Ударное и дробящее действие шарошечного бура

Дата публикации:

2025-02-12

Режущее действие шарошечного бура осуществляется за счет вращения шарошки на забое с одновременным скольжением зубьев по породе забоя.

　　При бурении долото и его шарошки вращаются вокруг оси долота, зубы шарошек испытывают сопротивление горных пород и одновременно вращаются вокруг собственной оси, а зубы попеременно контактируют с забоем в режиме «один-два зуба».

　　Когда шарошка переходит от контакта «один зуб» к контакту «два зуба», центр шарошки опускается с наивысшего положения в наинизшее; когда шарошка снова переходит от контакта «два зуба» к контакту «один зуб», центр шарошки поднимается с наинизшего положения в наивысшее. Такое повторяющееся движение приводит к периодическому подъему и опусканию оси шарошки, вызывая продольные колебания бура, амплитуда которых равна вертикальному перемещению центра шарошки. При каждом продольном колебании подъем оси сжимает накопленную упругую энергию в нижней части бурильной колонны, а опускание оси приводит к упругому растяжению нижней части бурильной колонны и высвобождению упругой энергии. Таким образом, при разрушении горных пород на забое зубы шарошечного бура испытывают не только статическую нагрузку от осевой нагрузки, но и динамическую нагрузку, возникающую в результате удара зубов о породу с высокой скоростью из-за продольных колебаний. Первая приводит к дроблению породы (дробящее действие), вторая — к ударному разрушению породы (ударное действие).

　　Ударная нагрузка на долото способствует разрушению породы, но также может привести к преждевременному разрушению подшипников долота, разрушению зубьев, особенно твердосплавных, и усталостному разрушению бурильной колонны. Поэтому при бурении, особенно в твердых породах, необходимо использовать амортизаторы.

　　Режущее действие шарошечного бура

　　Режущее действие шарошечного бура осуществляется за счет скольжения зубьев по породе забоя при вращении шарошки. Скольжение возникает под воздействием трех факторов: перекос, конусность и смещение оси.

　　Скольжение, вызванное перекосом (направление скольжения перпендикулярно образующей шарошки, т.е. вдоль касательной)

　　Скольжение, вызванное смещением оси (направление скольжения вдоль оси шарошки)

　　Скольжение, вызванное конусностью

　　Конусная шарошка включает в себя основной и дополнительный конусы. Если вершина основного конуса совпадает с центром долота, то вершина дополнительного конуса обязательно будет иметь перекос, вызывающий скольжение в касательном направлении.

　　Скольжение, вызванное смещением оси, может срезать породу между зубьями, а скольжение в касательном направлении, вызванное перекосом и конусностью, может срезать породу между кратерами разрушения, образованными соседними зубьями одного зубчатого венца. Скольжение увеличивает износ зубьев.

　　Для буров, используемых в очень мягких и среднетвердых породах, обычно сочетаются смещение оси, перекос и конусность; для буров, используемых в среднетвердых и твердых породах, характерны перекос и конусность. Для очень твердых пород используются буры чистого качения (одноконусные, без перекоса и смещения оси).

Связанная информация

Как управлять оборудованием для нефтедобычи?

2025-02-12

Каковы особенности нефтяных буровых установок?

2025-02-12

Состояние рынка бурового оборудования и будущие тенденции

2025-02-12

Ударное и дробящее действие шарошечного бура

2025-02-12

Сверло PDC работает лучше, чем шаровое долото?

2025-02-12

Информатизация повысит конкурентоспособность МСП