Техническая характеристика шарошечного бурения скважин

Шарошечное бурение осуществляется долотами имеющими в качестве разрушающего органа конусообразные шарошки с фрезерованными зубьями (зубчатые долота) или штырями, армированными твердыми сплавами (штыревые долота). При вращении долота шарошки наносят зубьями (штырями) удары по забою скважины. Отколовшиеся частицы породы удаляются из забоя скважины сжатым воздухом или воздушно водяной смесью.

По массе и развиваемому усилию подачи станки шарошечного бурения подразделяются на легкие (масса до 40 т, усилие подачи до 200 кН, диаметр скважины 150-220 мм, рациональная область применения – породы с Пб = 6—10), средние (масса до 65 т, усилие подачи до 350 кН, диаметр скважины 220-270 мм, Пб = 10—14) тяжелые (масса до 120 т, усилие подачи до 700 кН, диаметр скважины 320 - 400 мм, Пб >14). К станкам легкого типа относятся СБШ-160, к станкам среднего типа 2СБШ-200Н, 3СБШ-200, СБШ-250МН; к станкам тяжелого типа – СБШ-320, СБШ-400. Станок СДШК-400 предназначен для бурения пород с Пб 10.

Последовательность и продолжительность операций бурения скважин зависит от кинематической схемы вращательно-подающего механизма бурового станка.

Для увеличения стойкости долот и применения систем автоматического регулирования режимов бурения необходимо, чтобы усилие подачи на буровой инструмент и частота вращения последнего были плавнорегулируемыми. Это обеспечивается использовании в качестве привода вращателя двигателей постоянного тока и гидравлической системы подачи.

Обычно применяют трехшарошечные зубчатые, штыревые или комбинированные долота, имеющие каналы для продувки и смазки опор шарошек, вращающихся на консольных осях с роликовыми или шариковыми подшипниками. Типы долот различаются видом, геометрическими размерами, параметрами вооружения и областью применения.

Зубчатые долота типа С, СТ и Т имеют фрезерованные зубья клиновидной формы с боковыми гранями, армированными твердым сплавом. В диапазоне типов С – Т постепенно увеличивается число и угол заострения зубьев (от 30-35 до 50 - 60°) с одновременным уменьшением из шага и высоты.

Вооружение долот типа ТЗ, ТКЗ, Т и ОК выполнено в виде запрессованных в тело шарошек твердосплавных зубьев (штырей) клиновидной формы (ТЗ), полусферической формы (К и ОК) или с чередованием на каждом венце штырей указанных форм (ТКЗ). У долот этой группы с переходом от типа ТЗ к типу ОК также увеличивается число штырей, а высота и шаг уменьшаются.

Долота типа ТК имеют комбинированное вооружение – с чередованием фрезерованных и твердосплавных зубьев на каждом венце или по отдельным венцам.

Стойкость долот ОК составляет 100-150 м в породах с Пб = 14-15. Применение забойных лубрикаторов для консистентной смазки увеличивает в 1.5-2 раза стойкость штыревых долот. Для защиты опор долот от продуктов разрушения, особенно при бурении обводненных горных пород, целесообразно применять защитные сетки, обратные клапаны и другие устройства.

Вращение и усилие подачи на шарошечное долото передают пустотелые буровые штанги, по которым поступает воздух или воздушно-водяная смесь для очистки забоя скважины от буровой мелочи и охлаждения долота. Диаметр штанги должен быть на 35-50 мм меньше диаметра долота для беспрепятственного выноса буровой мелочи в затрубном пространстве.