Підшипників та ущільнення:

1 – малий радіальний підшипник ковзання; 2 – торцевий підшипник ковзання; 3 – кульковий підшипник кочення;

4 – плаваюча розрізна втулка з берилової бронзи; 5 – ущільнення з еластоміру; 6 – цапфа; 7 – дві радіальні стійкі до температури і оливи ущільнення з еластоміру

Відзначимо, що за останні роки тришарошкові долота з відкритими опорами поступово замінюються долотами з опорами, які герметизуються. Принципова схема такої опори наведена на рис. 1.22.

Проникненню промивної рідини в порожнину такої опори перешкоджає ущільнення 7. Мастило, яке міститься в порожнині між лапою долота і шарошкою, ізолюється від зовнішнього середовища діафрагмою 12.

Виготовляють долота з центральною, боковою і комбінованою промивкою.

При бурінні з продуванням свердловини повітрям умо-ви роботи підшипників шарошок значно погіршуються через недостатній тепловідвід від деталей, які труться. Тому в долотах з центральним продуванням частина повітря (20…25 % від загальної витрати) спеціальними каналами в лапах і цапфах спрямовується в опори шарошок. При цьому поліпшується очищення вибою і захищається опора від попадання шламу (рис. 1.23). Ефективність роботи три-шарошкових доліт у значній мірі залежить від ступеня очищення вибою свердловини промивною рідиною.

Тому не можна допускати скупчення розбуреної породи під долотом і перемелювання її породоруйнівними елемен-тами. Необхідно, щоб зруйнована порода відразу видалялася із вибою свердловини, що досягається не тільки подачею до вибою достатньої кількості промивної рідини високої якості, але і застосуванням раціональних конструкцій і схем розташування промивних отворів у долоті (рис. 1.24).

Рисунок 1.22 – Схема тришарошкового долота з герметизованою опорою:

1 – твердосплавний захист калібру; 2 – фрикційна цапфа;

3 – опора; 4 – шарошка; 5 – вставки з карбіду вольфраму;

6 – калібрувальний вінець; 7 – радіальний сальник з еластоміром; 8 – опорна поверхня; 9 – берилій-мідна плаваюча втулка

з срібним покриттям; 10 – камера для мастила; 11 – кришка камери для мастила; 12 – діафрагма

Рисунок 1.23 – Лапа тришарошкового долота для буріння з продуванням свердловини повітрям

Центральне промиванна відбувається крізь централь-ний промивний канал, утворений поверхнями лап. Канал може містити зносостійку змінну втулку з максимальним наближенням її нижнього торця до шарошок. Центральний промивний отвір може бути в плиті, виготовленій в нижньому кінці корпуса долота.

а б в г д

Рисунок 1.24 – Схеми промивок:

а – центральна; б – бокова; в – комбінована; г – бокова з видовженою насадкою; д – центральна з наближеною насадкою до шарошок

Бокове промивання здійснюєть крізь три отвори розташовані похило до осі долота так, що направляють промивну рідину на периферію вибою мимо шарошок. Для створення ефективного процесу руйнування гірської породи в промивні отвори, як і у лопатевих доліт, вставляють зносостійкі змінні насадки, які забезпечують швидкість витікання струменів рідини не менше 80...120 м/с. Долота з такими насадками називаються гідромоніторними. Насадки стандартного ряду мають внутрішній діаметр від 6,4 мм до 22,2 мм.

Комбінована промивка проводиться за допомогою тільки двох бокових і однієї центральної насадки. За такої асиметричної схеми промивання, замість третього бокового приливу під насадку, на одній з лап передбачений значний вільний простір для поліпшення умов протікання висхідного потоку промивної рідини. Важкі умови роботи шарошкових доліт призводять до інтенсивного зношування (рис. 1.25) і тому виготовляють їх з високоякісних сталей і хімікотермічним обробленням найвідповідальніших та швидкозношуваних деталей (зубів, робочих поверхонь цапф і шарошок). Для підвищення зносостійкості зуби, затильна частина шарошок і козирки лап наплавляються зносо-стійким твердим сплавом і армуються твердосплавними, алмазними, або в комбінуванні твердосплавних і алмазних зубків.

Рисунок 1.25 – Зношене долото (унікальний випадок)

Алмазні долота. Алмазні долота застосовують для буріння неабразивних і низької абразивності порід середньої твердості і твердих, а також для буріння нижніх інтервалів глибоких свердловин, у котрих їх висока вартість компенсується довговічністю і зниженням витрат часу на СПО. Виготовляють алмазні долота двох типів: спіральні (рис. 1.26, а) і радіальні (рис. 1.26, б).

а б в

Рисунок 1.26 – Алмазні долота для буріння суцільним вибоєм:

а – спіральне; б – радіальне; в – загальний вигляд долота з озброєнням алмазними полікристалічними пластинами

1 – алмазна головка; 2 – корпус; 3 – нарізь; 4 – контактний сектор; 5 – канал для спрямування рідини;

Алмазні долота складаються з фасонної головки (матриці) 1, яка містить алмази, і сталевого корпуса 2 з приєднувальною замковою наріззю 3. Головку виго-товляють методом пресування і спікання суміші спеціально підібраних порошкоподібних твердих сплавів. Перед пресуванням у пресформі за заданою схемою розміщують кристали технічних алмазів. Після пресування і спікання алмази стають надійно закріпленими в зовнішньому шарі головки.

Застосовуючи для виготовлення матриці методи порошкової металургії із використанням різних металевих порошків, досягають необхідного ступеня оголення алмазів під час роботи долота.

При бурінні твердих порід знос матриці інтенсивніший, тому матриця має бути зносостійкою, для запобігання зайвого оголення алмазів. У породах середньої твердості матеріал матриці зношується менше, тому матриця мусить бути меншої зносостійкості.

Регулюючи оголення алмазів, забезпечують також збереження під час роботи долота на вибої певного проміжку між матрицею і породою. У результаті промивна рідина, вийшовши з промивних отворів долота, має можливість пройти проміжком між матрицею і вибоєм свердловини, захопити найдрібніші частинки розбуреної породи, направити їх в радіальні або радіально-спіральні канали 5, що є між контактними секторами 4, і далі в затрубний простір.

Твердосплавні долота. Разом з долотами, армованими природними алмазами, для буріння глибоких свердловин останніми роками застосовують долота, армовані надтвердими сплавами.

Рисунок 1.27 – Долото армоване надтвердим сплавом “Славутич”

Добрі результати, особливо при бурінні із вибійними двигунами в породах середньої твердості, дають долота, армовані зернистим твердим сплавом і зубками, виконаними з твердого сплаву “Славутич” (рис. 1.27). Промивна рідина в таких долотах подається до вибою свердловини шістьма промивними отворами, забезпечуючи добре очищення вибою від розбуреної породи і охолоджування контактних секторів. Досвід проходки глибоких нафтових і газових свердловин показав, що в однакових умовах буріння одне алмазне долото може замінити 15...20 шарошкових доліт.