Киевский Завод Буровой Техники

Шарошечные долота (рис.1) представляют собой наиболее универсальный породоразрушающий буровой инструмент, поскольку область его применения охватывает практически все многообразие горных пород: от очень мягких до весьма твердых.
Шарошечное долото предназначено для бурения скважин сплошным забоем в породах и рудах различной твердости и трещенноватости, для бурения взрывных скважин в горных породах при очистке забоя сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью. Долото применяется в горнодобывающей промышленности и строительстве.
Шарошечное долото представляет собой неразборную конструкцию, состоящую из сваренных между собой трех секций, на цапфах которых смонтированы свободно вращающиеся на опорах шарошки. Опоры шарошек представляют подшипники качения с телами качения ролик-шарик-ролик и скольжения.
Шарошка крепится на лапе долота с помощью подшипника, потому может вращаться. Один шариковый подшипник является замковым, для того чтобы надёжно закрепить шарошку на лапе долота и не допускать её продольных перемещений (шарошки должны только вращаться). Долото (любое) на забое скважины вращается по часовой стрелке. А шарошки осуществляют вращение против часовой стрелки. Комбинация этих движений и даёт дробяще-скалывающий эффект.
Существуют 1, 2, 3, 4, 6, 8-шарошечные долота. На подвижных вращающихся деталях располагаются породоразрушающие элементы - зубцы.
Зубцы могут быть изготовлены вместе с телом шарошки, одновременно путём фрезерования или накатки. Зубцы могут быть изготовлены из специальных твёрдых сплавов и впаяны в тело шарошки. Зубцы располагаются на шарошке в виде концентрических окружностей или венцов. Венцы нумеруются буквами алфавита - А,Б,В… А находится в центре. Последний венец называется периферийным. Периферийные зубцы испытывают как бы двойную нагрузку, т.е. участвуют в разрушении породы на забое и в калибровании стенок скважины. Очень часто периферийные зубцы изготовляют Г-, П-, Т- образной формы (для фрезерования зубцов).
Твёрдосплавные зубцы изготавливаются клиновидной, сферической и призматической формы. Форма зубца будет соответствовать типам различных пород по твёрдости. Чем твёрже порода, тем большее количество зубцов находится в венцах (тем ближе располагаются зубцы). Чем мягче порода, тем реже расположены зубцы. Расстояние между зубцами – ШАГ (для мягких наибольший, для твёрдых наименьший). Высота зубца от основания шарошки до вершины - ВЫЛЕТ (наибольший для разбуривания мягких пород, наименьший - для твёрдых).
На всех шарошках количество зубцов и венцов разное. У шарошечных долот зачастую количество промывочных отверстий соответствует количеству шарошек (но не всегда). Очень часто в промывочное отверстие долота, для того чтобы уменьшить износ промывочных каналов, вставляются металлокерамические сменные насадки. При чём диаметр входного отверстия металлокерамической насадки больше диаметра выходного отверстия. За счёт этого возникает гидромониторный эффект - увеличивается давление и разрушающий эффект струи. В таком случае на долоте указывается "Г". Бывают долота с центральной промывкой, тогда в шифре долота присутствует "Ц".
Самоочищающиеся шарошки - когда венцы соседних шарошек проходят между венцами других шарошек. За счёт этого происходит очищение шарошек от выбуренной породы.
Твёрдосплавные зубцы предназначены для разбуривания абразивных горных пород, если в шифре долота есть буква "З", значит долото обладает твёрдосплавным вооружением и предназначено для абразивных пород. Фрезерованные зубцы предназначены для неабразивных пород.
Для улучшения очистки забоя от выбуренной породы в корпусе предусмотрено центральное отверстие - сопло.
Для охлаждения опор и защиты их от попадания шлама в секциях предусмотрена система каналов для подачи в опоры воздуха или охлаждающей жидкости.
Для повышения ресурса долот в их конструкции используются опоры скольжения и вооружение шарошек твердосплавными зубками. Для наиболее тяжелых условий эксплуатации разработаны долота с элементами герметизации опор.
По конструктивному исполнению корпуса шарошечные долота разделяются на:
- корпусные, применяемые для бурения скважин большого диаметра;
- секционные (бескорпусные), состоящие из двух (трех) сваренных между собой секций со стандартной присоединительной резьбой.
Долота типа К - характеризуются ударным действием вооружения на разрушаемый забой и предназначены для бурения твердых и весьма твердых пород. Шарошки долот имеют чистое качение по забою без проскальзывания, а вооружение состоит из цилиндрических твердосплавных зубков со сферической головкой. Калибрующее вооружение каждой шарошки работает в режиме резания.
Долота типа ТК и Т - характеризуются ударно-скалывающим действием вооружения на разрушаемый забой. Шарошки этих долот имеют кинематические схемы, обеспечивающие чистое качение с небольшим проскальзыванием основного конуса по поверхности забоя. Поэтому твердосплавные и фрезерованные зубья наносят по забою удары с некоторым сдвигом по ходу вращения шарошек. Шарошечные долота типа Т и ТК образуют забой выпуклой формы. Долота типа ТК и Т предназначены для бурения твердых пород, твердых с пропластками и очень твердых.
Долота типа СТ и С - характеризуются скалывающим действием вооружения на разрушаемые породы. Их шарошки имеют многоконусную форму самоочищающегося типа и работают по кинематической схеме, обеспечивающей качение со значительным проскальзыванием основных конусов шарошки вдоль поверхности забоя. Оси шарошек смещены относительно оси долота на 2-3 мм в зависимости от размеров долота, поэтому вооружение шарошек, состоящее из твердосплавных зубков и фрезерованных зубьев, наносит по забою наклонный удар со значительным сдвигом по ходу их вращения. Шарошечные долота типа СТ и С образуют забой выпуклой формы. Эти долота предназначены для бурения пород средней твердости с пропластками твердых пород.
Долота типа М - характеризуются режуще-скалывающим действием вооружения на разрушаемые породы. Их шарошки имеют многоконусную форму самоочищающегося типа; они работают по кинематической схеме, обеспечивающей большое скольжение основных конусов шарошки вдоль поверхности забоя. Вооружение шарошек состоит из острых фрезерованных зубьев, имеющих одностороннюю наплавку мелкозернистым твердым сплавом. Зубья шарошек вдавливаются в поверхность забоя и скалывают большой кусок породы с поворотом рабочей площадки зуба. Шарошечные долота типа М образуют выпуклый забой. Долота предназначены для бурения скважин в мягких породах с пропластками пород средней твердости.

Двухшарошечные долота.
Двухшарошечные долота - наиболее распространенный породоразрушающий инструмент при бурении геологоразведочных скважин на глубину до 2000 м. В определенных геолого-технических условиях эти долота обеспечивают превосходство над трехшарошечными на 10-15% по проходке и на 15-20% по механической скорости, т. е. в условиях, когда невозможно создать необходимые осевые нагрузки для нормальной работы трехшарошечных долот. Каждая отдельная секция двухшарошечного долота имеет большие диаметры шарошек по сравнению с трехшарошечным, что позволяет иметь на шарошке увеличенное число зубчатого или твердосплавного вооружения при увеличенном шаге между зубками.