Породоразрушающий буровой инструмент. Схема разрушения горной породы инструментом режуще-скалывающего действия представлена на рисунке 2.1

Схема разрушения горной породы инструментом режуще-скалывающего действия представлена на рисунке 2.1. Лопасть или резец алмазно-твердосплавного долота перемещается по забою со скоростью V_q, срезает слой породы толщиной Щ при этом элемент лопасти вдавливается в горную породу осевой нагрузкой с силой Р и перемещаясь, срезает породу с силой Р _Q .

Рис 2.1 Схема разрушения горной породы инструментом режуще-скалывающего действия.

РС инструмент применяются для разбуривания очень мягких, мягких вязких, мягких с пропластками средней твердости пород. Это лопастные долота типа 2Л, ЗЛ, ЗЛГ, пикообразные долота, лопастные истирающе-режущие долота, рабочие кромки которых усилены твердосплавными вольфрамокобальтовыми пластинами. К этому классу следует отнести долота РДГ, армированные сверхтвердым композиционным материалом «Славутич».

Кроме того, лопастными долотами режуще-скалывающего действия являются алмазно-твердосплавные долота, выполненные в виде лопастей. Другие модификации алмазно-твердосплавных долот, имеют матричную основу породоразрушающих резцов.

Основным преимуществом лопастных долот перед другими типами ПБИ является то, что резание и скалывание во много раз эффективнее такой форму разрушения, как дробление (вдавливание), характерной для работы, например, шарошечных долот.

Кроме того, лопастные долота просты, не сложны в изготовлении. В них отсутствуют подшипники, а стоимость значительно меньше стоимости шарошечных, алмазных и других типов долот .

К этой группе лопастных долот, кроме РХ, следует отнести пикообразные, двухлопастные 2Л, трехлопастные ЗЛ и ЗЛГ, эллиптические и в определенной степени ступенчатые долота. Все они имеют одну общую конструктивную особенность в виде непрерывной рабочей кромки инструмента, находящейся в постоянном контакте с разрушаемой горной породой. Второй особенностью этой группы долот простота устройства и применение для их изготовления дешевых материалов и самых простых технологий.

Лопастные долота этой группы работают в режиме резания для разбуривания самых мягких пород, например, пластичных глин, песков, супесей, суглинков

Первым долотом для бурения на нефть и газ следует считать лопастное долото. Долото типа РХ (рыбий хвост) является прототипом современного двухлопастного долота. Оно состоит из пулевидного корпуса и двух лопастей. Известно две модификации долота РХ по конструкции промывочных отверстий:

- долото с верхней промывкой;

-долото с нижней промывкой.

Рисунок 2.2 - Общий вид и устройство двухлопастных долот Корпус 1 штампуется из стали марки 40 вместе с двумя лопастями 2. Присоединительная резьба может быть выполнена в виде ниппеля 3 или муфты. Промывочный узел включает осевую полость корпуса и два обычных промывочных узла 4, расположенных под углом 60 к тыльной грани лопасти. Боковые грани (периферийные ребра) армируются цилиндрическими вставными штырями 5 из твердого сплава ВК8-В. Промежутки между штырями наплавляются релитом. Передняя грань лопастей армируется или дробленными осколками вольфрамокобальтового сплава 6 (рисунок 2.2) или твердосплавными пластинами, как показано на передней грани трехлопастного долота (рисунок 2.3). Пластины укладываются в пазы и напаиваются чугунным припоем при помощи ацетиленокислородной горелки.

Трехлопастные долота типа ЗЛ и ЗЛГ применяют для проходки мягких пластичных пород без или с включением пропластков средней твердости (М и МС). Они изготавливаются с обычной системой промывки (ЗЛ) или с гидромониторной (ЗЛГ).

Трехлопастные долота более распространены, чем двухлопастные, так как имеют больший запас долговечность, а следовательно и большие проходки на долото. Они работают в стволе скважины более устойчиво, то есть имеют меньшую вероятность заклиниваний и лучше сохраняют направления ствола

долота ЗЛГ (рисунок 2.4) состоят из штампового корпуса 1 с присоединительной резьбой 10 типа ниппель и трех приваренных лопастей 2.

Рисунок 2.4 Трехлопастное долото.

Следует отметить то, что в конструкции лопастных долот последующих поколений угол резания принимается равным 85-90°, а в лопастных долотах, оснащенных алмазно-твердосплавными пластинами и резцами угол резания принят отрицательным.

Основной недостаток лопастных долот первого поколения это большая контактная площадь лопастей с горной породой. Например, для долот диаметром 243 мм контактная площадь при осевой нагрузке 3 тс у лопастных и шарошечных долот 2 составляет соответственно 235 и 186 мм Используемое для лопастных долот типа 2Л, ЗЛ и ЗЛГ твердосплавное армирование не соответствует по прочностным характеристикам этому условию. Следует также отметить то, что лопастные долота типа 2Л, ЗЛ и ЗЛГ вследствие большой моментоемкости применяются при роторном бурении.