Вращательное бурение шарошечными долотами.

5.1. Инструмент дробящее-скалывающего действия.

Способ предназначен для бурения горных пород, в основном V-XII категорий по буримости. При бурении реализуются раздавливание, дробление, скалывание, резание породы при проскальзывании шарошек. Этапы разрушающего действия:

- косой удар – скалывание породы под действием усилия Р_у;

- раздавливание породы и углубление лунки под действием усилия Р_z;

- при проскальзывании в направлении вращения шарошки происходит скалывание и подрезание породы.

По мере увеличения твердости горных пород от мягких до средних угол приострения α клиновидных зубьев увеличивается от 30-40^º до 80-90^º. Для бурения твердых пород, крепких и очень крепких, используются овальные и шарообразные твердосплавные вставки.

5.2. Инструмент безударного раздавливающего действия.

При бурении дисковые долота, вращаясь, перекатываются по забою и острыми ребрами шарошек раздавливают породу под действием осевого усилия и развиваемых в породе контактных напряжений.

5.3. Инструмент с зубчато-дисковыми шарошками.

Реализует разрушение мягких горных пород и пород средней твердости резанием-скалыванием зубьями дисковых шарошек 1, установленных в радиальном направлении относительно корпуса долота (рис. 4.5). Вращение и перекатывание шарошек по забою происходит за счет зацепления зубьев с образовавшейся криволинейной поверхностью у стенки скважины.

II. Ударное бурение

Реализуется дробление и скалывание упруго-хрупких горных пород под действием удара.

Для бурения используются ударные способы разрушения горных пород, под действием энергии сбрасываемого с определенной высоты бурового снаряда или забивной способ с помощью устройства ударного действия.

III. Комбинированное (с вращательным) механическое разрушение горных пород.

Ударно-вращательный способ бурения.

Реализуется разрушение за счет удара высокого уровня энергии, а вращение инструмента носит вспомогательный характер, определяя схему поражения забоя породоразрушающими вставками долота или коронки. Для бурения используются гидро-, пневмоударники и буровой инструмент с резцами в основном клиновидной и шарообразной формы.

Вращательно-ударный способ бурения.

Бурение твердых горных пород V-XII категорий по буримости.

При бурении реализуется разрушениепороды за счет действия осевой силы и усилия резания. Ударное воздействие на породу с высокой частотой, но малой энергией, дополняет породоразрушающее воздействие на породу основных факторов. Для бурения используются алмазный однослойный буровой инструмент, шарошечные долота и высокочастотные гидроударники.

3. Гидромеханический способ бурения.

Реализуется при вращательном способе бурения скважин, при котором горные породы разрушаются под воздействием стационарных высоконапорных тонких струй промывочной жидкости (воды или бурового раствора) и механических породоразрушающих элементов (резец, шарошка). Струями воды формируются щели в породе, а механическим инструментом производится скалывание ослабленных межщелевых блоков. При гидромеханическом разрушении осуществляется непрерывное динамическое и статическое воздействие на забой.

Термомеханический способ бурения.

Вращательный способ бурения горных пород твердосплавным или алмазным буровым инструментом с одновременным нагреванием до высокой температуры торца инструмента и горной породы на забое. Нагревание породы снижает ее твердость и упругость, повышает пластичность.

IV. Вибрационное бурение.

При вибрационном бурении используются приостренные наконечники (грунтоносы), которые соединяются через бурильные трубы с вибратором. Применяется для бурения преимущественно несвязных горных пород (пески). Углубление скважины происходит практически без разрушения горной породы за счет разуплотнения вследствие уменьшения сил трения между слабосвязанными частицами породы.

VI.Шароструйное бурение.

При шароструйном бурении для разрушения горных пород используется энергия большого количества стальных или твердосплавных шаров, многократно соударяющихся с забоем с большой скоростью. Шары приводятся в движение специальным жидкостным или воздушным инжекторным (шароструйным) аппаратом.

Наиболее производительным из механических способов бурения скважин в твердых породах является процесс бурения забойными пневмоударниками при высоком значении давления подаваемого воздуха.

Вращательное и вращательно-ударное бурение алмазным инструментом твердых пород значительно уступают по производительности пневмоударному бурению.