Объяснение знаний о колонковом бурении
Шнековое долото роторной буровой установки имеет простую конструкцию, состоящую только из цилиндра и зубьев. Это тип долота с относительно низкими производственными затратами среди долот для роторных буровых установок. Как правило, в шнеке используются режущие зубья, а при дроблении горных пород чрезвычайной твердости на шнеке могут быть установлены конические зубья или другие зубья из сплава сверхвысокой твердости. Хотя конструкция шнека проста, его роль в дроблении горных пород не имеет себе равных по сравнению с другими буровыми долотами. Принцип шнекового бурения и дробления горных пород заключается в кольцевом шлифовании и дроблении, заключающемся в вырезании кольцеобразной свободной поверхности вокруг отверстия сваи путем приваривания зубьев на нижнем кольцеобразном участке днища при бурении горных пород. Поскольку площадь контакта между буровым долотом и коренной породой невелика (только узкая кольцеобразная область), сила и работа, постоянно оказываемые одним зубом на камни, относительно велики, что приводит к высокой эффективности дробления горных пород. В настоящее время шнек является наиболее часто используемым буровым долотом для дробления пластов твердых пород и пластов гравия на роторной буровой установке.
Смоделированная буровая установка имеет высокий коэффициент запаса прочности 3,13 в условиях приложения максимального давления и крутящего момента при роторном бурении. Максимальное смещение составляет всего 0,207 мм, что указывает на то, что общая жесткость и прочность бурового долота относительно велики и соответствуют требованиям проектирования конструкции.
Расположение зубьев на шнековом буровом долоте роторной буровой установки
Принцип расположения зубьев на шнековом долоте аналогичен другим буровым долотам, которые расположены наиболее благоприятно для дробления горных пород. В целом соблюдается принцип расположения зубов в трех группах: внутренней, средней и внешней. Зубья шнекового долота разделены на внутренние режущие зубья, кольцевые режущие зубья (средняя часть) и наружные режущие зубья в зависимости от величины диаметра вращения вершины зуба изнутри наружу и расположены попеременно. Между ними также существует определенная разница в высоте: наиболее длинными выступают кольцевые режущие зубья, за ними следуют внешние режущие зубья, а самыми короткими являются внутренние режущие зубья.
Такое расположение призвано создать условия для чехарды дробления горных пород. Принцип следующий: сначала кольцевые режущие зубья врезаются в горные породы, создавая клиновидную свободную поверхность, а затем следуют наружные и внутренние режущие зубья. Трещины свободной поверхности, прорезанные тремя группами зубьев, соединяются друг с другом (интервал вращения и разница высот между внутренней, средней и внешней вершинами зубьев рассчитаны на основе законов взаимодействия трещин в различных горных породах), создавая глубокую свободную борозду в форме борозды. поверхность вокруг дна скважины, полностью отделяя ядро породы в центре от окружающей горной массы.
Расположение и направление шнекового бурового долота роторной буровой установки
Цилиндр шнекового долота полностью прямой, а на внешней стороне стенки цилиндра расположены направляющие планки, противоположные направлению вращения и наклоненные вверх. Шнековое долото обычно используется для бурения твердых пород или пластов гравия, которые, как правило, твердые и имеют медленную скорость бурения. Прямое сверло цилиндрической формы обладает превосходными направляющими и позиционирующими функциями. Основная роль направляющих полос вокруг стенки цилиндра – направлять обломки породы в нижней части долота вверх, не допуская скопления обломков в канавках, затрудняющих резку зубьями свежих пород. Другая роль направляющих полос заключается в защите стенки цилиндра и повышении износостойкости.
Расчет других важных параметров шнекового бурового долота роторной буровой установки
Основным параметром шнековой коронки является ее диаметр, то есть диаметр отверстия для сваи, которое можно пробурить. Второй параметр — высота цилиндра, которая обычно больше диаметра шнека. Эта структурная взаимосвязь между размером и высотой необходима для удовлетворения потребности в скручивании и разрушении ядра породы. После того, как шнековое сверло разрезает ядро породы по кругу, по мере того, как глубина резания продолжает увеличиваться, ядро породы будет скручиваться и разрушаться под углом 45 градусов к осевому направлению. Следовательно, высота цилиндра должна быть больше диаметра ядра породы, чтобы ядро породы можно было скрутить и сломать, а затем вытащить из отверстия сваи.
Установка и расчет угла зубьев шнекового бурового долота роторной буровой установки
В процессе бурения пласта роторной буровой установкой зубья являются ключевыми частями, которые непосредственно контактируют с пластом. Угол и расстояние между зубьями напрямую определяют эффективность работы роторной буровой установки. Поэтому при проектировании бурового долота необходимо провести исследование механической модели зубьев, разрезающих почву и горные породы, чтобы найти идеальные углы и расстояния между зубьями.
