Чтобы узнавать последние новости, подпишись на нашу группу в VK

Способность буровой машины разрушать породу определенной крепости зависит прежде всего от типа применяемого инструмента. Так, для бурения слабых пород применяют режущий инструмент, крепкие (скальные и полу-скальные) породы разрушают с помощью инструмента шарошечного бурения или комбинированного инструмента. Для разрушения наиболее крепких пород используют инструмент ударного бурения.

Комплект бурового инструмента состоит из собственно рабочего инструмента и штанги.

ТРЕБОВАНИЯ К ИНСТРУМЕНТУ


С увеличением мощности и силовых параметров буровых машин возрастают требования к прочности и стойкости инструмента. Требуемой прочности и износостойкости достигают путем увеличения сечений, упрощения форм, использования легированных сталей (например, 35ХГСА) и пр. Стойкость инструмента повышается благодаря армированию его твердыми сплавами. Наибольшее распространение получили металлокерамические сплавы типа ВК.

Инструмент, предназначенный для бурения в крепких породах, должен обеспечивать высокую термостойкость с целью достижения требуемой производительности машины.

РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ


Конструкцию режущего инструмента (коронки) определяет схема разрушения забоя (рис. 2.3.1): разрушение сплошным забоем по линейной и ступенчатой схемам; щелевая схема со скалыванием целиков между щелями.


При ступенчатой форме забоя эффективность работы инструмента возрастает вследствие снижения прочностных характеристик породы по краям ступеней.

При щелевой схеме достигается снижение энергоемкости бурения ввиду малой величины разрушающих напряжений при сколе.

Режущий инструмент классифицируют последующим признакам [6, 13, 16]:

—    назначению (для бурения в слабых и крепких породах);

—    форме режущей кромки (со сплошной кромкой и кромкой ступенчатой формы);

—    виду контакта режущих элементов с забоем (постоянный, непостоянный) и т.д.

Специфика бурения в слабых породах if < 4) обусловлена большими скоростями подачи инструмента на забой. При этом возникает необходимость защиты инструмента от износа на значительной высоте корпуса.

Наибольшее распространение здесь получили коронки со сплошной режущей кромкой (рис. 2.3.2), отличающиеся простотой конструкции.

При бурении в крепких породах применяются коронки со ступенчатой формой режущей кромки (рис. 2.3.3), что создает разрыв сплошности забоя и увеличивает устойчивость инструмента при больших рабочих нагрузках.

Наиболее эффективно использовать в этих условиях щелевую схему разрушения породы, обеспечивающую создание больших давлений на забой при уменьшении длины контакта режущих элементов при одновременном снижении разрушающих напряжений во время режуще-скалывающего воздействия на породу. Данная схема реализуется при оснащении коронки резцами за счет их несимметричной установки (рис. 2.3.4).

Применение коронок с вращающимися резцами (рис. 2.3.5) позволяет повысить стойкость инструмента ввиду непостоянного контакта режущих элементов с забоем.

Повышение эффективности процесса бурения в неоднородных породах достигается у коронки, предложенной КузПИ — теперь КузГТУ (г. Кемерово) (рис. 2.3.6). Она состоит из двух сварных лопастей, на каждой из которых размещено по три резца, и хвостовика, служащего для присоединения коронки к буровому ставу. Режущими элементами коронки являются специальные резцы, снабженные фасонными хвостовиками. Каждая из лопастей имеет глухой продольный паз, состоящий из цилиндрической и прямоугольной частей. В цилиндрическую часть паза заводятся поперечные цилиндрические части хвостовиков резцов (бонки). В его прямоугольной части размещаются продольные цилиндрические части хвостовиков. В лопасти расположена эластичная емкость, заполненная жидкостью.

Описанная буровая коронка работает следующим образом. Под влиянием реакции породы, действующей на передние грани рабочей части резцов, они стремятся повернуться на некоторый угол относительно осей поперечных цилиндров хвостовиков. При этом продольные цилиндрические части хвостовиков давят на поршни, которые, перемещаясь, давят на жидкость емкости. Это давление каждого из резцов передается на соседние резцы. Все три поршня лопасти перемещаются на одну и ту же величину лишь тогда, когда реакции породы на всех резцах одинаковы.

Поскольку в большинстве случаев породы не изотропны и имеют самые разные нарушения своей структуры (включения, трещины, пустоты и т.п.), реакция на каждом из резцов различна и изменяется с течением времени. Например, при разрушении крепкого включения одним из резцов действующая на него реакция резко увеличивается. Это вызывает его отставание. При этом давление жидкости в емкости возрастает, происходит перемещение вперед других резцов, взаимодействующих с более слабой породой. Это способствует обнажению и вырыву включения из массива.

Таким образом, при бурении резцы занимают положение, определяемое физико-механическими свойствами буримой породы, что обеспечивает коронке высокую степень приспособляемости к постоянно изменяющимся физико-механическим свойствам буримой породы и облегчает разрушение небольших твердых включений, и, в конечном счете, энергоемкость процесса бурения снижается.


ИНСТРУМЕНТ БУРОВЫХ МАШИН.
Чтобы получить полную информацию, подпишись на нас Vk.com/enciklopediyatehniki