7.5 Породоразрушающий инструмент для бурения колонковым способом - Буровые установки

В состав инструмента для колонкового бурения входят породоразрушающие инструменты, расширители, кернорватели, колонковые трубы, промывочные сальники, вспомогательный инструмент и принадлежности.

На инженерных изысканиях при колонковом бурении, которое в рыхлых и мягких породах чаще всего осуществляется всухую, используются Твердосплавные коронки. Твердыми сплавами бурят осадочные, а также некоторые метаморфические и изверженные породы, относящиеся к I-VIIкатегориям по буримости. Кроме того, твердосплавными коронками бурят бескварцевые породы VIII-IXкатегорий. Выбор твердосплавных коронок зависит от физико-механических свойств породы.

Буровая коронка - разновидность бурового породоразрушающего инструмента, используемого для бурения геологоразведочных скважин с отбором керна, взрывных скважин и шпуров сплошным забоем. Буровая коронка для геологоразведочного бурения представляет собой стальное кольцо, нижний рабочий торец которого армируется твердыми сплавами, алмазами, на др. конце выполняется резьба для соединения коронки с колонковой трубой или расширителем. В России для бурения в породах невысокой и средней твердости используют буровые коронки, армированные пластинками твердых сплавов ВК-6, ВК-8 (вращательное бурение) и ВК-15 (гидроударное). При бурении некрепких пород I-IV категорий (по классификации ЕНВ 1971 Мин-ва геологии СССР) применяют ребристые твердосплавные коронки (тип М, диаметр 93-151 мм, рис. 20, А). Бурение пород V-VII категорий осуществляется коронками с заточенными резцами (тип СМ, диаметр 46-151 мм, рис. 20, Б), породах VII-IX категорий - самозатачивающимися коронками (тип CA, диаметр 46-151 мм) с комбинированными резцами из тонких твердосплавных и стальных пластин (рис. 20, В). Для гидроударного бурения применяют кольцевые буровые коронки диаметром 59, 76 и 93 мм, армированные 4 или 6 пластинками твердого сплава.

твердосплавные коронки

Рис. 20.Твердосплавные коронки: А - ребристая типа М; Б - резцовая типа СМ; В - микрорезцовая типа СА

Для бурения шпуров и взрывных скважин применяют съемные буровые коронки, армированные пластинами или штырями твердого сплава ВК-15. Корпуса буровых коронок изготовляют из высокопрочных легированных сталей и соединяют со штангами при помощи конуса с углом 3°30' или специальной резьбой, рассчитанной на передачу энергии удара на лезвие через корпус коронки. Угол заострения лезвия буровой коронки 80-120°; чем крепче порода, тем больше угол заострения. Для бурения неглубоких шпуров диаметром 35 - 50 мм применяют в основном Однодолотчатые коронки (рис.21, А). Крестовые (рис.21, Б) Буровые коронки используют для бурения более крепких и трещиноватых пород. Глубокие шпуры диаметром свыше 50 мм бурят также Буровыми коронками ступенчатой формы с опережающим лезвием (рис.21, В).

буровые коронки для бурения шпуров и взрывных скважин

Рис. 21. Буровые коронки для бурения шпуров и взрывных скважин: А - однодолотчатая; Б - крестовая; В - ступенчатой формы с опережающим лезвием.

Алмазные коронки бурят породы VI-VIIкатегорий по буримости, а на больших глубинах и породы V-VIIкатегорий.

Забойный буровой снаряд при Алмазном бурении состоит из буровой Алмазной коронки (рис.19) Или долота, алмазного расширителя, сохраняющего диаметр скважины при износе коронки, кернорвательного устройства, колонковой трубы и колонны бурильных труб.

Алмазные коронки представляют собой короночное кольцо из стали Ст.20 или Ст.30 (ГОСТ 1050-74), к торцу которого прикреплена алмазосодержащая матрица с рассредоточенными в ней мелкими алмазами.

Алмазные коронки выпускают со стандартным корпусом для одинарных колонковых труб и удлиненным - для двойных колонковых труб. В торцевой и боковой поверхности имеются от 2 до 10 (в зависимости от назначения и диаметра коронки) промывочных канала.

По конструктивному исполнению алмазный буровой инструмент подразделяется на инструмент матричного вида и инструмент со стальным корпусом. В алмазном буровом инструменте матричного вида природные, синтетические и другие породоразрушающие элементы закреплены в износостойком матричном слое способом порошковой металлургии. В алмазном буровом инструменте со стальным корпусом породоразрушающие элементы из композиционного материала, изготовленного на основе природных, синтетических алмазов и алмазно-твердосплавных материалов в виде пластин или цилиндров, закреплены в стальном корпусе с помощью пайки или запрессовки.

Алмазные коронки имеют небольшой диаметр, поэтому бурильные трубы должны иметь, как правило, ниппельное соединение. Для коронок диаметром 36 и 46 мм применяются гладкоствольные ниппельные трубы диаметром 33,5 и 42 мм соответственно, для коронок 59 и 75 мм - 42 и 50 мм.

алмазных коронок

Рис.19.Типы алмазных коронок: А - однослойная; Б - многослойная; В - импрегнированная; 1 - объемные алмазы; 2 - подрезные алмазы; 3 - матрица; 4 - корпус коронки; 5 - матрица, насыщенная мелкими алмазами

При поисках и разведке месторождений полезных ископаемых применяют алмазные буровые коронки и частично алмазные долота (диаметры 36, 46, 59, 76, 93, 112 мм); при бурении глубоких эксплуатационных скважин на нефть и газ - главным образом долота (диаметры 140, 159, 188, 212, 242 мм). Aлмазы в матрице коронки располагают слоями (от 1 до 3) либо их равномерно перемешивают c материалом матрицы (так называемые импрегнированные коронки).C учетом характера проходимых пород твердость матрицы колеблется от 10 до 50 HRC (чем крепче и абразивнее порода, тем тверже матрица). Для армирования коронок используют технические алмазы (главным образом борт). Для изготовления однослойных и многослойных коронок применяют алмазы размером 20-100 зерен в 1 кар; для импрегнированных, использующихся при бурении очень крепких, абразивных трещиноватых горных пород - от 120 до 1200 зерен в 1 кар и более. Пo расположению в инструменте различают объемные алмазы для торца коронки и более крупные подрезные, помещаемые на боковой поверхности. Hапример, в однослойную коронку диаметром 46 мм вставляют 6 - 8 кар алмазов, 59 мм - 10 - 12 (из них 60% объемных и 40% подрезных). Cпособ изготовления матриц алмазных буровых долот тот же, что и для алмазных коронок, но алмазы применяют более крупные - 0, 05 - 0, 34 кар (например, на долото диаметром 188 мм расходуется 400-650 кар, или 2000-2500 зерен алмазов).

Pecypc алмазных породоразрушающих инструментов в 8 - 10 раз больше по сравнению c другими инструментами. Bысокая производительность алмазного бурения (в cpеднем проходка алмазного долота в 19 раз больше, чем шарошечного) достигается за счет применения больших частот вращения бурового снаряда (до 2000 об/мин и более).Hаибольший эффект алмазное бурение дает при использовании буровых коронок малых диаметров (49-76 мм), при высоких частотах вращения и удельной нагрузке на рабочем торце коронки 5 - 15 МПa.

Некоторые типы долот изготовляют из сталей электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов.

Совершенствование буровых долот осуществляется в направлении улучшения их конструкций: создания новых схем опор с герметизированными маслонаполненными опорами для низкооборотного и высокооборотного бурения; применения новых форм твердосплавных зубков; изыскания более износостойких материалов; повышения точности изготовления деталей и сборки долот, а также применения более совершенных схем подвода промывочной жидкости к забою скважины.

При бурении крепчайших пород VIII-XII категорий наибольший эффект дают алмазные буровые коронки диаметром 76, 59 и 46 мм.

Похожие статьи




7.5 Породоразрушающий инструмент для бурения колонковым способом - Буровые установки

Предыдущая | Следующая