Работа шарошечного долота со сверхразрушением (overbreak) или блокированный скол горной породы при бурении скважин, основана на научно установленном факте, что разрушаемые шарошечным долотом горные породы, в большинстве своем, имеют уникальные свойства : очень сильного сопротивления к разрушению при сжатии и относительно легкое сопротивление к разрушению – при изгибе и растяжении.

   
   
   
   
   
   Для того чтобы использовать в процессе бурения уникальные свойства горных пород при их разрушении механическим способом, необходимо с математической точностью расчитывать, как расстановку зубцов на поверхности шарошек, так и геометрические параметры шарошек и долота согласно патента США № 7 195 086 от 27 марта 2007 г.

   Выбуренный шлам серийного шарошечного долота с равномерным шагом между породоразрушающими зубцами шарошек (вверху) и опытного долота, то есть того же самого серийного долота, но модернизированного с 30% блокированным сколом и не равномерным межзубцовым шагом (внизу) . Опытные шарошечные долота при бурении, за счет сверхразрушения, уменьшают мелкодисперсную составляющую шлама в 2 раза и увеличивают крупную составляющую выбуренного шлама - в 5 и более раз.

   Отпечатки рейкообразования на металлическом забое традиционных шарошечных долот с равномерным шагом между породоразрушающими зубцами шарошек. Рейкообразование на забое скважины при бурении шарошечными долотами с равномерным межзубцовым шагом является одной из главных причин существенного уменьшения эффективности бурения.

   Отпечатки забоя того же самого серийного шарошечного долота, но модернизированного с 30% блокированным сколом и не равномерным шагом между породоразрушающими зубцами шарошек, позволяющим при бурении исключить рейкообразование на забое скважины и математическим, рассчетным путем, в соответствии с крепостью буримых пород оптимизировать сверхразрушение, то есть, блокированный скол, согласно патента США № 7195086.

   На рисунке показаны основные параметры шарошечного долота, используемые для расчета скорости и вектора направления скольжения относительно забоя скважины, каждого породоразрушающего зубца шарошечного долота и их координат поражения забоя в зависимости от оборотов долота; определенияе угла мгновенной оси вращения шарошки (МОВШ) и максимального угла дрейфа (МОВШ); рассчет оптимизации сверхразрушения буримой породы каждым зубцом, в соответствии с крепостью горных пород; определение максимальной величины вертикальной силовой амплитуды броска, провоцирующей вредную вертикальную резонансную вибрацию долота ( ВВРВД) при бурении и др., показатели при динамическом взамодействии шарошечного долота с забоем скважины в процессе бурения.

   В отличии от извеcтных долот с равномерным межзубцовым шагом, шарошечное долото со сверхразрушением имеет не равномерные межзубцовые шаги с упорядоченным возростанием их длины для всех венцов шарошки. При этом начала минимальных шагов всех венцов шарошки стартуют от одной линии 113.

   При разрушении забоя скважины серийными долотами с равномерным шагом обьем (Volume) разрушения горной породы минимальный, так как расстояние (Spasing) между последовательными парами, разрушающих забой, ударами зубцов минимальное, не большое.

   При разрушении забоя скважины шарошечными долотами со сверхразрушением (блокированный скол), рассчетным путем можно оптимизировать обьем (Volume) разрушения горной породы от минимального до максимально возможного для даной крепости буримых горных пород путем изменения расстояний (Spasing) между последовательными парами, разурушающих забой ударами зубцов.

   Буримые горные породы, не зависимо от их крепости { мягкие (Soft) формации, средние (Medium) или твердые (Hard) формации}, имеют похожие колокообразные графики зависимости обьема (Volume) разрушенного забоя от расстояния (Spasing) между рассчетными, согласно патентных решений, парамии зубцов и их последовательными ударами о забой при его разрушении.

Не равномерные межзубцовые шаги венца шарошки с упорядоченным возростанием их длины на венце позволяют обеспечить рассчетное постоянство оптимизации обьема разрушения горной породы в зависимости от крепости буримых горных пород и принятой системы как очистки забоя, так и глубины буримой скважины. Для исключения вредной вертикальной резонансной вибрации шарошечного долота зубцы всех венцов на поверхности шарошки размещены вдоль образующих 400 шарошки.