Назначение шарошечных долот
Шарошечные долота выпускаются
двух типов: для бурения скважин без отбора керна, или сплошным забоем и
колонковые долота большого диаметра для бурения разведочных скважин на нефть и
газ.
При бурении скважин на твердые
полезные ископаемые в основном используются шарошечные долота для бурения
сплошным забоем.
В этом случае разрушается на
забое вся порода, и для повышения эффективности проходки на долото необходимы
значительно большие осевые нагрузки, чем при бурении кольцевым забоем с отбором
керна. Благодаря конструктивным особенностям шарошечных долот, наличию
большого числа зубьев на шарошках и значительной площади контакта удельные
нагрузки, создаваемые зубьями шарошки на породу, достигают существенных
величин, что обеспечивает эффективное разрушение породы.
забоем ведется до определенного износа вооружения долота, особенно калибрующих
зубьев. При этом проходка на долото увеличивается во много раз по сравнению с
бурением скважин с отбором керна. Время на спускоподъемные операции
значительно сокращается. Сочетание этого фактора с высокой эффективностью разрушения
горных пород обеспечивает значительную производительность и более низкую
стоимость буровых работ. Бурение скважин сплошным
забоем широко применяют на стадии детальной разведки для проходки интервалов
вмещающих пород при хорошей изученности геологического разреза.
Шарошечное долото также
используются при проходке взрывных, сейсмических, гидрогеологических,
эксплуатационных и других технических скважин.
Виды шарошечных долот
Конструкция
шарошечного долота влияет на его работу и характер разрушения породы на забое.
Механизм разрушения горных пород шарошечным долотом отличается от разрушения
режущим инструментом. Шарошечные долота обладают повышенной прочностью и
воспринимают достаточно большие осевые нагрузки. Шарошки долота, имеющие стальные
и твердосплавные зубья, перекатываясь по поверхности забоя, наносят удары с
определенной частотой и разрушают породу.
Для вращения долота не
требуется больших затрат мощности, так как крутящие моменты, создаваемые
трением в подшипниках шарошек и трением калибрующих зубьев о стенки скважины,
незначительны.
Большое число
породоразрушающих зубьев позволяет равномерно распределять нагрузку в долоте и
при незначительной площади контакта создавать высокие удельные давления.
При перекатывании шарошки по
забою передача нагрузки на породу носит кратковременный характер, что уменьшает
износ вооружения долота. Создаваемые при этом динамические нагрузки
способствуют интенсивному разрушению породы.
Кинематика работы шарошки
состоит в том, что при вращении долота она совершает сложное движение,
участвуя в относительном движении вокруг собственной оси и переносном вращательном
движении вокруг оси долота. При сложении двух вращательных движений шарошка
совершает вращение вокруг некоторой мгновенной оси. В зависимости от положения
мгновенной оси меняется характер взаимодействия зубца с забоем.