-
Лопастные долота
Вооружение этих долот выполняется в виде лопастей со сплошной (РС) или гребенчатой (ИР) режущими кромками. Долото состоит из корпуса 3 и лопастей 1 и имеет систему промывки забоя, включающую внутреннюю полость 4 и промывочные отверстия 2. На передних гранях лопастей выполняются пазы, в которые впаиваются твердосплавные пластины 5. Боковые калибрующие грани лопастей армируются твердосплавными штырями 6 (рис. 15.1). Сверху корпус имеет резьбу для соединения с бурильным инструментом.
Рис.15.1. Трехлопастное долото
На рис. 15.2 показаны профиль режущей кромки лопасти РС долота и схема взаимодействия её с горной породой.
Основными характеристиками лопасти являются угол резания α = 70–85о и угол заострения β = 20–25о.
Используются следующие лопастные долота:
- режуще-скалывающего действия двухлопастные 2Л диаметром от 76 до 165,5 мм с обычной промывкой и трехлопастные 3Л диаметром от 120,6 до 469,9 мм с обычной и гидромониторной промывкой;
- истирающе-режущего действия трехлопастные 3ИР диаметром от 190,5 до 269,9 мм и шестилопастные 6ИР с обычной и гидромониторной промывкой;
Пикообразные долота П выпускаются диаметром от 98,4 до 444,5 мм с обычной промывкой и бывают двух видов:
Ц – для разбуривания цементных пробок и металлических деталей низа обсадных колонн;
Р – для расширения ствола скважины.
Выпускаются следующие типы лопастных долот:
М – для мягких пород;
МС – для мягких пород с пропластками средней твердости;
МСЗ – для мягких абразивных пород с пропластками средней твердости;
С – для пород средней твердости.
Первые два типа долот изготавливаются по принципу режуще-скалывающего действия для бурения рыхлых и слабосцементированных обломочных пород. Два последних типа долот изготавливаются истирающе-режущего действия для бурения мягких абразивных (алевролиты и слабосцементированные песчаники) и средних по твердости пород (аргиллиты, глинистые сланцы, гипсы).
Принципиальное отличие долот ИР-действия от долот РС-действия – это прерывистое исполнение режущей кромки. Делается это для повышения удельного давления на забой и улучшения охлаждения режущих элементов промывочной жидкостью. Для обеспечения этих же условий у долот 6ИР три лопасти имеют укороченную высоту. В этих долотах штыри из твердого сплава ВК8-В впрессовываются со значительным вылетом над кромкой лопасти, в результате получается гребенчатая режущая кромка.
Под действием осевой нагрузки лопасть долота внедряется в горную породу и далее, вращаясь вместе с долотом вокруг его оси, срезает-скалывает слой породы некоторой толщины. При этом каждая точка лопасти совершает винтовое движение. Момент на долоте складывается из сопротивления горной породы скалыванию, трения лопастей о забой и стенку скважины.
Система промывки лопастного долота включает внутреннюю полость корпуса и промывочные отверстия. Число отверстий совпадает с числом лопастей. Струя жидкости формируется системой промывки и направляется на забой перед передней гранью лопасти. Гидромониторная система промывки отличается от обычной системы установкой в промывочных отверстиях долота минералокерамической насадки, формирующей высокоскоростную компактную струю.
Шифр долот отражает особенности конструкции, диаметр и тип долота. Например, 2Л-161,1М означает: двухлопастное долото с обычной системой промывки диаметром 161,1 мм для бурения мягких горных пород. 3ЛГ-190,5МС – трехлопастное долото с гидромониторной промывкой диаметром 190,5 мм для разбуривания мягких с пропластками средней твердости пород.
В шифре истирающе-режущих долот вместо буквы Л ставятся буквы ИР. Например, 3ИР-190,5МСЗ – трехлопастное долото с обычной системой промывки диаметром 190,5 мм типа МСЗ. Масса этого долота 25 кг, допускаемая нагрузка 180 кН, допускаемый крутящий момент 3800 Н•м.
Лопастные долота не применяются при бурении гидравлическими забойными двигателями и электробурами, т.к. при бурении ими необходим большой крутящий момент.