Станки вращательного бурения резцовыми долотами

Станки вращательного бурения резцовыми долотами предназначены для бурения вертикальных и наклонных скважин по породам с коэффициентом крепости f< 6.

При вращательном бурении порода разрушается под действием осевого усилия подачи и крутящего момента, передаваемого станком резцовому долоту. Вращательное бурение применяют только по породам средней и ниже средней крепости. При крепких породах режущие кромки долота не способны скалывать стружку значительной толщины и разрушают породу истиранием. При этих условиях работы резцы из металлокерамических твердых сплавов быстро изнашиваются, и скорость бурения падает.

Существуют два вида вращательного бурения: сплошное и колонковое. При колонковом бурении коронка разрушает горную породу только в пределах кольцевой щели, а по середине остается керн, выдаваемый из скважины крупными кусками. Потери времени на подъем керна на поверхность снижают среднюю скорость бурения, в связи с чем такой способ бурения на карьерах применяют только для проведения разведочных скважин.

Таблица 2.3.

Техническая характеристика станков вращательного бурения

Станок вращательного бурения состоит из следующих основных узлов (см. рис.2.7.): многоопорного гусеничного хода с электроприводом; рамы с кузовом и кабиной машиниста; мачты с направляющими для перемещения бурового става и вращателя; кассеты для хранения шнеков; механизма подачи бурового става на забой; гидроцилиндров выравнивания станка и подъема мачты; компрессорной станции; кабельного барабана.

Рис. 2.7. Станок вращательного бурения

1 – вращатель; 2- мачта; 3 – кабина; 4 – ходовая часть; 5 – кассета;

6 – гидроцилиндр выравнивания станка.

Подача штанг на ось бурения осуществляется из кассеты, поворачиваемой храповым механизмом с приводом от гидроцилиндра.

Комплект бурового инструмента состоит из режущих долот и шнековых штанг.

Шнековый буровой став (рис. 2.8.) служит для передачи крутящего момента долоту, а также для очистки скважины.

Рис. 2.8. Шнековый буровой став

1 – труба; 2 – спираль; 3 – хвостовик;

4 – отверстие; 5 долото.

Он состоит из трубы с приваренной к ней спиралью из полосовой стали и хвостовиков. Соединение штанг между собой, с переходником шпинделя вращателя и долотом производится с помощью валиков, продеваемых сквозь отверстия хвостовиков.

Наружный диаметр шнека для уменьшения трения о стенки скважины должен быть на 10% меньше диаметра долота.

Шнековый способ очистки скважин от буровой мелочи является пассивным, поскольку не обеспечивает принудительного удаления продуктов разрушения из призабойной зоны. Поступление буровой мелочи на первый виток шнека, который отстоит от забоя на высоту долота, происходит за счет вытеснения ее буровым инструментом.

Особенностью бурения в мягких породах (с f < 4) является высокая скорость подачи инструмента на забой. При этом резцы снимают крупную стружку, достигающую по глубине 10 мм и более. Поэтому возникает необходимость защиты корпуса долота от износа на значительной высоте и по всей длине режущей кромки. Этим условиям отвечают долота типа РК (см. рис.2.9.а.).

Рис. 2.9. Режущие долота для вращательного бурения

а – типа РК со сплошной режущей кромкой;

б – типа РД с прерывистой режущей кромкой;

1 – хвостовик; 2 – корпус; 3 – пластина твердого сплава;

4 – резец.

Долото имеет съемный корпус. Один хвостовик используется на нескольких съемных корпусах. Ступенчатая форма режущей кромки долота увеличивает его устойчивость и создает разрыв сплошности забоя.

Для бурения в породах повышенной крепости требуется создание высокого удельного давления на забой за счет максимального сокращения линии контакта с забоем и сохранения его ступенчатости. Это достигается применением сменных резцов в долотах типа РД. Резцы расположены не симметрично с последовательным превышением их друг над другом.

Шнековый способ очистки скважины допускает наличие в буровой мелочи фракций до 35 мм в поперечнике. Долото должно иметь минимальное количество резцов, обеспечивающих максимальный эффект отделения от массива не разрушенных твердых включений.

Для армирования бурового инструмента применяют металлокерамические твердые сплавы.