3.13. Вооружение шарошечных долот второго класса

Шарошечные долота второго класса для разрушения абразивных горных пород имеют твердосплавное вооружение в виде зубков, запрессованных в гнезда на венцовых выступах шарошек, как показано на рис. 3.13,а.

а

б

а б в

Рис. 3.13. Твердосплавное вооружение шарошки: а – расположение зубков в венце;

б - конусно-клиновой зубок; в – конусно-сферический зубок

R_ц

R_c

Твердосплавные зубки готовятся диаметром до 16 мм из твердых сплавов ВК11-ВК для клиновых зубков и ВК8-ВК для зубков со сферической рабочей поверхностью. Зубки состоят из цилиндрического тела, запрессовываемого в шарош­ку, и рабочей головки, размеры и форма которой определяют конст­руктивные особенности зубка.

Важнейшие характеристики твердосплавного вооружения - диаметр зубков d, радиусы кривизны рабочих поверхностей (R_ц для конусно-клиновых и R_c для конусно-сферических зубков), вылет зубков h над телом шарошки и шаг s размещения в венце, а также и глубина запрессов­ки зубков в тело шарошки. Принципы выбора угла 2γ твердосплавных зубков те же, что и для притупленного клина. Поскольку твердый сплав хуже работает на изгиб, чем сталь, то углы 2γ зубков существенно больше.

Шаг зубков в венцах выбирается не только из условия эффективного поражения забоя, но и из условия надежного крепления зубков. Как правило, шаг больше оптимального. Из схемы на рис. 3.13, а видно, что с уменьшением шага зубков уменьшается сечение венцового выступа между зубками, а также возможно сближение донышек зубков на величину l, меньшую допустимой. Тогда при запрессовке возможно раскалывание венцового выступа. Поэтому для уменьшения шага уменьшают диаметр зубков. Но это понижает их сопротивление изгибу и возможный вылет над телом шарошки. Тем не менее, этот путь применяется и обусловливает следующее неравенство:

d_МЗ ≥ d_СЗ ≥ d_ТЗ.

Для оснащения долот разных типов изготавливается широкая номенклатура зубков. Например, ОАО "Волгабурмаш" применяет формы зубков, приведенные на рис. 3.14.

Рис. 3.14. Формы зубков

Как и у долот первого класса, зубки размещены венцами (рядами), каждый из которых предназначен для поражения своего кольцевого участка забоя скважины (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Развертка долота типа СЗ

Только пери­ферийные ряды 1 всех шарошек поражают один и тот же прилегающий к стенке скважины участок забоя. Предпериферийный участок забоя поражается зубками второго ряда 2 двухрядного венца, зубки которого разме­щены в шахматном порядке относительно зубков первого ряда. Периферийные ряды всех шарошек отличаются от остальных рядов (венцов) тем, что зубки установлены под наклоном к плоскости забоя, а со стороны обратного конуса запрессованы цилиндрические твердосплавные зубки 3. Такая конструкция вооружения обеспечивает необходи­мую износостойкость долот по диаметру в случае применения их по назначению.

При бурении особенно наклонных и горизонтальных скважин

интенсивному изнашиванию подвергается не только вооружение шарошек, но и спинки лап долота. Для повышения их износостойкости применяется армирование путем наплавки зерновым твердым сплавом и запрессовки твердосплавных зубков с плоской рабочей поверхностью. ОАО "Волгабурмаш" применяет четыре типа армирования, показанные на рис. 3.16.

Наплавка твердого сплава

Зубок

Тип 1 Тип 2 Тип 3 Тип 4

Рис. 3.16. Схемы армирования лап шарошечных долот:

тип 1 – зерновым твердым сплавом наплавляется только козырек спинки лапы;

тип 2 - зерновым твердым сплавом наплавляется козырек и набегающая грань спинки лапы;

тип 3 - зерновым твердым сплавом наплавляется козырек и нижняя часть набегающей грани спинки лапы, а также эта часть лапы армируется зубками из твердого сплава;

тип 4 - зерновым твердым сплавом наплавляется козырек и набегающая грань спинки лапы, а также армируется поверхность лапы со стороны набегающей грани