Таблиця 5.1 – Область застосування тришарошкових доліт

Тип долота	Гірська порода
М	м’яка
МЗ	м’яка абразивна
МС	м’яка з пропластками середньої твердості
МСЗ	м’яка абразивна з пропластками середньої твердості
С	середної твердості
СЗ	абразивна середньої твердості
СТ	середної твердості з пропластками твердої
Т	тверда
ТЗ	тверда абразивна
ТК	тверда з пропластками міцної
ТКЗ	тверда абразивна з пропластками міцної
К	міцна
ОК	дуже міцна

Тришарошкові долота. Сучасні конструкції тришарошкових доліт виготовляють зварюванням між собою трьох кованих секцій (лап) (рис. 5.5). На цапфах долота на підшипниках обертаються шарошки. Шарошки мають породоруйнуючі елементи, конструкція яких визначається механічними та абразивними властивостями порід. Для пропуску промивальної рідини долото має промивальні отвори. Приєднання долота до бурильної колони здійснюється з допомогою подовженої замкової різьби.

а - гідромоніторне з відкритою опорою; б - гідромоніторне з герметизованою опорою; А-А – промивальний отвір із соплом (насадкою). Рис. 5.5 – Тришарошкове долото

 

 

Підшипники шарошок ряду моделей доліт змащуються промивальною рідиною, яка проникає до тіл кочення і тертя по зазору між основою шарошки і упорною поверхнею цапфи. В останні роки все більше застосування знаходять долота з герметизованою опорою, у яких спеціальне мастило надходить до тіл кочення і тертя із еластичного балону по наявному в лапі і цапфі каналу. Проникненню промивальної рідини в порожнину такої опори перешкоджає жорстка ущільнююча манжета.

При обертанні долота за годинниковою стрілкою шарошки, які перекочуються по вибою проти годинникової стрілки, здійснюють складний обертовий рух. У результаті цього породоруйнуючі елементи шарошок наносять удари по породі, дроблячи і сколюючи її. Сколююча дія породоруйнуючих елементів шарошок на породу залежить від форми шарошок, їх розміщення в корпусі долота і стану поверхні вибою свердловини.

Долота типів СТ, Т, ТЗ, ТК, ТКЗ, К, ОК належать до доліт дроблячого класу, а долота типів М, МЗ, МС, МСЗ, С і СЗ належать до доліт дробляче-сколюючого класу. У залежності від того, для буріння в яких породах призначено долото, шарошки мають різні породоруйнуючі елемен­ти - зубці, які виготовляються або разом з тілом шарошки фрезеруванням, чи накаткою, або окремо із спеціальних твердих сплавів. Останні мають клиновидну або сферичну контактну поверхню і запресовуються в гнізда, що просвердлені у тілі шарошки. Шарошки з фрезерованими або накатаними зубцями використовують у долотах, призначених для руйнування неабразивних порід. Шарошки із зубцями з твердих сплавів призначені для розбурювання абразивних порід, а також порід з дуже високою твердістю. На всіх шарошках породоруйнуючі елементи розміщують, як правило, концентричними вінцями. Усім вінцям шарошок присвоєні буквенні індекси у напрямку від вершини до основи: А, Б, В, Г. Вінець, розміщений в основі шарошки називають периферійним. Шарошки нумерують у залежності від кількості зубців на вінці А. Перша шарошка на цьому вінці має найменшу, а третя - найбільшу кількість зубців.

Шарошки доліт типів М, МС, С, СТ і Т мають вифрезеровані або накатані зубці. Висота і крок зубців зменшуються, а кут при вершині зубця збільшується для доліт від типу М до доліт типу Т. Шарошки доліт типу М мають найменшу кількість вінців, а доліт типу Т - найбільшу.

Оскільки периферійні вінці шарошок уражають одну і ту ж ділянку вибою, форма і розміщення зубців на них у кожної шарошки вибираються з врахуванням цієї особливості роботи долота. Оскільки грані зубців, що обернені до стінки свердловини, піддаються абразивному зносу, деякі долотні заводи зубці на периферійних вінцях виконують у вигляді Г-, Т- або П-подібної форми.

Шарошки доліт типу ТК на внутрішніх вінцях мають фрезеровані або накатані зубці призматичної форми, а на периферійних вінцях - вставні зубці з твердого сплаву із сферич­ною породоруйнуючою поверхнею. Шарошки доліт типів К і ОК мають на всіх вінцях зубці із твердого сплаву із сферичною породоруйнуючою поверхнею. Шарошки доліт типів МЗ, МСЗ, СЗ, ТЗ і ТКЗ, що призначені для буріння абразивних порід, оснащені запресованими в тіло шарошки твердосплавними зубцями, що мають клиновидну породоруйнуючу поверхню. Кількість вінців і клиновидних зубців у кожному вінці вибирають у залежності від твердості породи, для якої призначене долото (у доліт типу МЗ - найменша, а у доліт типу ТКЗ - найбільша).

Опори долота повинні забезпечувати вільне обертання шарошок навколо їх цапф, передачу навантаження на вибій від бурильної колони через цапфи і тіла кочення або поверхні тертя породоруйнуючим елементам, що знаходяться у контакті з породою.

Існує велика різноманітність опор шарошок, однак найбільше розповсюдження одержали такі типи опор:

В - всі підшипники кочення;

Н - один підшипник ковзання, а решта - кочення;

А - два і більше підшипники ковзання, а решта - кочення.

Випускають долота з відкритою опорою і з ущільнюючими кільцями і резервуаом для мастила. Долота з ущільнюючими кільцями і резервуаром для мастила у своєму позначенні (шифрі) мають літеру “У”. Застосування в роторному бурінні тришарошкових доліт з герметизованими мастилонаповненими опорами збільшує їх стійкість на 30% порівняно з долотами аналогічних конструкцій без герметизації опор.

Промивальні отвори. Ефективність роботи доліт у сверд­ловині в значній мірі залежить від ступеня очистки вибою від розбуреної породи. Тому не можна допускати накопичення вибуреної породи під долотом і перемелювання її породоруйнуючими елементами. Необхідно, щоб зруйнована порода своєчасно видалялась з вибою свердловини, що досягається не тільки подачею до вибою достатньої кількості промивальної рідини, але і застосуванням раціональних конструкцій і схем розміщення промивальних отворів у долоті.

За розміщенням і конструкцією каналів шарошкові долота поділяються на:

а) з центральним промиванням - Ц;

б) з боковим гідромоніторним промиванням - Г;

в) з центральним продуванням - П;

г) з боковим продуванням - ПГ.

Деякі моделі тришарошкових доліт виготовляють з розміщенням промивальних отворів у центрі долота. Потік промивальної рідини у таких доліт спрямовується на шарошки, забезпечуючи охолодження та очистку їх від вибуреної породи.

Більшість моделей тришарошкових доліт виготовляють з боковим розміщенням промивальних отворів. Струмина рідини у таких доліт направляється між шарошками до вибою, забезпечуючи достатнє охолодження шарошок, добре очищення вибою від вибуреної породи і сприятливі умови для руйнування породи породоруйнуючими елементами долота. Для створення ефективного процесу руйнування гірської породи, як і у лопатевих доліт, у промивальні отвори вставляють насадки (сопла), що створюють швидкість витікання струмини рідини з них не менше, ніж 80 м/с. Шарошкові долота з такими насадками називають гідромоніторними.