Конструкции, типы и область применения алмазных долот
Алмазные долота предназначены для разбуривания однородных средних и твердых горных пород низкой и средней абразивности, залегающих на больших глубинах (свыше 2500 м). Ниже рассмотрены конструкции, шифры и назначение долот, изготавливаемых ОАО НПО «Буровая техника» (рис. 5.9 и 5.11).
Общей в шифре всех конструкций алмазных долот является первая буква Д (первая буква английского слова diamond – алмазный). Вторая буква отражает особенности конструкции: Л – лопастные, а точнее долота
с узкими секторами (лопастями), на которых алмазные зерна размещены
в один ряд (рис. 5.11 а, б); К – ступенчатые секторные, т.е. долота имеют ступенчатый профиль секторов, на каждом из которых размещено несколько рядов алмазных зерен (рис. 5.9 а); Р – долота с гладкими секторами или с мелкими торовидными выступами (рис. 5.11 в); И – импрегнированное долото. Отсутствие этой буквы предполагает однослойное вооружение долота. Третья буква С показывает, что долото оснащено синтетическими алмазами. Далее цифрами показан диаметр долота, а буквами – тип вооружения. Примеры полного шифра долота: ДЛС 188,9С2; ДК 214,3С6; ДИ 214,3Т5 и т.д. Последние цифры в шифрах отражают модификацию долота.
Рис. 5.11. Лопастные ДЛС…С (а) и ДЛ…С (б) и секторное ДРС…СТ (ДР…Т) (в) алмазные долота
В таблице 5.5 приведены ограничения по твердости и абразивности горных пород для рассмотренных выше долот
Таблица 5.5 Алмазные долота и характеристики соответствующих им горных пород
|
|
|
| Шифр | Тип | Твердость породы рш, МПа, | Абразивность | |
| долота | долота | (категории) не более | горных пород | |
| ДЛС | С | 1000 | (4,6) | Малая (низкая) |
| ДКС | С | 1500 | (5,6) | Малая |
| ДКСИ | С | 1500 | (5,6) | Малая и средняя |
| ДРС | СТ | 1500 | (5,6) | Малая и средняя |
| ДК | С | 1500 | (5,6) | Малая и средняя |
| ДИ | С | 2000 | (6,4) | Малая и средняя |
| ДР | Т | 4000 | (8,4) | Малая и средняя |
| ДИ | Т | 4000 | (8,4) | Средняя и высокая |
Из таблицы 5.5 следует, что алмазные долота предназначены для разбуривания пород средней твердости и твердых малой и средней абразивности. Исключение составляют долота ДР и ДИ, которые могут применяться в крепких (8-й категории) и высокоабразивных породах.
Ограничениями для применения алмазных долот являются трещиноватость горных пород и наличие в них твердых включений. В таких горных породах возможны ударные нагрузки на алмазы и их хрупкое разрушение. При бурении в высокоабразивных горных породах наблюдается опережающее изнашивание матрицы, оголение и выпадение алмазов. Выпавшие алмазы вдавливаются в горную породу забоя, т.е. переходят в закрепленное в забое состояние, и начинают интенсивно изнашивать рабочие поверхности долота.
|
|
|
Долота ИСМ
Долота ИСМ изготавливаются с лопастным и секторным исполнением вооружения. Общий вид долот показан на рисунке 5.12, а устройство – на рисунке 5.13.
Лопастные долота предназначены для разрушения мягких горныхпород. Они выполняются шестилопастными и оснащаются зубками из сверхтвердого материала «Славутич» (рис. 5.13 а). Корпус долота состоит из головки 1 и переводника 2. Основные лопасти 3 и калибрующие лопасти 6 приварены к корпусу и оснащены зубками 6. В долотах предусмотренагидромониторная система промывки 5. В отличие от лопастных долот с твердосплавным вооружением, все основные лопасти долота ИСМ полные и имеют скругленный на периферии профиль. Шифр долота, например, ИСМ 292,9РГ. ИСМ – аббревиатура Института сверхтвердлых материалов АН Украины. Буква Р означает «режущее», а буква Г – «гидромо-ниторное».
1
3
2 
Рис. 5.12. Общий вид лопастного (а) и секторного (б) долот ИСМ:
1 – зубки вооружения лопастей; 2 – калибрующие зубки; 3 – гидромониторная насадка
Секторные долота ИСМ предназначены для разбуривания горныхпород средней твердости и твердых (рис. 5.13 б). Корпус долота состоит из стальных головки 1 и переводника 2. Зубки 4 запрессованы в сектора 7, выполненные заодно с головкой фрезерованием. В цилиндрических (калибрующих) поверхностях секторов запрессованы цилиндрические вставки. Система промывки обычная и представлена каналами 5.
|
|
|
Вооружение секторных долот ИСМ разрушает горную породу микрорезанием и истиранием обнажающимися в процессе работы алмазными зернами. Обнажение происходит в результате опережающего изнашивания твердосплавной составляющей «Славутича». При этом вылет алмазных зерен составляет 0,04…0,10 мм. Такой малый вылет, как и в случае алмазных долот, обусловливает весьма низкую механическую скорость бурения (0,5…1,5 м/ч).
Рис. 5.13. Лопастное (а) и секторное (б) долота ИСМ
В шифре секторных долот, в отличие от лопастных, указывается тип вооружения, например: ИСМ 163,5Т.
Долота ИСМ могут изготавливаться диаметром от 163,5 до 391,3 мм. На сегодняшний день Опытный завод Института сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля выпускает долота диаметром 214,3 и 292 мм. Шифры долот, характеристики соответствующих им горных пород и особенности разрушения приведены в таблице 5.6.
Из таблицы 5.6 видно, что долота предназначены в основном для разбуривания малоабразивных мягких и средней твердости горных пород, и только долота типа Т могут работать в твердых горных породах средней абразивности.
|
|
|
Долота ИСМ в два-три раза дешевле алмазных, менее чувствительны к динамическим нагрузкам и неоднородностям в горных породах; они не требуют специальной подготовки ствола и забоя скважины перед спуском. Эти преимущества позволяют долотам ИСМ успешно конкурировать с алмазными и другими долотами при бурении на больших глубинах (более 2500 м). На малых глубинах из-за низкой механической скорости бурения долота ИСМ применять нецелесообразно.
Таблица 5.6 Долота ИСМ и характеристики соответствующих им горных пород
| Твердость породы р ш, | Абразивность | Вид разрушения | |||
| Долото | МПа, (категории) | ||||
| горных пород | горной породы | ||||
| не более | |||||
| ИСМ…РГ | 250 | (2,1) | Малая | Резание | |
| ИСМ…М | 500 | (3,1) | Малая | Микрорезание | |
| ИСМ…Т | 2500 (7,1) | Средняя | Истирание | ||
Долота ИСМ изнашиваются, как правило, неравномерно с образова-нием кольцевой выработки на рабочей поверхности или ступени опере-жающего износа на периферии долота. Признаком отказа долота является падение механической скорости бурения. Механизм такого изнашивания до конца неясен. Это может быть следствием неравномерной интенсивности нагрузки на вооружение, а также недостаточного охлаждения соответствующего участка вооружения.
После разработки и внедрения долот, оснащенных алмазно-твердосплавными пластинками (АТП) и резцами (АТР), которые будут рассмотрены ниже, объем бурения долотами ИСМ существенно уменьшился, так как эти долота имеют одинаковую область применения, но долота с АТП и АТР обеспечивают большую механическую скорость при меньших осевых нагрузках и затратах энергии. В то же время материал «Славутич», как отмечалось выше, успешно используется для армирования калибрующих поверхностей долот, оснащенных АТП и АТР, так как он меньше боится перегрузок и лучше работает в условиях динамического нагружения.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 2621; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!