В настоящее время в нефтяной промышленности для глубокого бурения широко применяется буровой инструмент лопастного типа. Развитие направления бурения лопастными бурами нашло широкое применение на основе использования армирования режущей части твёрдосплавными пластинами с алмазным покрытием и в настоящее время основной поставщик таких типов буров
«Schlumberger
». Предварительные исследования теории резания с использованием пластинами твёрдого сплава с отрицательным углом резания показывает значительное увеличение энергоёмкости в процессе резания пород различной крепости. Анализ производительности при разработке скважин глубокого бурения показывает, что подача на единичный резец лопастного бура не превышает 1 мм. Минимальная величина скола породы единичным инструментом приводит к значительному увеличению энергоёмкости процесса бурения. Исследования параметров резания горным инструментом в ИГД им. А. А. Скочинского и сравнительные испытания поворотных резцов горных машин и плоских резцов землеройной техники, проведенные в СибНИИстройдормаш города Красноярска показывают, что при увеличении прочности разрабатываемой среды энергоёмкость резания кромками лезвий значительно уступает резанию поворотными резцами на основе шарошечного разрушения массива. В связи с вышеизложенным, целью данной работы является разработка конструкции бурового инструмента лопастного типа с использованием элементов шарошения на основе поворотных резцов.
|
Рис. 1
Шарошечное и лопастное долото.
|
| |
На практике при глубоком бурение применяется два основных вида бурения шарошечное и лопастное (рис.1).
Наиболее широкое применение нашли инструменты на основе шарошечного бурения, но в связи с возможностью встречи с трещиноватыми и осадочными породами буровой инструмент его эффективность снижается и резко падает надёжность. Применение лопастных буров позволило более эффективно работать в различных условиях горных пород с минимальной вероятностью заклинивания или заштыбовки рабочей части.
| |
|
Рис. 2
Конструкции поворотных резцов
|
При разработке рудных месторождений в горной промышленности применяются поворотные резцы различных конструкций (рис.2).
| |
|
Рис. 3
Энергоёмкость процесса резания плоским и поворотным резцом в зависимости от глубины резания. Категория прочности IV
|
Стендовые исследования сравнительных параметров резания показывают, что при уменьшении подачи менее 8 мм на единичный резец энергоёмкость резания кромками значительно увеличивается по сравнению с процессом шарошения поворотными резцами, при этом граница равновесного состояния энергоёмкости резания плоским поворотным резцом находится в районе 8- 10 мм подачи (рис. 3).
Работа на малых подачах при глубоком бурение ведёт к значительному увеличения энергоёмкости разрушения породы.
Основной задачей при проектировании нового бурового инструмента с применением элементов шарошения поворотными резцами горных машин является создание специальной конструкции резца, который отвечает требованиям условий резания.
В основе конструкции бурового инструмента лежит монолитный корпус аналогичный лопастным бурам известных конструкций (рис. 4).
| |
|
Рис. 4
Буровой инструмент
|
Отличие заключается в формирование траверс для установки резцов специальной конструкции, схема резания обеспечивает 3х кратное дублирование прохождение резцов след в след. Уменьшение количества резцов ведет к увеличению удельного давления на единичный резец в 1,5- 2 раза, в то же время энергоёмкость процесса разрушения прочной породы поворотным резцом падает на 30%, что приводит к увеличению скалываемого шлама в 1,5- 2 раза. Расчётная величина подачи на единичный резец должна составлять 2-3 мм, особая конструкция режущей части позволяет постоянно затачивать остриё резца, а армирование композитным материалом активной части острия позволит не только значительно увеличить ресурс, но и повлиять на процесс разрушения породы. Специальные элементы крепления обеспечивают возможность поворота единичного резца в посадочном отверстие. Кроме того в отличие от существующих конструкций изношенные или вышедшие из строя резцы возможно менять непосредственно на месте с применение специальных устройств.
Выводы
Совершенствование конструкции бурового инструмента может быть выполнена на основе опыта теории резания горных пород специальными инструментами.
Исследование параметров новых инструментов , должно быть направлена на совершенствование схем резания и схем установки резцов на рабочий инструмент.
Значительное увеличение прочности и как следствие ресурса режущей части можно достичь разработкой композитных резцов.
Сравнительное исследование параметров резания различного инструмента необходимо проводить в лабораторных условиях максимально приближенных к глубокому бурению.
Буровое долото с плоскими режущими элементами имеет недостаточную износостойкость и эффективность при бурении горных пород с пластичными включениями. Конструкция инструмента горных машин (с поворотными резцами) более эффективна и наименее энергоемка, но, в то же время, конструкция державки не позволят применять данный инструмент в стесненных условиях бурового долота.
Список использованной литературы:
1 Абубакиров В.Ф. Буровое оборудование/ Абубакиров В.Ф Архангельский В.Л. Справочник в 2-х томах. Москва Недра 2000
2. Зеленин А.Н. Машины для земляных работ/ Зеленин А.Н. Москва Машиностроение 1975
