Шарошечные долота

Конструкция современного трехшарошечного долота секционного исполнения с центральной промывкой с твердоспла­вным сооружением показана на рис. 1. Каждая секция долота включает лапу 1,на цапфе 2 которой на подшипниках 3, 4 установлена шарошка 5, имеющая зубча­тые венцы с элементами вооружения 6. На верхнем конце сваренных между собой секций нарезается присоединительная резьба 7. Отверстие, через которое со­бирается двухрядный подшипник 3, закрывается пальцем 8.

Кроме названных основных элементов, шарошечное долото имеет также систему промывки и систему смазки.

Шарошечные долота изготовляют как с центральной, так и с боковой системой промывки. При боковой системе промывки жид­кость через специальные отверстия направляется на периферийную часть забоя под шарошку. Если отверстия оснащены насадками, то система промывки называется гидромониторной.

Подшипники опоры долоте, показанного на рис. I, смазыва­ются и охлаждаются промывочной жидкостью. Изготовляют также до­лота с герметизированными маслонаполненными опорами и с авто­номной системой принудительной подачи смазки.

Вооружение и классификация шарошечных долот

Шарошечные долота изготовляют по ГОСТ 20692 -75 и ТУ 26-02-844-79 диаметром от 59 до 490 мм яз высококачественных ле­гированных сталей. Они имеет вооружение в виде фрезерованных стальных или запрессованных в отверстия твердосплавных зубков. Имеется также долота с комбинированным стальным и твердосплав­ным вооружением. Стальное вооружение выполняется в виде притупленных клиньев различного исполнения (рис. 2 а. б, в, г).

В пределах венцов фре­зерованные зубья ха­рактеризуются высотой h, длиной L , притупле­нием t, углом при вершине α. и межзубцовым расстоянием (шагом) z. Твердо­сплавное вооружение (рис. 3) изготовляет­ся в виде клиновидных (а, г), сферических (в) в цилиндрических (б) зубков из твердого сплава. Зубки характеризуются диаметром d , высотой Н, радиусом сферы Rс, притуплением t и другими параметрами.

Рисунок – 3 Твердосплавное вооружение

Выбор типа и вида вооружения для оснащения шарошек долота в основном определяется свойствами разбуриваемых пород.

Шарошки современных долот выполняются многоконусными. Один из конусов обычно несет вооружение, калибрующее стенки скважины, и называется обратным.

Краткая характеристика вооружения всех типов долот и описа­ние разбуриваемых ими пород приведено в таб. 1.

Таб. 1

Параметры элементов вооружения изменяются в зависимости от типа и размера долота. Для повышения износостойкости сталь­ные зубья наплавляются зернистым твердым сплавом. Рабочими по­верхностями периферийных зубьев являются не только площадки притупления, но и торцы со стороны обратного конуса, фрезерующие стенки скважины. Для повышения стойкости и эффективности разрушения они выполняются Г-, Т-, П-образными (рис. 2 а, б, г). У долот с твердосплавным вооружением обратные конуса ша­рошек обычно армируются зубками цилиндрической формы (рис. I). Вооружение шарошек может быть выполнено и в виде сплошных дисков. Полнота поражения забоя по радиусу скважины характеризуется коэффициентом перекрытия, под которым понимается отношение суммы длин зубьев (по одному зубу с каждого венца всех шаро­шек, включая зуб периферийного венца наибольшей длины) к ра­диусу долота.

В зависимости от типа долота коэффициент перекрытия изме­няется в пределах от 0,7 до 1,3. Вели бы долота имели сплошные зубья в один ряд по образующей шарошек, то коэффициент перекры­тия приблизительно был бы равен 3,0.

Контактная площадь зубьев долота определяется как сумма площадей контакта зубьев всех шарошек, одновременно находящих­ся во взаимодействии с горной породой. При вращении долота и шарошек контактная площадь меняется, поэтому обычно определяют среднее значение этой величины.

Шарошечные долота применяют как при низкооборотном режиме бурения, так и при высокооборотном. Максимальная допустимая наг­рузка на долото определяется прочностью его конструктивных эле­ментов. Стоимость долота зависит главным образом от размера и типа вооружения.

Кроме трехшарошечных выпускаются двух- и одношарошечные долота. По основным конструктивным признакам двухшарошечные до­лота мало отличаются от трехшарошечных. Изготовляются они в основном малого диаметра и применяются ограниченно.

Одношарошечные долота также имеют ограниченное применение в используются при бурении скважин в мягких пластичных породах.

В шифр шарошечного долота входят:

1. Количество шарошек:

1) одношарошечные - I;

2) двухшарошечные - I I;

3) трехшарошечные – Ш.

2. Диаметр долота (в мм ).

3. Тип долота (М, МЗ, С и т.д.).

4. Расположение промывочных и продувочных каналов:

1) с центральной промывкой - Ц;

2) с боковой гидромониторной промывкой- Г;

3) с центральной продувкой - П;

4) с боковой продувкой - БП.

5. Особенности конструкции опоры:

1) только на подшипниках качения - В;

2) в опору входят два и более подшипника скольжения - А;

3} в опору входит один подшипник скольжения, а остальные подшипники качения - Н;

4) маслонаполненная герметизированная опора - У.

При маркировке трехшарошечных долот и долот с центральной промывкой цифра Ш и буква Ц опускаются.

Примеры шифров:

190.5 МСЗ-ГНУ ГОСТ 20692-75;

215.9 СЗ-В ГОСТ 20692-75;

244.5 М-ГН ГОСТ 20692-75;

П – 76.0 С - В ТУ26-02-844-79.