Стираючі твердосплавні долота
Стираючі твердосплавні долота призначенні для буріння глибоких свердловин у м'яких, середніх і твердих породах, переважно осадового походження. Ці долота чинять таку ж мікроріжучу дію на вибій, як звичайні алмазні долота. За конструкцією та зовнішнім виглядом вони аналогічні деяким алмазним долотам (вітчизняним і закордонним).
Як і алмазні долота, стираючі твердосплавні долота можуть бути виконані з округленою вкороченою циліндричною головкою, яка має відносно плоску торцеву центральну частину майже без внутрішнього конуса (рисунок 1.10). Робочі поверхні головки розділені зовнішніми промивальними каналами на сектори. Кожний сектор армується вставками зі "Славутича". На центральній частині вони розміщуються спіральними витками, на торцевих сходинках зовнішнього конуса кільцевими дугами, а на боковій циліндричній калібруючій поверхні – поздовжніми рядами. Між вставками розміщуються шламові канавки - спіральні, дугові або поздовжні. Форма виконання вставок може бути різноманітна, навіть на одному долоті. Так, вставки центральної частини, як правило, мають напівсферичну робочу поверхню, вставки зовнішнього конуса клиноподібно-конічну або клиноподібну робочу поверхню, а периферійні - плоску. Долото може мати як звичайну, так і гідромоніторну систему промивання.
1 -напівсферичні вставки зі „Славутича"; 2-клиноподібно-
конічна або клиноподібна вставка зі „Славутича"; 3-плоска вставка зі „Славутича"; 4-циліндрична головка; 5-корпус; 6-бокові прорізи.
|
|
|
Рисунок 1.10 - Стираюче твердосплавне долото
Стираюче долото може бути виконане і з подовженою, яка звужується, біконічною головкою. Зовнішня поверхня головки має зовнішні канали і широкі прорізи, між якими розміщені радіально-поздовжні припливи, які іноді називають лопатями. Промивальна рідина попадає у зовнішні канали і прорізи поздовжніми внутрішніми каналами, які просвердлені на стику кожних двох припливів. Дане долото забезпечує поступове заглиблення у породу вибою з його розширенням до належного розміру. Така форма дозволяє розмістити найбільшу кількість ріжучих породоруйнуючих елементів, сприяє зменшенню ефекту поршнювання при спуско-піднімальних операціях і веде до покращення очищення вибою свердловини від вибуреної породи.
Кількість, ширина і висота припливів (лопатей) залежить від діаметра долота та його призначення. Долота діаметром 105 - 188 мм виготовляють з п'ятьма, діаметром 212 мм - з шістьма, а діаметром 243 - 392 мм з семи і дев'яти приливами.
Стираючі долота випускають трьох типів М, МС, С, діаметром від 138 до 392 мм.
АЛМАЗНІ ДОЛОТА
|
|
|
Головною особливістю алмазних доліт є наявність в них алмазних ріжучих елементів, тобто алмазів (природних або синтетичних). В бурових долотах зазвичай використовують найменш цінну різновидність природного алмазу, що називається карбонадо або чорні алмази, яка характеризується меншою твердістю, але більшою в’язкістю.
Алмазне долото складається з (рисунок 1.11, а): порожнинного сталевого корпусу, що включає головку 1і перехідник 2з різьбою, матриці 3, на секторах якої розміщені алмази 4. У матриці долота виконані промивальні отвори 5, які переходять в промивальні канали 6.
Алмази на секторах кріплять різними способами. Найбільш поширений спосіб порошкової металургії. Алмазні зерна розкладають в прес-формі по заданій схемі і фіксують клеєм. Потім у прес-форму засипають порошкоподібну шихту (наприклад, суміш карбіду вольфраму і кобальту) і спресовують, причому як пуансон використовують головку породоруйнівного інструменту. Далі інструмент спікають при температурі близько 1300 °С у захисному середовищі (наприклад, у водневій печі). Зерна алмазів повинні виступати над матрицею на 1/5÷1/4 від їх діаметру. Для оголення алмазів, якщо це не було передбачено в пресформі, використовується піскоструминна обробка робочих поверхонь інструменту.
|
|
|
Позначення твердосплавних доліт:
 |
Долота з алмазами, розміщеними тільки в поверхневому шарі матриці, називаються одношаровими. При цьому використовують алмази діаметром 2-3 мм (від 3 до 12 зерен на карат). При оснащенні породоруйнівного інструменту дрібними алмазами (до 1000 зерен на карат) їх розміщують в поверхневому шарі матриці завтовшки 5-6 мм (алмази входять до складу шихти). Такі долота називають імпрегнованими (рисунок 1.11, б).
При бурінні твердих і міцних абразивних порід знос матриці є інтенсивніший, тому з метою запобігання зношуваності алмазів матриця у таких доліт повинна бути стійкішою до зношування. В м’яких породах та породах середньої твердості матриця зношується мало, тому необхідно використовувати менш стійкіший матеріал для виготовлення матриці.
По формі і напрямку промивальних канавок, робочих органів і всієї робочої поверхні долота виділяють три типи алмазного долота: радіальний (рисунок 1.12, а), ступеневий (рисунок 1.12, б) та спіральний (рисунок 1.12, в).
Розміри алмазних доліт по номінальному діаметру дещо зменшені (близько 2 мм) відносно нормального ряду іншого типу доліт.
|
|
|
Рисунок 1.11 – Секторні ріжучо-стираючі алмазні долота
Долота всіх типів виготовляють двох класів, тобто із природними та синтетичними алмазами і призначені для буріння свердловин у м’яких, середніх та твердих породах з низькою та середньою абразивністю.
а – одношарове радіальне біконічне долото; б – ступеневе; в – спіральне; г – імпрегноване.
Рисунок 1.12 – Алмазні долота різних типів
Шифри алмазних доліт включають дві, три або чотири букви, які вказують на вид інструменту, його конструктивні особливості і спосіб армування, діаметр долота (зовнішній та внутрішній діаметр бурильної головки), його тип і модифікацію:
- перша буква: Д - алмазне долото; К – алмазна бурильна головка.
- друга буква: Р - долото з радіальним розміщенням зовнішніх каналів і гладкою зовнішньою робочою поверхнею матриці; К - долото з вузькими і глибокими напірними каналами, які розділяють кожний сектор на виступи-лопаті, і тороподібними виступами зовнішнього і внутрішнього конусів; Л - долото з великою кількістю і малою шириною радіально поздовжніх виступів (лопатей); В - зарізне долото з плоским робочим торцем та внутрішнім конусом у вигляді перекинутої лійки і вкороченою калібруючою частиною; И – імпрегноване алмазне долото (при відсутності цієї букви – одношарове долото); У - долото оснащене оригінальною „X" перемичкою, яка обмежує заглиблення великих поверхневих алмазів у тверду породу, охороняє їх від пошкодження, оснащена імпрегнованими алмазами, руйнує породи середньої твердості, не перешкоджає заглибленню великих алмазів у м'які породи і може мати дрібні тороподібні виступи; Т -ступінчаста форма робочої поверхні.
- третя буква С – долото оснащене штучними (синтетичними) алмазами.
- четверта буква – И означає те саме, що і друга (імпрегноване алмазне долото).
Позначення алмазних доліт:
 |
ПОЛІКРИСТАЛІЧНІ ДОЛОТА
Полікристалічні алмазні долота або долота "Stratapax" (рисунок 1.13) призначені для буріння м'яких, середніх порід у глибоких свердловинах. Це майже типові фрезерні, в основному торцеві долота, армовані новими зносостійкими матеріалами. Від твердосплавних доліт відрізняються головним чином формою виконання, способом виготовлення та розміщення породоруйнуючих ріжучих елементів. Долота „Stratapax" можуть бути виготовлені із твердосплавною матрицею, яка формує робочу головку корпусу.
а-кулеподібна робоча головка; б-плоско-випукла робоча головка; в-плоска торцева робоча поверхня (фрезерний різновид) г-заокруглена торцева робоча поверхня.
1-ніпель; 2-корпус; 3-бокові прорізи; 4-робоча торцева поверхня; 5-канал; 6-калібруюча поверхня; 7-периферія робочої головки; 8-твердосплавні зубці „Stratapax"; 9- струминні твердосплавні сопла.
Рисунок 1.13 – Долота типу „Stratapax"
Полікристалічні алмазні долота руйнують гірську породу ріжуче-сколюючою дією, що забезпечує високу механічну швидкість проходки. Для створення ріжучої дії на породу необхідні невисокі осьові навантаження.
За конструкцією полікристалічні алмазні долота представлені чотирма основними типами. Долота типу 1 використовують при роторному способі буріння та у поєднанні з низькообертовими вибійними двигунами. Долота типу 2 – при бурінні з обмеженим осьовим навантаженням для попередження викривлення ствола свердловини. Долота типу 3 – гідромоніторні. Долота типу 4 застосовують при бурінні з використанням промивальних рідин із великим вмістом твердої фази.
Головна особливість доліт „Stratapax" - це наявність в їх ріжучих елементах тонкого шару синтетичних і полікристалічних алмазів. Цей шар міцно з'єднується з потовщеною основою - субстратом. Одержана таким чином монолітна пластинка володіє високою міцністю і зносостійкістю, а за твердістю лише трохи поступається природним алмазам. Порівняно з природними алмазами така пластинка характеризується рівномірним розподілом властивостей у всіх напрямках, що запобігає утворенню тріщин і надає ріжучому елементу високу стійкість абразивному зносу. Пластинки можуть мати різну форму і габарити (товщину, ширину та ін.). Пластинки виготовляють, як правило, дископодібними (типу „Stratapax"). Діаметр пластинок від 12,7 до 50,8 мм. Пластинка має твердосплавну основу (твердий сплав типу ВК), яка покрита шаром полікристалічного алмазу (рисунок 1.14 а). озброєння і схеми їх взаємодії з гірською породою. Товщина алмазного шару 0,5-0,7 мм. Міцність твердого сплаву на згин на 70 % вища ніж міцність на згин полікристалічного алмазу. Тому в пластинці з шаровим розміщенням названих матеріалів оптимально поєднуються твердість, зносостійкість та міцність на згин.
Пластинки „Stratapax" витримують великі навантаження у випадку, якщо вони спираються на підставку, переважно із твердого сплаву. Тому їх не прикріплюють безпосередньо до корпусу, а використовують як ріжучий елемент, виконаний у вигляді циліндричного штиря або зубця. Ріжучий елемент складається з підставки і пластинки, яка має шар синтетичних полікристалічних алмазів (рисунок 1.14). Підставка має в основному циліндричну зовнішню поверхню. Пластинка „Stratapax" прикріплюється до плоскої грані, яка забезпечує у процесі буріння нахил поверхні алмазного шару під від'ємним кутом до вибою свердловини.
а - пластинки типу „Stratapax”; б – пластинки типу „Ballaset”;
в – різець із пластинок типу „Ballaset”; г, д – схеми взаємодії взірців з породою.
1 – твердосплавна основа; 2 – шар полікристалічного алмазу; 3 – опора; 4 – підставка.
Рисунок 1.14 – Алмазотверлосплавні пластинки, елементи
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 66; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!