АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Лабораторная работа № 1

Тема: Изучение конструкций шарошечных долот.

Цель работы: Изучение конструкции шарошечных долот и заводского шифра долот по ГОСТу 20692-2003 “Шарошечные долота”.

Шарошечные буровые долота предназначены для бурения скважин и представляют собой буровой инструмент, породоразрушающими органами которого являются шарошки, перекатывающиеся по забою.

Шарошечные долота наиболее распространенный вид породоразрушающего инструмента. Они выпускаются в наибольшем ассортименте по числу типов, серий, модификаций и моделей.

В России и СНГ основными производителями долот являются: ОАО “Волгабурмаш”, ОАО “Уралбурмаш”, ОАО “ДДЗ” (Дрогобычский долотный завод, Украина).

По конструкции корпуса трехшарошечные долота подразделяются на секционные и корпусные. Секционные долота сваривают из отдельных секций (лап), на которых расположены шарошки, и последующей обработкой получают долото. На рисунке 2 представлена компоновка узлов и деталей секционного трехшарошечного долота.

Рисунок 2 – Компоновка узлов и деталей секционного трехшарошечного

Секционные долота выпускаются всех серий и типов диаметром до 393,7 мм. Секционное трехшарошечное долото состоит из трех одинаковых по размеру шарошек и трех идентичных лап. Шарошки оснащены вооружением, представленными венцами основного, периферийного и обратного конусов шарошки. На цапфах лап расположены подшипники различной конфигурации, образующие опору долота. Шарошки удерживаются от осевого перемещения с помощью замкового шарикового подшипника, собираемого через отверстия в цапфах. Отверстия в цапфах закрываются специальным пальцем, который заваривается на спинке лапы.

Промывочные каналы могут иметь различную форму, расположение или количество в зависимости от назначения, типа и размера долота. Наибольшее распространение получили два типа промывочных каналов: одно отверстие расположенное в центре долота (центральная схема промывки) и боковые каналы в каждой лапе долота (гидромониторная схема промывки). Схемы промывки долот представлены на рисунке 3.

а б в

а – центральная насадка;

б – боковая с тремя удлиненными насадками;

в – боковая с тремя стандартными насадками

Рисунок 3 – Схемы промывки забоя скважины

Для повышения эффективности разрушения мягких пород в корпус долота встраиваются профилированные насадки при движении через которые поток промывочной жидкости приобретает скорость до 60-120 м/с. Сменные насадки изготавливают из металлокерамических сплавов. Наибольшее распространение получили насадки с каналом, имеющим форму очертания сжатой струи (с целью повышения коэффициента расхода). Повышение эффективности гидромониторного эффекта достигается за счет уменьшения расстояния от насадки до забоя до 20 мм. Благоприятным также является расположение оси насадки под углом 8⁰ в сторону, противоположную вращению долота. Характеристики стандартных и удлиненных насадок приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Характеристика стандартных насадок

Таблица 2 –Характеристика удлиненных насадок

Рассматриваемое долото имеет гидромониторную промывку (рисунок 3), поэтому в каждой лапе долота выполнены гнезда под насадку. Насадка уплотняется резиновым кольцом и крепится с помощью стопорного гвоздя.

Для подвода смазочного вещества к элементам опоры шарошки в процессе бурения в лапе предусмотрен узел смазочного резервуара. Смазочное вещество находится в стакане и под действием диафрагмы, которая деформируется при перепаде давления, подается к опоре долота. Система смазки представлена на рисунке 4.

Рабочая поверхность шарошек снабжена зубчатыми венцами, которые выполняются как одно целое с телом шарошки или шарошка армируется породоразрушающими элементами из твердого сплава. Вооружение буровых долот представлены на рисунке 5.

Рисунок 4 - Система смазки

Рисунок 5 – Вооружение буровых долот

Для эффективно разрушения горных пород необходимы соответствующие удельные нагрузки и внедрение зубка в породу, то есть улучшение разрушающей способности вооружения зависит от формы рабочей части зубка [2]. Форма таких зубков показана на рисунке 6.

а б

в г

д е

ж з и

а – зубок типа М; б – зубок типа М2; в – зубок типа Г-25; г – зубок типа Г-54; д - зубок типа С; е – зубок типа Т; ж – зубок типа Г-26; з – зубок типа К; и – зубок типа СТ

Рисунок 6 – Твердосплавные зубки

Выбор типа и вида вооружения для оснащения вооружения шарошек долота в основном определяется свойствами разбуриваемых пород.

Шарошки современных долот выполняются многоконусными. Один из конусов обычно несет вооружение, калибрующее стенки скважины, и называется обратным.

Краткая характеристика вооружения всех типов долот и описание разбуриваемых ими пород приведено в таблице 3.

Таблица 3 – Характеристика вооружения шарошечных долот

Параметры элементов вооружения изменяются в зависимости от типа и размеров долот.

Полнота поражения забоя по радиусу скважины характеризуется коэффициентом перекрытия, под которым понимается отношение суммы длин зубьев, одновременно контактирующих с забоем, к радиусу долота.

В зависимости от типа долота коэффициент перекрытия изменяется в пределах от 0,7 до 1,3.

Контактная площадь зубьев долота определяется как сумма площадей контакта зубьев всех шарошек, одновременно находящихся во взаимодействии с горной породой. При вращении долота и шарошек контактная площадь меняется, поэтому обычно определяется среднее значение этой величины.

После сборки лап и шарошек в секции их сваривают вместе в монолитную конструкцию, а затем нарезают резьбу для присоединения к бурильной колонне.

Фиксирование сопряженных граней и секций перед сваркой производится с помощью установочных штифтов, под которые в каждой лапе высверливаются глухие отверстия.

Внедрен ГОСТ 20692-2003 “Долота шарошечные”, которым предусмотрен выпуск долот 42 типоразмеров от 76,0 мм до 508,0 мм.

Шифр долота включает сведения о виде долота по числу шарошек, его диаметре, типе долота, характеризующем его вооружение, расположение промывочных и продувочных каналов, отличие конструкции опоры (рисунок 7).

Рисунок 7 – Долото серии ГВ

Следует изготовлять:

одношарошечные – I,

двухшарошечные – II,

трехшарошечные – III.

Диаметр долота в миллиметрах, часто встречаются в практике буровых работ следующие диаметры долот: 190,5; 215,9; 244,5; 269,9; 295,3; 349,2; 393,7; 445; 490 [3].

В шифре долота заложено обозначение породы, для которой данное долото предназначено. Породы по твердости условно делятся на следующие категории: мягкие (М), средние (С), твердые (Т), крепкие (К), и очень крепкие (ОК).

По виду вооружения разработаны следующие типы долот: для бурения мягких пород (М), для мягких абразивных пород (МЗ), для мягких с пропластками средней твердости пород (МС), для мягких абразивных с пропластками средней твердости пород (МСЗ), для средней твердости пород (С), для средней твердости с пропластками твердых пород (СТ), для средней твердости абразивных пород (СЗ), для твердых пород (Т), для твердых абразивных пород (ТЗ), для твердых с пропластками крепких пород (ТК), для твердых абразивных с пропластками крепких пород (ТКЗ), для крепких пород (К), для очень крепких пород (ОК).

Наличие в обозначение типа долота буквы З указывает на то, что шарошки оснащены твердосплавными зубьями. Буква З отсутствует, если шарошки имеют фрезерованные или литые зубья, армированные твердым сплавом.

Расположение промывочных или продувочных каналов:

Ц – долото с центральной промывкой,

Г – с гидромониторной боковой промывкой,

П – с центральной продувкой,

ПГ – с боковой продувкой.

Имеются также уточняющие сведения о конструкции опоры. Так, например: В – долото предназначено для высокочастотного вращения, имеет только подшипники качения, Н – долото предназначено для низкочастотного вращения, при этом опора шарошки на одном подшипнике скольжения в сочетании с подшипниками качения, А – в опоре два и более подшипников скольжения, У – опоры, выполненные с герметизацией подшипников уплотнительными кольцами и имеющие резервуары для смазки.

Пример условного обозначения трехшарошечного долота диаметром 215,5 мм для бурения абразивных пород средней твердости (СЗ), с боковой гидромониторной промывкой (Г), на двух и более радиальных подшипниках скольжения с одним или более упорным подшипником скольжения и герметизацией опоры (АУ):

Долото шарошечное III 215,9 СЗ-ГАУ ГОСТ 20692-2003.

Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 1031 | Нарушение авторских прав