 |
Вопрос 9.Классификация породоразрушающих инструментов по различным признакам с краткой и общей характеристикой областей их применения.
|
|
|
|
Вопрос 9. Классификация породоразрушающих инструментов по различным признакам с краткой и общей характеристикой областей их применения.
Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен для разрушения горной породы на забое при бурении скважин.
По назначению:
· Для бурения сплошным забоем (Долота шарошечные, лопастные)
· Для бурения кольцевым забоем (Коронки твердосплавные / алмазные, бурголовки)
· Инструмент для других целей (Например расширители скважинные, фрезеры, калибраторы, центраторы и т. д. )
По принципу разрушения породы весь ПРИ делится на:
· Режуще-скалывающего действия
— Применяется для разбуривания вязких, пластичных и малоабразивных пород 1-5 категории твердости. (Долота с твердосплавными вставками, резцами, PDC элементами)
· Дробяще-скалывающего
— Применяется для разбуривания пород любой абразивности и твердости.
(шарошечные долота и бурголовки)
· Истирающе-режущего
— Применяется для бурения в породах средней твердости, а также при чередовании высокопластичных маловязких пород с породами средней твердости и даже твердыми. (Алмазные долота и бурголовки)
По конструктивному исполнению ПРИ:
• лопастной;
• шарошечный;
• секторный.
По материалу породоразрушающих элементов ПРИ :
1) со стальным вооружением;
2) с твердосплавным вооружением;
3) с алмазным вооружением;
4) с алмазно-твердосплавным вооружением.
По типу разрушения горных пород:
1) Мягкие (М, МС, С, СТ, Т)
2) Абразивные ( МВ, МСЗ, ТК, ОК)
Вопрос 10. Лопастные долота. Конструкция и геометрия рабочей поверхности.
Лопастные долота обеспечивают высокую механическую скорость в рыхлых, мягких и несцементированных породах. В таких породах проходки этими долотами за рейс достигают нескольких сотен метров, а в некоторых случаях даже 1500 - 2000 м. Но при этом в связи с неизбежной для таких больших интервалов глубин перемежаемостью пород (в том числе твердых и абразивных) часто наблюдается значительное уменьшение диаметра скважин. Это приводит к необходимости расширения и проработки скважины перед спуском очередного долота. Кроме того, при бурении необходимо прикладывать к долотам большой крутящий момент. Режущие элементы долот находятся в постоянном контакте с породой и поэтому более интенсивно изнашиваются по сравнению с шарошечными долотами.
|
|
|
Бурение лопастным долотом нередко сопряжено с опасностью значительного искривления ствола скважины, особенно если оно производится без применения центраторов, стабилизаторов и калибраторов. Это объясняется малой площадью контакта долота с забоем по сравнению с общей площадью поперечного сечения скважин, необходимостью передачи через него значительной осевой нагрузки, высокого крутящего момента, большой энергии, а также особенностями конструкции лопастного устройства.
| · Корпус 1 и лопасти 2. В верхней части корпуса нарезается присоединительная резьба 3 (в данном случае внутренняя муфтовая), а в нижней - просверливаются основные промывочные отверстия 4 без сопел для подачи бурового раствора на забой. Боковые калибрующие и другие рабочие поверхности лопастей обычно покрывают релитом 5 или чугуном 6. · В состав этого долота, кроме корпуса 1 и лопастей 2, входят сопло 7, уплотнительные кольца 3 для герметизации промывочного узла и зазора между соплом 7 и гнездом в корпусе долота, байонетная шайба 5 для удержания насадки, болт 8 со стопорной шайбой 9 для крепления байонетной шайбы, запрессованные почти вровень с поверхностью лопасти твердосплавные вставки (штыри) 4 и пластины 10. Присоединительная резьба 6 на верхней части корпуса 1 выполняется наружной, ниппельной на такой же конической присоединительной головке, как и у шарошечных долот. |
|
|
|
Трехлопастное долото
1- корпус; 2-лопасти; 3- твердосплавные штыри; 4 - сопло; 5, 8- байонетная и стопорная шайбы; 6- уплотнительное кольцо; 7-болт.
| Долото 6ИР |
Лопастные долота делятся на типы в соответствии с их назначением.
В настоящее время лопастные долота четырех указанных разновидностей принято относить к одному из четырех типов: М, МС, МСЗ или С. При этом долота разновидностей 2Л и ЗЛ разделяются на два типа: М - для бурения мягких пород (супеси, суглинки, несвязные грунты и т. п. ); МС - для разбуривания средне-мягких пород (мел, рыхлый мергель, глины, слабый известняк). В настоящее время выпускают лопастные долота диаметром от 76 до 445 мм.
Вопрос 11. Кинематика лопастных долот.
Поступательное движение характеризуется темпом углубления (δ, vt)
Вращательное движение характеризуется частотой вращения (ω, n)
Под действием силы Pz режущая кромка лопасти вдавливается в горную породу и далее, вращаясь вместе с корпусом долота вокруг его оси, срезает-скалывает слой породы толщиной δ. При этом каждая точка лопасти совершает винтовое движение с шагом mδ :
, где m – число лопастей, H0 – проходка за один оборот долота.
Сопротивление горных пород вдавливанию существенно больше, чем скалыванию, поэтому долото как бы зависает на центральной части забоя. По мере удаления от оси прямо пропорционально радиусу растет окружная скорость точек лопасти, обеспечивающая скалывающий эффект.
|
|
|
