долот чем-то напоминает конструкцию алмазных долот. Эти долота имеют шесть радиально расположенных коротких лопастей.

Рабочие поверхности этих лопастей армированы твердосплавными штырями типа Славутич или зернистым твердым сплавом. Такое долото представляет из себя корпус с приваренными к нему лопастями. Присоединительная конусная резьба выполнена в виде муфты.

Следует отметить , что теоретические вопросы процесса истирания горных пород долотами истирающего типа изучены далеко недостаточно. Поэтому мы с вами ограничимся лишь физической картиной работы таких долот. Наилучший эффект при работе таких долот можно получить, исключив удары о забой и тем более частые удары, как это наблюдается при работе шарошечных долот.

Принцип истирания горной породы основан на ее постоянном контакте с истирающими элементами, в качестве которых применяются алмазы и твердые сплавы (т. е. истирание горной породы происходит в результате воздействия на горную породу истирающих элементов, обладающих значительно большей твердостью, чем разрушаемая среда.

Лекция №13