и алмазно-твердосплавными резцами (АТР)

Долота с алмазно-твердосплавным вооружением предназначены для разбуривания пластичных горных пород, как мягких, так и средней твердости низкой и средней абразивности.

Основу вооружения долот составляют алмазно-твердосплавные пластинки круглой формы (АТП) или резцы треугольной формы (АТР). АТП (рис.3.3, а) выполняют диаметром от ½ до 2" (от 12,7 до 50,4 мм).

Рис. 5.3. Алмазно-твердосплавные элементы вооружения и долото

Пластинка имеет твердосплавную основу 1, покрытую слоем поликристаллического алмаза 2. Толщина алмазного слоя 0,5…0,7 мм. Пластинка крепится к твердосплавной опоре методом диффузионной сварки, в результате чего получается элемент вооружения в виде зубка (рис. 5.3, г) или резца (рис. 5.3, д), которые непосредственно крепятся в лопастях или секторах породоразрушающих инструментов. Резцы треугольной формы используются как индивидуально, так и в виде комплексов, образующих мозаичные резцы (рис. 5.3, в).

Для предупреждения разрушения алмазно-твердосплавных пластинок и резцов необходимо исключить в алмазном слое растягивающие напряжения. Поэтому элементы вооружения имеют тупой угол резания (90° + a). Например, для АТП угол a выполняется не менее 20° (рис. 5.3, г).

Общий вид вооружения одной из конструкций долота, оснащенного АТП, приведен на рис. 5.3, е. Корпус долота состоит из головки и переводника (переводник не показан). Лопасти оснащены зубками с пластинками АТП, которые размещаются по радиусу долота так, чтобы перекрыть полностью забой, и только на периферии долота зубки на разных лопастях установлены на одном расстоянии от оси долота, чем обеспечивается кратное перекрытие периферийной части забоя. Между лопастями долота и вблизи оси выполнены промывочные отверстия. Калибрующие части лопасти оснащены зубками (вставками) из композиционного материала "Славутич".

При бурении породоразрушающие инструменты, оснащенные АТП или АТР, разрушают горную породу резанием-скалыванием по схеме, приведенной на рис. 5.3, г, д. При этом для создания режущего действия требуется осевая нагрузка на долото на порядок меньшая, чем на долота других конструкций при тех же или больших скоростях бурения. Не допускается применение долот, оснащенных АТП и АТР, в абразивных горных породах, а также в горных породах с твердыми включениями и пропластками.

Дорогие исходные материалы и сложная технология изготовления как элементов вооружения, так и самих породоразрушающих инструментов обусловливают их высокую стоимость, соизмеримую со стоимостью инструментов, оснащенных природными алмазами. Низкие осевые нагрузки, обеспечивающие эффективную работу инструментов, оснащенных АТП и АТР, позволяют решать другие технологические задачи бурения, например, задачу профилактики самопроизвольного искривления скважин. Эти особенности наряду с высокими механической скоростью и проходкой резко повышают конкурентоспособность породоразрушающих инструментов, оснащенных АТП и АТР, по сравнению с другими конструкциями инструментов. Долота, оснащенные АТП и АТР, находят широкое применение при бурении наклонных и особенно горизонтальных скважин во всем мире. Общей аббревиатурой зарубежных долот являются буквы PDC от первых букв слов, означающих поликристаллическая алмазная композиция.