Герметизирующие устройства опор шарошечных долот для высокооборотного бурения

摘要

Представлены результаты работы, направленной на совершенствование герметизирующих устройств шарошечных долот для высокооборотного бурения. Многолетний опыт отработки низкооборотных долот с герметизированными маслонаполненными опорами показал, что даже при таких частотах вращения уплотнения остаются наиболее уязвимым узлом, лимитирующим стойкость долота. На основе анализа конструкций уплотнительных устройств, а также основных причин, приводящих к разгерметизации подшипниковых узлов шарошечного бурового инструмента при высокооборотном бурении, было установлено, что одним из способов повышения долговечности уплотнения является снижение момента трения уплотнения. Уплотнение, размещаемое в опоре долота, имеет определенные осевые размеры, в связи с чем для его установки приходится уменьшать осевые размеры подшипников опоры. Однако уменьшение осевых размеров подшипников снижает их несущую способность. Поэтому осевые размеры уплотнений должны быть минимально возможными. Также нежелательно увеличение их радиальных размеров, так как это приводит к увеличению радиуса трения и повышению момента трения. При этом необходимо, чтобы уплотнение было недорогим, технологичным в изготовлении и при сборке долота. Удорожание стоимости уплотнения должно быть экономически оправданным, а его стойкость должна лишь незначительно превосходить стойкость подшипников опоры. Было установлено, что существенным недостатком торцевых и радиал ьно-торцевых уплотнений является взаимосвязь режима их работы и изнашивания от износа осевых подшипников опоры, при котором увеличивается осевой люфт шарошки. При надвигании шарошки на цапфу увеличивается давление в торцевом контакте, что приводит к повышению момента в уплотнении. При обратном ходе шарошки давление в торцевом уплотнительном контакте снижается, что может стать причиной разгерметизации торцевого стыка и подсоса промывочной жидкости в опору. На основе проведенных исследований было разработано несколько вариантов систем герметизации. Предложенные конструкции уплотнительных устройств позволят, с одной стороны, повысить надежность работы систем герметизации подшипников, а с другой - упростить их конструкции по сравнению с существующими серийными аналогами и тем самым снизить стоимость изготовления шарошечного бурового инструмента.