Исследование буровых долот с дисковыми и зубчато-дисковыми шарошками, страница 14

Шарошки И армированы штырями твердого сплава формы Г23 (ГОСТ 880-67) и выполнены в двух вариантах: с равномерным (И₁) и неравномерным (И₂) шагом зубьев; Расход твердого сплава соответствовал соответственно 160 и 208 г. Цилиндрические штыри закреплялись в гнездах пайкой.

Шарошки К также армированы штырями формы Г23, но отличаются большей высотой зубьев. Они были выполнены в вариантах К 105-9 и К 105-10 с расходом твердого сплава соответственно 117 и 130 г.

Рис. 2.26. Буровое долото ДЗДШ-244,5 с большой высотой зубьев шарошек, армированных штырями из твердого сплава

Шарошки И и К испытывались при бурении скважин глубиной 19 - 21 м на уступах, сложенных алевролитами с f = 4 и песчаниками с f = 6 (мощностью до 2 м); в этих породах встречались конкреционные образования на карбонатном цементе с f до 8 - 9. Скорость бурения по основной массе пород режущими долотами составила 62 - 79 м/ч  (шарошечным долотом К214ТП-39 - 65 м/ч). При бурении по крепким песчаникам имели место разрушения штырей.

Результаты опытно-конструкторских работ и испытаний дисковых и зубчато-дисковых шарошек в различных геологических условиях позволили сделать следующие выводы:

-подтверждается возможность применения на буровых долотах взаимозаменяемых шарошек с различной геометрией режущей части;      

-зубчато-дисковые шарошки (например, Б)  превосходят по скорости бурения дисковые (со сплошной режущей кромкой), в связи с чем последние применять нецелесообразно,

-цельнопаяные  резцы  Б  в  наиболее  трудных геологических условиях не достаточно эффективны ;

-цельнопаяные штыревые шарошки И ₁  и К более эффективны и отличаются от резцов Б меньшим расходом твердого сплава,

-шарошки В и Г с механическим комбинированным креплением вооружения являются перспективными, т.к. позволяют эффективно (по сравнению с цельнопаяными) использовать твердый сплав и снизить его удельный расход;

-стойкость зубчато-дисковых и дисковых шарошек существенно зависит от качества твердого сплава и технологии его пайки для крепления к дискам.

2.  5. 2. Компоновка долот с зубчато-дисковыми шарошками

           Первоначально разработанные долота с двумя и тремя зубчато-дисковыми  шарошками  имели  различные  конструктивные исполнения и по основным признакам (числу устанавливаемых шарошек, их взаимному расположению и соотношению диаметров шарошек d_ш и долота d) были подразделены на две группы (2 и 3) и четыре подгруппы (а, б, в, г). В дальнейшем были разработаны долота группы 4 с четырьмя зубчато-дисковыми шарошками (рис. 2.27, табл. 2.7).

                         Группа 2                                              Группа 3                 

                 а)                           б)                                   в)                      г)

             

                                                              Группа 4

                                                 в)                                         г)

                            

 Рис. 2.27. Схемы расположения   зубчато-дисковых шарошек в буровом долоте: а, б - соответственно, без смещения и со смещением шарошек относительно плоскости забоя скважины, в - без рассечки между шарошками, г- с рассечкой между шарошками; D – диаметр скважины, d - диаметр долота, d_ш - диаметр шарошки; d_к -  диаметр образуемого керна

Рис. 2.28. Долото с двумя зубчато-дисковыми шарошками, установленными в корпусе со смещенными пазами   

Таблица 2.7

Варианты конструктивного исполнения долот с зубчато-дисковыми

шарошками

Схема компоновки  долота			Количество шарошек		Соотношение диаметров долота и шарошки d/dш		Характеристика пазов корпуса	Шифр опытного долота
группа		подгруппа
2		а	2		≈2		сквозной	ДЗДШ-160А
		б	2		>2		смещенный	ДЗДШ2-125 ДЗДШ2-160 ДЗДШ2-214Б
3		в	3		≈2		расположены под углом 120 0	ДЗДШ-3 ДЗДШ3-190 ДЗДШ-160 2ДЗДШ3-243Б ДЗДШ-244,5
		г	3		>2		то же	ДЗДШЗ-214Б ДЗДШ-243 ДЗДШ-244,5
4	в		4		2		расположены под углом 90	ДЗДШ-244,5
	г			4		> 2	то же	ДЗДШ-244,5

                      Долота группы 2 состоят из двух шарошек, и в зависимости от их расположения принадлежат к одной из подгрупп а или б. Корпус долота по схеме  «а» имеет  сквозной  паз и соотношение  диаметров долота и шарошки d/d_ш, ближе к 2. Пазы корпуса по схеме «б» смещены относительно друг  друга и d/d_ш < 2 (рис. 2.28).

Долота, выполненные по схеме группы 3, имеют три шарошки, расположенных под углом 120⁰, и в зависимости от соотношения d/d_ш входят в подгруппы «в»  и «г». Шарошки, выполненные по схеме «в» (d/d_ш ≈ 2), перекрывают забой   полностью, и бурение скважины производится «сплошным забоем». Опытный образец такого долота представлен на рис. 2.29.

Рис. 2.29. Буровое долото с тремя зубчато-дисковыми шарошками,

 перекрывающими забой скважины

Долота, выполненные по схеме группы 4, имеют четыре шарошки, расположенные под углом 90 в корпусе долота, и в зависимости от соотношения d/d входят в подгруппы «в» или «г». Опытный образец четырехдискового долота представлен на рис. 2.30.

Рис. 2.30. Буровое долото ДЗДШ-244,5-4 (с четырьмя шарошками)

          Долота,  изготовленные  по   схеме   «г», характеризуются соотношением d/d_ш > 2, их шарошки не перекрывают забой полностью и расположены так, что между крайними внутренними точками вписывается окружность диаметром d_к. Центральный участок забоя не обрабатывается шарошками, т.е. бурение производится кольцевым забоем с оставлением целика породы (керна) диаметром около d_к. При создании такого долота исходили из предположения, что керн будет разрушаться вследствие неоднородности горной породы (слоистости и естественной макро- и микротрещиноватости) или срезаться эксцентрично расположенным стержневым резцом в центральной части корпуса долота.