Механизм разрушения горных пород буровыми долотами с резцами PDC. Основные параметры установки резцов PDC в долотах.

При перемещении резца под действием крутя­щего момента будет справед­лива следующая схема работы резца

Усилие R - результирующая осевой силы Р_ос и тангенциальной силы резания-скалывания породы F_р .

· Если эта сила R ориентирована под прямым углом к плоскости резца, то её проекция на плоскость резца равна нулю. Это режим установившегося процесса без изменения глубины резания скалыва­ния.

· Если R направлена вниз и не образует прямою угла с плоскостью резца, то по­является сила Т, которая нарушает равновесие и вызывает заглубление резца. Такая ситуация возможна при ↗ осе­вого усилия или мгновенного ↓ усилия ре­зания-скалывания, вызванного, например, осла­блением породы и ее сопротивления вследствие появления трещины, каверны в породе, снижения плотности, твердости или упруго-пластичных свойств.

· Если R ориентирова­на вверх, что может быть связано со сни­жением осевого усилия на инструмент или повы­шением сопротивления породы резанию-скалыва­нию, на­пример, вследствие повышения частоты вращения инструмента, то проекция Т ориентирована вверх, что неизбежно вызывает снижение глубины реза­ния-скалывания.

Применяются в мягких горных породах средней твердости, а также частично в твердых породах.

Основные параметры установки резцов PDC в долотах.

↗ переднего отрицательного угла у. приводит к ↓ глу­бины резания-скалывания.

↗ угла поворота резца _р приводит к ↗ глу­бины резания-скалывания h, так как снижается со­противление резанию-скалыванию породы из-за уменьшения ширины борозды разрушения.

↗ диаметра резца d ↓ глубину резания- скалывания породы h.

Механизм разрушения горных пород шарошечным долотом дробяще- скалывающего действия.

Долото дробяще-скалывающего действия, разрушающее породу зубьями или штырями, расположенными на шарошках, которые вращаются вокруг своей оси и вокруг оси долота. При вращении долота наряду с дробящим действием зубья шарошек, проскальзывая по забою скважины, скалывают и разрезают породу. Эти долота предназначены для разбуривания неабразивных и абразивных, средней твёрдости, твёрдых, крепких и очень крепких пород.
В практике бурения применяли долота с одной, двумя тремя, четырьмя и шестью шарошками. Однако самыми распространенные трехшарошечные.

Благодаря колебательному движению зубья шарошки оказывают на породу не только статическое воздействие, определяемое нагрузкой на долото, но и динамическое, зависящее от скорости вращения долота и конструкции его рабочей части.

Разрушение горной породы долотом дробяще-скалывающего действия происходит в основном за счет ударов, наносимых зубьями шарошки по породе. Энергия удара будет зависеть от величины осевой нагрузки Р и высоты зуба δ_z.