Алмазні долота

Головною особливістю алмазних доліт є наявність в них алмазних ріжучих елементів, тобто алмазів (природних або синтетичних). В бурових долотах зазвичай використовують найменш цінну різновидність природного алмазу, що називається карбонадо або чорні алмази, яка характеризується меншою твердістю, але більшою в’язкістю.

Алмазне долото складається з (рисунок 1.11, а): порожнинного сталевого корпусу, що включає головку 1 і перехідник 2 з різьбою, матриці 3, на секторах якої розміщені алмази 4. У матриці долота виконані промивальні отвори 5, які переходять в промивальні канали 6.

Алмази на секторах кріплять різними способами. Найбільш поширений спосіб порошкової металургії. Алмазні зерна розкладають в прес-формі по заданій схемі і фіксують клеєм. Потім у прес-форму засипають порошкоподібну шихту (наприклад, суміш карбіду вольфраму і кобальту) і спресовують, причому як пуансон використовують головку породоруйнівного інструменту. Далі інструмент спікають при температурі близько 1300 °С у захисному середовищі (наприклад, у водневій печі). Зерна алмазів повинні виступати над матрицею на 1/5÷1/4 від їх діаметру. Для оголення алмазів, якщо це не було передбачено в пресформі, використовується піскоструминна обробка робочих поверхонь інструменту.

Позначення твердосплавних доліт:

Долота з алмазами, розміщеними тільки в поверхневому шарі матриці, називаються одношаровими. При цьому використовують алмази діаметром 2-3 мм (від 3 до 12 зерен на карат). При оснащенні породоруйнівного інструменту дрібними алмазами (до 1000 зерен на карат) їх розміщують в поверхневому шарі матриці завтовшки 5-6 мм (алмази входять до складу шихти). Такі долота називають імпрегнованими (рисунок 1.11, б).

При бурінні твердих і міцних абразивних порід знос матриці є інтенсивніший, тому з метою запобігання зношуваності алмазів матриця у таких доліт повинна бути стійкішою до зношування. В м’яких породах та породах середньої твердості матриця зношується мало, тому необхідно використовувати менш стійкіший матеріал для виготовлення матриці.

По формі і напрямку промивальних канавок, робочих органів і всієї робочої поверхні долота виділяють три типи алмазного долота: радіальний (рисунок 1.12, а), ступеневий (рисунок 1.12, б) та спіральний (рисунок 1.12, в).

Розміри алмазних доліт по номінальному діаметру дещо зменшені (близько 2 мм) відносно нормального ряду іншого типу доліт.

Рисунок 1.11 – Секторні ріжучо-стираючі алмазні долота

Долота всіх типів виготовляють двох класів, тобто із природними та синтетичними алмазами і призначені для буріння свердловин у м’яких, середніх та твердих породах з низькою та середньою абразивністю.

а – одношарове радіальне біконічне долото; б – ступеневе; в – спіральне; г – імпрегноване.

Рисунок 1.12 – Алмазні долота різних типів

Шифри алмазних доліт включають дві, три або чотири букви, які вказують на вид інструменту, його конструктивні особливості і спосіб армування, діаметр долота (зовнішній та внутрішній діаметр бурильної головки), його тип і модифікацію:

• перша буква: Д - алмазне долото; К – алмазна бурильна головка.

• друга буква: Р - долото з радіальним розміщенням зовнішніх каналів і гладкою зовнішньою робочою поверхнею матриці; К - долото з вузькими і глибокими напірними каналами, які розділяють кожний сектор на виступи-лопаті, і тороподібними виступами зовнішнього і внутрішнього конусів; Л - долото з великою кількістю і малою шириною радіально поздовжніх виступів (лопатей); В - зарізне долото з плоским робочим торцем та внутрішнім конусом у вигляді перекинутої лійки і вкороченою калібруючою частиною; И – імпрегноване алмазне долото (при відсутності цієї букви – одношарове долото); У - долото оснащене оригінальною „X" перемичкою, яка обмежує заглиблення великих поверхневих алмазів у тверду породу, охороняє їх від пошкодження, оснащена імпрегнованими алмазами, руйнує породи середньої твердості, не перешкоджає заглибленню великих алмазів у м'які породи і може мати дрібні тороподібні виступи; Т -ступінчаста форма робочої поверхні.

• третя буква С – долото оснащене штучними (синтетичними) алмазами.

• четверта буква – И означає те саме, що і друга (імпрегноване алмазне долото).