Лабораторна робота № 1 будова та конструктивні особливості лопатевих, твердосплавних, алмазних та полікристалічних доліт

Мета роботи: вивчити класифікацію та конструкцію лопатевих, твердосплавних, алмазних та полікристалічних доліт

1 Теоретичні відомості

Породоруйнуючі інструменти (бурові долота) призначені для концентрованої передачі енергії гірській породі з метою її руйнування і формування вибою свердловини.

За характером руйнування породи бурові долота класифікують таким чином:

1. Долота ріжуче-сколюючої дії, які призначені для розбурювання в’язких і пластичних порід невеликої твердості та малої абразивності.

2. Долота дробильно-сколюючої дії, які призначені для розбурювання порід середньої твердості.

3. Долота дробильної дії, які призначені для розбурювання неабразивних, абразивних твердих, міцних та дуже міцних порід.

4. Долота ріжуче-стираючої дії, які призначені для буріння в неабразивних породах середньої твердості і твердих, а також для розбурювання порід, що чергуються за твердістю, абразивних і неабразивних порід.

За призначенням долота можуть бути об’єднані в три групи:

1. Для руйнування породи з утворенням суцільного вибою свердловини;

2. Для руйнування породи з утворенням кільцевого вибою свердловини;

3. Для виконання спеціальних робіт.

За формою виконання робочого органу бурові долота поділяються на:

• лопатеві;

• шарошкові;

• алмазні і твердосплавні.

За конструктивним виконанням промивальних вузлів:

• з центральним одним отвором;

• з периферійними декількома отворами;

• з гідромоніторними насадками;

• з асиметричною одною насадкою;

• з центральним продуванням;

• з боковим продуванням.

За типом і стійкістю озброєння долота поділяються на:

• буріння м’яких порід;

• буріння порід середньої твердості;

• буріння твердих порід;

• буріння міцних порід.

Лопатеві долота

Лопатеві долота за принципом руйнування гірської породи поділяють на два різновиди:

1. Долота, які руйнують гірську породу за принципом різання, або лопатеві долота ріжуче-сколюючої дії (PC);

2. Долота, які руйнують гірську породу за принципом стирання, або лопатеві долота стираюче-ріжучої дії (СтР).

Робочий елемент долота називається лопаттю (лопатою), якщо його висота значно більша за ширину, та сектором, якщо його висота менша або дорівнює ширині. На секторах, як правило, розташовують декілька рядів елементів озброєння, тоді як на лопаті не більше двох.

Переваги лопатевих доліт над шарошковими:

• простота конструкції та технології виготовлення;

• відсутність підшипників та інших внутрішніх вузлів і елементів;

• менша вартість;

• велика проходка за рейс (декілька сотень, а іноді і 1500-2000 метрів);

• більша механічна швидкість буріння.

До вад лопатевих доліт належать:

• значна втрата діаметра долота;

• необхідність прикладання до лопатевого долота великого крутного моменту, який би перевищував момент опору обертання долота;

• інтенсивніший знос ріжучих елементів, оскільки вони перебувають у безперервному контакті з розбурюваною породою;

• неефективність лопатевих доліт при бурінні щільних, твердих і абразивних порід. У твердих, міцних і дуже міцних породах лопатеві долота не застосовують.

За кількістю робочих органів лопатеві долота поділяють на одно-, дво-, три-, чотири-, шести- та багатолопатеві.

Лопатеві долота ріжуче-сколюючої дії

Лопатеві долота ріжуче-сколюючої дії виготовляють двох типів – М та МС. Озброєння цих доліт виконують у вигляді лопатей із суцільним ріжучим краєм. Лопатеві долота ріжуче-сколюючої дії виготовляють дволопатевими (2Л) діаметром від 76 мм до 165,1 мм та трилопатевими діаметром від 120,6 мм до 469,9 мм.

Долото складається з корпусу і лопатей (дволопатеві долота - суцільноковані, а трилопатеві - з привареними лопатями). Долото має систему промивання вибою, яка включає внутрішню порожнину та промивальні отвори. Корпус зверху має різьбу для з'єднання з бурильною колоною.

Лопаті виконані загостреними і дещо нахилені до осі долота в напрямку обертання. Лопаті розміщені одна до одної під кутом 180°(2Л) і 120°(ЗЛ). Лопаті доліт армовані твердим сплавом. На передніх гранях лопатей виконані пази, які у доліт типу М заплавляють зерновим релітом, а у доліт типу МС в пази впаюють твердосплавні пластини, а потім передня грань лопатей наплавляється твердим сплавом (релітом). Бокові грані, які калібрують стінку свердловини, кожної лопаті армують твердосплавними штирями зі сплаву ВК8-В шляхом їх запресування з подальшим наплавленням зверху реліту. Передбачається також захисне покриття всіх наплавлених поверхонь спеціальним чавуном.

Схему дволопатевого долота наведено на рисунку 1.1. Лопатеве долото складається з корпусу 1 і лопаті 2. У верхній частині корпусу нарізується приєднувальна різьба 3 (в даному випадку внутрішня муфтова), а в нижній частині – просвердлені промивальні отвори 4 без сопел. Бокові калібруючі і інші робочі поверхні лопатей зазвичай покривають релітом 5 або чавуном 6.

Рисунок 1.1 – Схема дволопатевого долота ріжуче-