11
2025
-
09
Десять принципов проектирования и изготовления буровых инструментов (рукояток)
Буровые инструменты (рукоятки) являются ключевым оборудованием в работах по бурению в породах и дробежке

Буровые инструменты (рукоятки) являются ключевым оборудованием в работах по бурению в породах и дробежке. Их проектирование должно сочетать в себе функциональность, экономичность и безопасность. Десять принципов — «эффективное разрушение пород, своевременная отводка породы, стабильность геометрической формы, прочность и износостойкость, экономичное использование материалов, плавность вращения и продвижения/отведения, удобство демонтажа и надежность соединения, круглость и прямолинейность буряных отверстий (для зарядов), удобство изготовления, эстетичность формы» — образуют целостную систему проектирования, обеспечивающую эффективную работу буровых инструментов в сложных условиях эксплуатации.
1. Эффективное разрушение пород
Это основная цель проектирования буровых инструментов. Данный принцип требует, чтобы конструкция корпуса долота, тип, расположение и угол наклона твердосплавных зубьев соответствовали твердости пород и степени развития трещин в них.
2. Своевременная и беспрепятственная отводка породы (порошка)
Это напрямую влияет на непрерывность бурения и безопасность. При высокоскоростном бурении, если породный порошок не может быть удален своевременно, он образует «порошковую подушку» на дне отверстия, что увеличивает сопротивление бурению и даже приводит к излишнему износу долота.
3. Стабильность геометрической формы
Это основа для обеспечения точности бурения. Прямолинейность ствола инструмента и симметрия долота напрямую влияют на направление бурения. Если ствол имеет изгиб или центр масс долота смещен, буряное отверстие будет смещаться (искажаться).
4. Прочность и износостойкость
Они обеспечиваются посредством сочетания правильного выбора материала и усиления конструкции. Буровые инструменты эксплуатируются в суровых условиях, подвергаясь высокочастотным ударам, трению и коррозии. Поэтому в качестве основного материала чаще всего используется высокопрочный легированный конструкционный сталь, а общая термическая обработка повышает его твердость, прочность, пластичность и износостойкость.
5. Экономичное использование материалов
Требует достижения баланса между эксплуатационными характеристиками и стоимостью. При проектировании необходимо избегать «избыточного использования материала»; вместо этого, исходя из характеристик износа инструмента, следует применять принципы, ориентированные на решение проблем — укреплять критические зоны, подвергающиеся нагрузке, а в местах, где износ редко возникает, максимально снижать затраты на материал и технологические процессы.
6. Плавность вращения и продвижения/отведения
Связана с эффективностью эксплуатации и контролем энергопотребления. Проектирование буровых инструментов должно учитывать реальные условия применения, чтобы повысить производительность и снизить энергопотребление.
7. Удобство демонтажа и надежность соединения
Это базовые требования к полевым работам. Буровые инструменты часто приходится заменять для адаптации к различным породам, поэтому конструкция соединения должна сочетать в себе надежность крепления и удобство демонтажа, а также уменьшать износ инструмента в процессе демонтажа.
8. Круглость и прямолинейность буряных отверстий (для зарядов)
Напрямую влияет на эффективность дробежки. Круглость и прямолинейность буряных отверстий определяют эффективность заряжения, а также равномерность распределения взрывчатого вещества. Если отверстие имеет эллиптичную форму или изогнуто, это приводит к концентрации или рассеиванию энергии взрыва, что вызывает избыточное или недостаточное расширение (рыхление) пород, а также повреждение окружающих пород.
9. Удобство изготовления
Требует адаптации к промышленным производственным процессам. Конструкторская схема должна учитывать возможности существующего обработочного оборудования.
10. Эстетичность формы
Хотя это вспомогательный принцип, он неотделимо связан с функциональными соображениями.
Эти десять принципов взаимосвязаны и неотъемлемы друг от друга: эффективное разрушение пород и своевременная отводка породы обеспечивают основные функции; прочность, износостойкость и стабильность геометрической формы гарантируют долговечность и надежность; экономичное использование материалов и удобство изготовления контролируют затраты; плавность вращения, продвижения/отведения и надежность соединения повышают эффективность эксплуатации; круглость, прямолинейность буряных отверстий и эстетичность формы сочетают в себе конечный результат и практичность. Вместе они образуют стандарт для всего жизненного цикла буровых инструментов — от проектирования до применения, а также являются технологической основой перехода современных буровых работ к эффективности, безопасности и экономичности.

Связанная информация