ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Классификация породоразрушающих инструментов 1

ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

Классификация породоразрушающих инструментов • 1. По назначению: • 1. 1. Инструмент для бурения сплошным забоем – буровые долота; • 1. 2. Инструмент для бурения кольцевым забоем – бурильные головки (коронки); • 1. 3. Инструмент специального назначения – вспомогательный (ПЦ, расширители, долота – фрезеры, для зарезки наклонных стволов, бицентричные долота)

Инструмент для бурения сплошным забоем – буровые долота;

Инструмент для бурения кольцевым забоем – бурильные головки (коронки)

Инструмент специального назначения – вспомогательный Торцовый фрез Бицентричное долото Расширитель

Инструмент специального назначения – вспомогательный Расширитель Торцовый фрез

2. По характеру воздействия вооружения на горную породу: 2. 1. Режуще – скалывающего действия (РС) – лопастные с твёрдосплавными резцами (в т. ч. АТП и PDC) породоразрушающие инструменты; 2. 2. Истирающе – режущего действия (ИР) – алмазные, ИСМ, фрезерные породоразрушающие инструменты; 2. 3. Дробяще – скалывающего действия (ДС) – шарошечные породоразрушающие инструменты.

3. По конструкции 3. 1. Опорные - на опоре закреплена шарошка – вращающаяся относительно корпуса часть долота, оснащенная вооружением. (Все шарошечные долота и шарошечные бурильные головки). 3. 2. Без опорные - долото не имеет вращающихся частей. (Долота и бурильные головки лопастные, алмазные, ИСМ, PDC)

Конструкция породоразрушающих инструментов (ПИ) 1. Лопастные (ПИ) долота (РС) – для бурения пород М и МС (ОСТ 26 -02 -1282 -75, ОСТ 39 -110 -80, ТУ 26 -16 -151 -83, ТУ 26 -16 -193 -85, ТУ 41 -01 -457 -82, ТУ 41 -01 -473 -82) 2 Л(93; 97; 98, 4; 112; 118; 120, 6; 132; 139, 7; 146; 151; 165, 1)мм 3 Л (120, 6; 132; 139, 7; 146; 151; 165, 1; 171, 4; 187, 3; 190, 5; 200; 212, 7; 215, 9; 222, 3; 242, 9; 244, 5; 250, 8; 269, 9; 295, 3; 311, 1; 320; 349, 2; 374, 6; 393, 7; 444, 5)мм

Двух лопастное долото (2 Л)

Трёх лопастное долото (3 Л)

Породоразрушающие инструменты ИСМ (ИР) – для бурения пород М, МС, С, Т малой и средней абразивности Долота ИСМ (163, 5; 188, 9; 214, 3; 242, 1; 267, 5; 292, 9; 317, 6; 346, 8; 391, 3)мм

ИСМ радиального типа

ИСМ торцового типа

ИСМ секторного типа

Бурильные головки ИСМ для пород М, МС, С, Т ИСМ 214, 3/80 C 2

Общий вид бурголовок ИСМ

Алмазные долота (ИР) для бурения пород С, СТ, Т малой, средней и высокой абразивности (ГОСТ 26474 -85, ОСТ 39 -026 -76, ТУ 26 -02 -691 -86) (138, 1; 141, 3; 149, 4; 163, 5; 188, 9; 214, 3; 267, 5; 292, 9)мм ШИФР: Д – алмазное (diamond – алмаз) Л – лопастное (узкие секторы) К – ступенчатый профиль секторов Р – радиальные гладкие секторы или мелкие торовидные выступы И – импрегнированная матрица С – алмазы синтетические ЦИФРА – модификация долота ДЛС 188, 9 С 2

Рабочие органы алмазных долот и бурильных головок Стальной корпус + твёрдосплавная матрица Матрица – спекание в водородной печи при t = 1300 С 0 смеси карбида с кобальтом и алмазов Природные техн. алмазы карбонадо и синтетические Однослойные – крупные алмазы d = 2 -3 мм (3 -12 зёрен на карат) Зёрна над матрицей выступают на 1/5 – 1/4 диаметра Импрегнированные - мелкие (до 1000 зёрен на карат) (толщина слоя с алмазами 5 -6 мм)

Алмазное долото

Алмазное долото

Алмазные бурильные головки (ИР) для пород С, СТ, Т (ГОСТ 26474 -85, ОСТ 39 -026 -76, ТУ 26 -02 -691 -86) (138, 1/52; 163, 5/67; 188, 9/80; 188, 9/40; 214, 3/80)мм ШИФР: К – бурильная головка Т – ступенчатый профиль секторов С – алмазы синтетические И – импрегнированная матрица ЦИФРА – модификация долота КТСИ 214/80 C 3

Общий вид импрегнированной алмазной бурильной головки

Алмазная бурильная головка CT 403 216 x 102

Долота PDC и АТП (ИР) 1. АТП – форма пластин: круглая – СТРАТАПАКС треугольная – БАЛЛАСЕТ 2. PDC – диаметр резцов 0, 5 – 2, 0 дюйма Толщина алмазного слоя – 0, 5 -0, 7 мм 3. Российские производители долот PDC: СП ЗАО «Удмурдские долота» г. Ижевск ОАО «Волгабурмаш» г. Самара НПП «Буринтех» г. Уфа

PDC зарубежного производства 1. Baker Hughes – Baker Oil Tools 2. Geodiamond – Smith Int. Inc. 3. Security DBS – Halliburton Company 4. Reed Hycalog – A Grant Prideco Company 5. Varel Int. Inc. 6. DPI (Diamond Products International) 7. Kingdream и другие

Общий вид долот PDC

Общий вид готового к работе долота PDC

Общий вид долот PDC

Общий вид бурильных головок PDC

Положение резца в лопасти долота PDC

Формы резцов долот PDC

Шарошечные долота ЮЗ (США) 1909 г. ГОСТ 20692 -75, ОСТ 26 -02 -1315 -84, ТУ 3664 -874 -057499180 -98 по лицензии «DRESSER» 39 диаметров (46 – 508 мм) 13 типов вооружения (М, МЗ, МСЗ, С, СЗ, СТ, Т, ТЗ, ТКЗ, К, ОК) ШИФР: I, III – количество шарошек в долоте 46… 508 – диаметр долота в миллиметрах М…ОК – тип вооружения, характеристика породы (З – твёрдосплавные зубки) Ц, ЦГ, Г, П, ПГ – система промывки В - (>450 об/мин) ВУ - (>450 об/мин) Н - (250 -450 об/мин) – конструкция опоры НУ - (90 -250 об/мин) АУ - (<90 об/мин) 215, 9 ТКЗ - ГАУ

Основные производители шарошечных долот: • • • Hughes Christensen – США Smith Int. Inc. – США Reed Hycalog – США Security DBS – США Varel – США Rock Bit – США Walker-Mc Donald – США ОАО «Волгабурмаш» - Россия ОАО «Уралбурмаш» - Россия ОАО «ДДЗ» - Украина – Россия • Kingdream PLC – Китай • TIX – Япония • Industrial – Румыния • DKG – Венгрия и др.

Системы шарошечных долот В шарошечных долотах выделяют три системы: 1. Систему вооружения долота – совокупность всех зубцов на всех шарошках; 2. Систему опор долота – совокупность подшипников всех шарошек; 3. Систему промывки долота – совокупность всех промывочных узлов долота

Система вооружений шарошечных долот Вооружение долота – совокупность всех зубцов на всех шарошках. В шарошечных долота различают три типа вооружений: 1. Фрезерованное армированное твёрдым сплавом; 2. Твёросплавное зубковое (штыревое): 3. Комбинированное (по спецзаказу)

Типы шарошечных долот и области их применения (ГОСТ 20692 -75) Общая характерис-тика горной породы Мягкие породы Характеристика механических свойств Неабразивные рыхлые, пластичные (слабые супеси, наносы, пластичные глины, мягкие известняки и т. д. ) Абразивные слабосцементированные (слабые песчаники, суглинки, мергели и т. п. ) Мягкие породы с пропластками пород средней твердости Породы средней твердости Твердые М Исполнение вооружения С фрезерованными зубьями Со вставными зубками МЗ Неабразивные породы (каменная соль с пропластками ангидритов, тонко переслаивающиеся глины с пропластками слабых песчаников) С фрезерованными зубьями МС Абразивные слабосцементированные породы (с пропластками песчаников, сланцы мягкие с пропластками сланцев средней твердости и т. п. ). Неабразивные пластичные и хрупкопластнчные породы (известняки средней твердости, слабые доломиты, плотные глины) Со вставными зубками МСЗ С фрезерованными зубьями С Абразивные породы средней твердости (песчаники, алевролиты) Породы средней твердости с пропластками твердых Шифр долота СЗ Со вставными зубками С фрезерованными зубьями Неабразивные хрупкопластичные породы средней твердости с пропластками твердых (переслаивающиеся известняки, гипсы, доломиты аргиллиты) СТ Неабразивные твердые породы (аргиллиты, доломиты, твердые известняки и т. п. ) Т С фрезерованными зубьями Абразивные твердые породы (крепкие песчаники, окварцо-ванные известняки, доломиты) Со вставными зубками ТЗ Твердые с пропластками крепких Крепкие Очень крепкие Неабразивные твердые породы с пропластками крепких (переслаивающиеся твердые известняки, доломиты, ангидриты и т. п. ) ТК Абразивные твердые породы с пропластками крепких (мелкозернистые песчаники, окремнелые аргиллиты и т. п. ) Крепкие породы (окремнелые разности известняков, доломитов, кварциты, изверженные крепкие породы) Скальные магматические породы (граниты, гнейсы, диабазы и т. п. ) С комбинированным вооружением (фрезерованные и вставные зубья) Со вставными зубками ТКЗ К Со вставными зубками ОК

Конструкции шарошечных долот Общий вид шарошечного долота Шарошечное долото III 215, 9 МЗ-ГВ-3: 1 — корпус долота; 2 — удлиненная металлическая насадка; 3 — шариковый (замковый) подшипник; 4 — роликовые подшипники; 5 — шарошки; 6 — упорная пята

Основные элементы шарошечного долота Присоединительная резьба Насадочный прилив Лапа Насадка Козырёк лапы Шарошка

Детали шарошечного долота с твёрдосплавными вставками Зазор между резцами Пирамидальный резец внутреннего венца Внутренние венцы Шарошка № 3 Шарошка № 1 Резцы калибрующего венца Межвенцовая канавка Шарошка № 2

Детали шарошечного долота с фрезерованным вооружением Шарошка № 1 Уменьшенный зубец Зубцы калибрующего венца Защитное покрытие Центральная точка Межвенцовые канавки Шарошка № 2 Шарошка № 3 Зазоры между зубцам

Состав шарошечного долота 1. 2. 3. 4. Корпус с присоединительной резьбой Вооружение долота – совокупность всех зубцов на всех шарошках Опора долота – совокупность подшипников всех шарошек Система промывки долота – совокупность всех промывочных узлов долота • Конструктивно шарошечное долото состоит из секций (по числу шарошек) • • Секция состоит из: Лапы Шарошки Подшипников Спинка лапы Цапфа На лапе различают: Цапфу Козырёк Спинку лапы козырёк

Лапа

Шарошка

Цапфа

Вооружение шарошечных долот Фрезерованное армированное твёрдым сплавом

Вооружение фрезерованное армированное твёрдым сплавом

Вооружение шарошечных долот Твёрдосплавное зубковое вставное (штыревое)

Вооружение твёрдосплавное зубковое вставное (штыревое) ФОРМЫ ЗУБКОВ РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Вооружение твёрдосплавное зубковое вставное (штыревое) Зубки зарубежного производства

Вооружение шарошечных долот Комбинированное (реже по заказу) твёрдосплавные зубки фрезерованные зубки

Опора долота Открытая опора качения [Для высокооборотного бурения: (В) < 450 об/мин]

Опора долота Герметизированная опора качения [Для высокооборотного бурения: (ВУ) < 450 об/мин]

Опора долота Герметизированная опора качения [Для высокооборотного бурения: (ВУ) < 450 об/мин] Роликовый подшипник Шариковый замковый подшипник Основной роликовый подшипник Сальниковые уплотнения

Опора долота Герметизированная опора качения (схема) [Для высокооборотного бурения: (ВУ) < 450 об/мин] Подшипниковый вал (цапфа) Сальник(и) Ролики Шарики (замковые) Упорная шайба Ролики Упорная пята

Опора долота Открытая комбинированная опора (один подшипник скольжения- остальные качения) [Для низкооборотного (з/д) бурения: (Н) - 250 - 450 об/мин] Подшипник скольжения Шариковый замковый подшипник (качения) Основной роликовый подшипник

Опора долота Герметизированная комбинированная опора (один подшипник скольженияостальные качения) [Для низкооборотного (з/д) бурения: (НУ) - 250 - 450 об/мин] Шариковый замковый подшипник (качения) Основной роликовый подшипник Подшипник скольжения Сальниковое уплотнение

Опора долота Герметизированная опора скольжения (два и более подшипника скольжения - остальные качения) [Для роторного бурения: (НУ) < 90 об/мин] Подшипники скольжения Шариковый замковый подшипник (качения) Сальниковые уплотнения

Герметизированная опора скольжения – схема (Два и более подшипника скольжения- остальные качения) [Для роторного бурения: (НУ) < 90 об/мин] Цапфа Сальниковые уплотнения Фрикционная втулка Шариковый замковый подшипник Упорная шайба Упорная пята

Схема системы смазки опор долота 1 – Полость в лапе под смазку 2 – Стакан 3 – Диафрагма 4 – Крышка 5 – Стопорное кольцо 6 – Канал для смазки 7 – Канал для смазки 8 – Канал для смазки 9 – Канал для смазки 10 – Сальниковое уплотнение 11 - Шарошка 11

Схема резервуара для смазки Крышка Запорное кольцо Тарельчатая пружина Стакан Резервуар стакана (диафрагма) Лапа Смазка

Система промывки долот Центральная система промывки (Ц) (ЦГ) 1 - промывочный узел

Система промывки долот Боковая гидромониторная система промывки б) – крепление резьбовой втулкой (Г) 1– карман в лапе долота; 2 – проводящий канал; 3 – гидромониторная насадка; 4 – уплотнение насадки; 5 – элемент крепления насадки; 6 – насадочный прилив. а) – крепление пружинным кольцом В) – крепление гвоздём

Система промывки долот Боковая гидромониторная система промывки (Г) Промывочные узлы

Резьбовые насадки фирмы “Smith”