Шарошечное долото — основной породоразрушающий инструмент при бурении взрывных скважин на карьерах и разведочных скважин большого диаметра. В отличие от пневмоударника, который дробит породу ударом, шарошка работает вращением с осевой нагрузкой: зубья вдавливаются в забой и скалывают породу при перекатывании конусов. Разберём устройство, систему обозначений и логику подбора.
Как устроено шарошечное долото
Долото состоит из трёх секций (реже — двух или одной), сваренных в единый корпус. На цапфе каждой секции на подшипниках вращается конический ролик — шарошка.
Ключевые узлы:
Корпус с присоединительной резьбой — стыкуется с бурильной колонной, обычно замковой конической резьбой.
Шарошки — конусы с вооружением, вращаются вокруг собственных осей при вращении долота.
Вооружение — фрезерованные стальные зубья или запрессованные твердосплавные вставки.
Опора (подшипник) — роликовая или подшипник скольжения, открытая или герметизированная.
Промывочная система — насадки, направляющие воздух или жидкость на забой для очистки и охлаждения.
Ресурс долота обычно ограничивает не вооружение, а опора. Разрушение подшипника — самая частая причина съёма долота с забоя, и именно поэтому в маркировке тип опоры вынесен в отдельный разряд.
Вооружение: фрезерованное или твердосплавное
Фрезерованные зубья (milled tooth, MT). Зубья вырезаны прямо из тела шарошки и наплавлены износостойким сплавом. Долото дешевле, даёт высокую механическую скорость в мягких и средних породах, но быстро тупится в абразиве.
Твердосплавные вставки (tungsten carbide insert, TCI). В тело шарошки запрессованы штыри из твёрдого сплава. Стойкость в крепких и абразивных породах кратно выше, цена — тоже. Форма штыря подбирается под породу: длинный клиновидный — для мягких пород, короткий полусферический (баллистический) — для крепких.
Логика ровно та же, что и для коронок пневмоударников: чем крепче и абразивнее порода, тем короче и «тупее» должен быть штырь. Эта зависимость подробно разобрана в статье буровые коронки для пневмоударников высокого давления: форма штырей и профиль промывки.
Классификация IADC: как читать код
Международный код IADC для шарошечных долот состоит из трёх цифр и необязательной буквы.
Первая цифра — серия (тип вооружения и крепость породы):
Вторая цифра — подгруппа по крепости внутри серии, от 1 (мягче) до 4 (крепче).
Третья цифра — конструкция опоры и защита калибрующей поверхности:
Пример: IADC 537 — твердосплавное вооружение для пород средней крепости, герметизированная опора скольжения с защитой калибра. Такое долото логично для крепкой абразивной породы при бурении на воздухе.
Отдельно: при продувке воздухом (а это стандарт для карьерных станков) нужен код опоры 2 либо герметизированное исполнение. Долото с открытой роликовой опорой без воздушного охлаждения на воздушной продувке живёт недолго.
Подбор долота под задачу
1. Крепость и абразивность породы. Это главный параметр. Ошибка в сторону «более мягкой» серии даёт быстрый износ вооружения; ошибка в сторону «более крепкой» — низкую механическую скорость и перерасход по времени.
2. Диаметр скважины. Диаметр долота задаётся проектом БВР и должен быть согласован с диаметром бурильных труб — см. статью бурильные трубы: типы, резьбовые соединения и подбор.
3. Возможности станка. Осевая нагрузка и частота вращения, которые может обеспечить станок, определяют, реализуется ли потенциал долота вообще. Дорогое долото на станке, не способном дать нужную нагрузку, работать не будет.
4. Тип очистки забоя. Воздух, вода или промывочный раствор — от этого зависит требование к опоре и к промывочным насадкам.
5. Присоединительная резьба. Замковая резьба долота должна соответствовать резьбе колонны; при несовпадении понадобится переходник.
Шарошка или пневмоударник: что выбрать
Прямое сравнение двух схем разрушения породы:
На практике карьеры часто используют оба инструмента: шарошки — на скважинах большого диаметра в породах умеренной крепости, пневмоударники — там, где нужна крепкая порода и точная геометрия ствола. Подробнее о втором варианте — в статьях DTH молотки высокого давления и буровые долота для пневмоударников: маркировка, типы и как выбрать.
Признаки, что долото пора менять
Резко упала механическая скорость при неизменном режиме.
Появился характерный люфт или шум опоры при подъёме инструмента.
На извлечённом долоте видны сколотые или выпавшие штыри.
Уменьшился диаметр по калибрующей поверхности — следующая скважина будет недомерной, а спуск нового долота станет проблемой.
Из скважины пошли металлические фрагменты — это уже разрушение шарошки, и оставлять его на забое нельзя.
Правило простое: плановый съём почти всегда дешевле аварийного. Ловильные работы по оставленной на забое шарошке стоят дороже, чем несколько долот.
Поставка бурового инструмента в Казахстане
Astana Mining Machinery — официальный дилер АО «Машиностроительный Холдинг», ООО «Высокие Буровые Технологии» и НАО «Нипигормаш». Мы поставляем породоразрушающий инструмент, буровые коронки, погружные пневмоударники, буровые штанги и буровые установки с отгрузкой по всему Казахстану.
Пришлите данные по породе, проектному диаметру и модели станка — подберём инструмент под конкретные условия вашего месторождения.
