Основная особенность алмазных долот — наличие в них алмазных ре­жущих элементов, т.е. алмазов (природных или синтетических) той или иной величины (крупности). В буровых долотах обычно используют наиме­нее ценную разновидность природного алмаза, именуемую карбонадо (бра­зильские технические алмазы) или черным алмазом, которая характеризу­ется меньшей твердостью, но значительно большей вязкостью, что в усло­виях бурения чрезвычайно важно.

Технические показатели алмазных долот во многом зависят от качест­ва и размеров алмазов. Качество определяют группой и категорией, а раз­мер — числом камней на 1 кар (0,2 г). Работоспособность алмазного долота в наибольшей степени, чем инструмента любого другого вида, зависит от чистоты ствола и забоя и качества промывки. При наличии металла или твердого сплава (даже в малом количестве), или крупных обломков крепких пород на забое происходит образование выбоин, выкрашивание или раска­лывание алмазов и быстрое разрушение долота. При недостатке бурового раствора наблюдается перегревание и растрескивание (прижог) алмазов. Это значительно осложняет бурение алмазными долотами. Другая, еще бо­лее важная специфическая особенность алмазных долот — их дороговизна и дефицит из-за недостатка алмазов, обладающих высокими техническими свойствами (прочностью, вязкостью, достаточной твердостью, сопротивле­нием ударам и т.п.).

Природные и синтетические алмазы размещают в спекаемой матрице (обычно медно-твердосплавной), составляющей единое целое с нижней ча­стью стального полого цилиндрического корпуса долота.

При бурении твердых, крепких и абразивных пород износ матрицы интенсивнее, поэтому во избежание излишнего обнажения алмазов матри­ца у долот для таких пород должна быть наиболее износостойкой. В поро­дах мягких и средних матрица изнашивается мало, вследствие чего в доло­тах, предназначенных для бурения этих пород, используется не слишком износостойкий материал для матрицы.

По форме и направлению пазов, приемочных канавок, рабочих орга­нов и всей рабочей части выделяют три разновидности алмазного долота: радиальное (рис. 3.17, а), ступенчатое (рис. 3.17, б) и спиральное (рис. 3.17, в). Некоторыми специалистами выделяются и другие, преимущественно комбинированные разновидности.

По размещению алмазов в матрице различают две разновидности до­лот: однослойное (рис. 3.17, а —в) и многослойное (рис. 3.17, г), т.е. с им-прегнированными алмазами. Однослойные долота получают при однослой­ной укладке относительно крупных алмазов в графитовую пресс-форму,

Рис. 3.17. Алмазные долота основных разновидностей:

а — однослойное радиальное биконическое долото М311; б — ступенчатое; в — спиральное ТВ573; г — импрегнированное ТВ54

что приводит к их распределению в определенном порядке на поверхности матрицы, а импрегнированные — при равномерном перемешивании алма­зов (как правило, мелких и невысокого качества) с частицами кар­бида вольфрама и другими компонентами матрицы перед спеканием до­лота.

Размеры алмазных долот так же, как и долот ИСМ, по номинальному диаметру несколько (обычно на 2 мм) уменьшены относительно соответст­вующих значений нормального ряда долот других видов (лопастных, шаро­шечных и др.) во избежание преждевременного истирания калибрующих алмазов или заклинивания долота в суженных участках ствола скважины. По внешнему виду, конфигурации, принципу действия и некоторым осо­бенностям конструкции многие алмазные долота близки к описанным вы­ше долотам ИСМ, особенно к истирающим.

В целом алмазные долота характеризуются монолитной конструкцией. В России выпускают четыре разновидности алмазных долот: однослойные ступенчатые и радиальные, импрегнированные радиальные и ступенчатые. Долота всех разновидностей изготовляют обоих классов, т.е. с природными и синтетическими алмазами.

Долота первого класса, оснащенные природными алмазами, выпускают трех типов (М, С, СТ).

Долота типа М (для бурения мягких пород) выполняют с однослойной укладкой алмазов в твердосплавной матрице рабочей головки, имеющей тороидально-ступенчатую форму. Алмазы для армирования этого долота

относительно крупные, но низкого (XXXIV группы) качества. Такие долота выпускают пяти размеров и пяти моделей: ДК188М6, ДК212М6, ДК241М6, ДК267М6 и ДК292М6. Литера Д в шифрах указанных моделей обозначает долото (алмазное), К — описанную разновидность долота (со ступенчатым профилем), 188 — номинальный диаметр долота в мм, М — тип долота, 6 — порядковый номер модификации.

При маркировке алмазных долот впереди их шифра наносят условный индекс предприятия-изготовителя. Московскому комбинату твердых спла­вов присвоена в качестве условного индекса буква М, а ВНИИБТ — Н. За шифром указывают также заводской номер и год изготовления данного долота.

Долота типа С (для бурения средних пород) изготовляют как одно­слойными (той же разновидности К), так и импрегнированными. Одно­слойные ступенчатые долота типа С выпускают трех размеров под шифра­ми ДК138С6, ДК149С6 и ДК188С6, т.е. диаметрами 138, 149, 188 мм. Они оснащаются техническими алмазами XV6 группы второго класса.

Импрегнированные долота типа С характеризуются толстым (7 — 8 мм) рабочим слоем матрицы, перемешанной с овализированными алмазами XXXIV группы III категории качества. Эти долота имеют ступенчатую фор­му рабочей поверхности и выпускаются двух диаметров — 188 и 212 мм
под шифрами ДИ188С6, ДИ212С6 и ДИ212С2.

Долота типа СТ предназначены для бурения среднетвердых пород. Они выполняются только однослойными с радиальным расположением ра­бочих органов и промывочных пазов. Эти долота изготовляют четырех диаметров — 140, 159, 188 и 212 мм. Выпускают две модели долот диамет­ром 140 мм (ДР 140СТ1): с алмазами XV6 группы I категории (для наиболее тяжелых условий бурения) качества и алмазами той же группы, но II кате­гории качества. Долота остальных размеров изготовляют только с алмазами XV6 группы II категории качества и выпускают под шифрами ДР159СТ1, ÄÐ188ÑÒ1 èÄÐ212ÑÒ1.

Долота второго класса изготовляют с искусственными алмазами марки СВИ-П, что означает синтетические, ВНИИТС (автор технологии) светлые (прозрачные), прочные. Эти алмазы несколько уступают природным по прочности, но вполне сравнимы с ними по прочности.

Долота с синтетическими алмазами выпускают четырех разновидно­стей: однослойные ступенчатые, однослойные радиальные (лопастные), им­прегнированные ступенчатые и импрегнированные радиальные (лопаст­ные), но только одного типа С.

Однослойные радиальные (лопастные) долота изготовляют с прямыми радиальными лопастными рабочими органами и выполняют со ступенчатой формой рабочей головки. Они выпускаются пяти размеров моделей ДКС138С, ДКС188С6, ДКС12С6, ДКС267С6. Литера С в середине шифра свидетельствует о том, что алмазы в долотах синтетические.

Однослойные радиальные (лопастные) долота изготовляют с прямыми радиальными лопастными рабочими органами, привариваемыми к корпусу долота в процессе изготовления последнего. Такие долота выпускают трех размеров и трех моделей ДЛС188С1, ДЛС212С1 и ДЛС267С1.

Импрегнированные ступенчатые долота по конструкции аналогичны однослойным долотам разновидности ДК и характеризуются закругленны­ми тороидальными ступеньками, импрегнированными дробленными син­тетическими алмазами по толщине матрицы на 7 —8 мм. Эти долота вы-

пускают   также   трех   размеров   моделей   ДКСИ188С6,   ДКСИ212С6   и ÄÊÑÈ267Ñ6.

Импрегнированные лопастные долота с синтетическими алмазами вы­пускают пока только одного размера — модель ДЛСМ212СЗ.

Обратите внимание: