БНГС_лекції_шпоргалки - Відповіді на запитання щодо БНГС - 18
Конструкція шарошечних доліт. Правила експлуатації та відпрацювання.
Винахід шарошечного долота внесло переворот у обертальне буріння. Це найбільш застосовуваний тип долот при бурінні суцільним вибоєм.Відрізняється з інших типів долот наступним:
1)Меншою площею контакту робочих елементів із вибоєм, але великою кількістю робочих кромок, що значно підвищує ефективність руйнування гірської породи;
2) Кульки долота перекочуються по вибою, тобто. крутний момент менше, як і знос.
Всі шарошечні долоти випускаються за гостем: ГОСТ 20962-75. Можуть бути одношарошкові, двошарошкові та тришарошкові.
Основні елементи долота:
1) Лапа. Лапи може бути зварені між собою чи виготовлятися єдиними. На лапу шляхом комбінації шарикопідшипників кріпиться шарошка;
Шарошка є основним породоруйнівним елементом долота.
Долота можуть бути:
1) одне, двох і багато кулькові;
2) корпусні, без корпусні та секційні.
Ряд зубів називається вінцем, вони нумеруються від центру початку шарошки. Останній ряд називається периферійним. Нумерація шарошки: 1 – називається шарошки, що має на першому вінці найменшу кількість зубів. Потім подумки обертаємо за годинниковою стрілкою, яка за нею та 2 і т.д.
У фрезерованих доліт зуби формуються шляхом штампування або фрезерування, а у доліт із зубковим озброєнням закріплюються заставні зубки або штирі методом свердління та запаювання.
Промивні канали можуть бути просто каналами – це отвір у долоті і можуть мати гідромоніторні насадки (ці насадки виконані з твердого керамічного сплаву, мають значно менший діаметр, ніж промивні канали і при певному витраті швидкість струменя швидкість, що витікаєдосягає 100 м/с та додатково руйнує породу).
Схема роботи долота:
Долото спущено на забій. Вибійний двигун або колона труб крутить його вправо, вагою бурильної колони створюється навантаження і шарошки, перекочуючись по вибою, руйнують гірську породу, причому долото, розташування шарошок і кількість робочих вінців сконструйовано так, що при кожному обороті зуби шарошок весь час потраплятимуть на різні ділянки вибою, руйнуючи весь час свіжу ділянку.
Існують схеми, якими осі шарошок перетинаються з віссю долота і шарошки перекочуються по вибою без ковзання, і існують схеми, при яких осі шарошок зміщені щодо осі долота, при такій схемі шарошки долота перекочуються зі ковзанням, цей варіант найбільш ефективний.
1) СТ, Т, ТЗ, ТК, ТКЗ, ОК;
2) М, МОЗ, МС, МСЗ, З, СЗ. (Див. таблицю, яку він видав.)
Опора шарошки залежно від типу доліт конструюється з різних поєднань кулькових, роликових та підшипників ковзання. Опора є найвідповідальнішим вузлом долота, від якого залежить довговічність роботи долота. Осьові навантаження вузлом передаються на лапу, а потім на корпус долота (радіальні навантаження вище осьових). Для поліпшення роботи опор в порожнину шарошки водиться консистентне мастило, воно покращує умови роботи підшипника, зменшує силу тертя і служить для покращення тепловіддачі. Щоб уникнути попадання бурового розчину в порожнину шарошки, вона герметизується. Зараз розроблені та застосовуються долота з компенсатором тиску – цей пристрій захищає шарошку від попадання до неї бурового розчину.
Між шарошкою та цапфою знаходяться підшипники. Мастило підшипників здійснюється двома способами: 1. Буровим розчином, тоді у шарошки є отвори; 2. Олією, тоді опорагерметизується і встановлюються ущільнювачі, в лапі є канали, якими масло надходить у підшипники.
Є необхідною умовою буріння. Промивання вимиває зруйновану породу або шлам, охолоджує та відчищає елементи долота.
Існує дві системи промивання:
Центральна система застосовується в долотах для розбурювання твердих і дуже твердих порід, являє собою конусний канал, що підводить до центральних промивних отворів.
Існує ще одна система – гідромоніторна. На бічних частинах долота є отвори, в які вставляють гідромоніторні насадки (з твердих сплавів), що різко підвищують швидкість струменя, вони працюють під деякими кутами, струмені потрапляючи на забій, за рахунок високої швидкості закінчення руйнують породу, допомагаючи долотам руйнувати породу. Для промивання дуже важливо щоб частка як тільки відокремиться від основної породи була підхоплена потоком і віднесена в кільцевий простір, тому похило розташування насадок допомагає створити дотичні і бічне рух струменів. Швидкість закінчення рідини насадок коливається в інтервалі від 80 до 100 м/с. Насадки виготовляються із металокераміки. У шифрі долот з гідромоніторним промиванням ставиться літера «Г», наприклад III 215,9 ГМУ - 3 шарошки, діаметр долота 215,9 мм, Г - бічне гідромоніторне промивання, МУ - ущільнена маслонаповнена опора, для низькооборотного буріння на одному підшипнику. Можуть стояти літери, що позначають тип породи, для розбурювання якої призначено це долото.
Також Ц – центральне розташування промивних та продувних отворів. Г – з боковим гідромоніторним промиванням. ЦГ – з комбінованим промиванням. П – центральною продуванням газом. ЦП – з бічним продуванням газом. Опори долота маркуються: В – опора долота з усіма тіламикочення, застосовується при високо оборотному бурінні. Н – 1 підшипник ковзання, інші ж кочення. А – 2 і більше підшипника ковзання, А і застосовуються при низкооборотном бурінні. У – опора долота герметизована та маслонаповнена.
Кожне долото має паспорт, що додається заводом-виробником. На буровій перед пуском проводиться візуальний огляд, визначається відповідність долота типу порід, які передбачається розбурювати, проводиться контрольне вимірювання зовнішнього діаметра. Спуск долота на забій проводиться плавно без посадок та ударів. Долото припрацьовується 10-15 хвилин на вибої при навантаженні 20-30% від нормального (це необхідно для того, щоб підшипники опор при малому навантаженні припрацювали). Режим (навантаження, витрата промивної рідини, число оборотів) відпрацювання долота повинен відповідати типу і конструкції долота (він вказаний у паспорті долота). Шарошкові долота бояться металу на вибої, тому необхідна постійна профілактика від металу на вибої, це досягається:
1) спуск торцевих та магнітних фрез;
2) Установка в компонуванні бурильної колони пристосування званий вибійним металошламоуловлювачем (ЗМШУ) - являє собою патрубок зі спідницею, тобто на трубі певного діаметра наварена ще одна труба, так що б утворювалося кільцеве простір, встановлюється над вибійним двигуном або першою трубою струмінь рідини з вибою підхоплює частинки металу, а проходячи верхній кінець спідниці потрапляє в ширшу ділянку стовбура, втрачають свою швидкість і метал випадає в забійний металошламоуловлювач).
Зараз сучасні конструктори працюють над такими поліпшеннями:
1) підвищення міцності та зносостійкості матеріалів, з яких виготовлені долота;
2) покращення конструкції основних вузлів, зарахунок точності виготовлення;