УДК 622.24

 

Бораш Б.Р.

Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева

 

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ АЛМАЗНЫХ КОРОНОК

 

Аннотация: Эффективность бурения скважин алмазными коронками в первую оче­редь определяется свойствами горных пород, рациональной конструкцией алмазного породоразрушающего инструмента и выбором оптимальной тех­нологии бурения.

Ключевая слова: процесс, бурения, абразивность, инструмент, степен.

Свойства горных пород, влияющие на процесс бурения, весьма разнообразны: в первую очередь, это твердость, прочность, абразивность, Так, собственно, разбуривание пород буровым инструментом в значительной степени определяется твердостью и прочностью пород. Под твердостью горной породы следует понимать ее способность оказывать сопротивление изменению формы или разрушению в поверхностном слое при действии бурового инструмента. От степени твердости породы зависит скорость внедрения коронки в породу, которая, в свою очередь, будет зависеть от конструкции алмазной коронки. В свою очередь, конструкция алмазной коронки определяется схемой раскладки алмазов, системой промывочных каналов, выполняемых как в матрице коронки, так и в ее корпусе.

По особенности бурения все твердые горные породы можно разделить на: твердые трещиноватые; плотные твердые горные породы IX-X категорий по буримости; плотные весьма твердые горные породы XI-XII категорий по буримости. В таблице 1 приведены объемы бурения (по странам СНГ) в монолитных и горных породах различной степени трещиноватости. Из данных таблицы 1 видно, что 36% бурения приходится на монолитные горные породы и 64% объемов алмазного бурения приходится на трещиноватые горные породы.

По степени трещиноватости выделяют следующие группы пород:

-           слаботрещиноватые породы (ширина трещин меньшие 1мм);

-           среднетрещиноватые породы (ширина трещин 1-5мм);

-     сильнотрещиноватые породы (ширина трещин больше 5мм);

-     очень сильнотрещиноватые породы (керн раздроблен и представлен угло­ватыми обломками).

-     твердость и трещиноватость горных пород оказывают наиболее существенное влияние на работу алмазных коронок.

 

Таблица 1.  Распределение объемов алмазного бурения.

Твердые горные породы

Объемы алмазного бурения, %

В том числе, по категориям горных пород по буримости

 

 

 

VII-VIII

IX-X

ХI-XII

 

Монолитные

36

6,6

24,7

4,7

Слаботрещиноватые

34

6,2

23,5

4,3

Трещиноватые

19

3,5

13.1

2,4

Сильнотрещиноватые

3

0,6

2,0

0,4

Весьма и исключи­тельно сильнотрещи­новатые

8

1,5

5,5

1,0

Всего:

100

18,4

68,8

12,8

 

С увеличением степени трещиноватости пород работоспособность коронок всех существующих типов снижается. Причем влияние трещиноватости пород на работоспособность алмазной коронки в очень твердых породах проявляется гораздо сильнее, чем менее твердых.[1,2,3,4]

Твердые малоабразивные горные породы IX—XII категории характе­ризуются крайне низкой буримостью. При бурении таких твердых плотных по­род часто возникает заполирование алмазного породоразрушающего инструмен­та. Анализ показывает, что это плотные упруго-хрупкие породы Х-ХП категории по буримости с большим процентным содержанием таких карбидообразующих элементов, как железо и кварц (таблица 2).

 

Таблица 2. Горные пород, при бурении которых имеет место заполирование алмазов.

 

Горная

Категория по бу­

Основные компоненты

порода

римости

пород

Гранит

IХ-ХI

Кварц, полевой шпат

Аплиты

IХ-Х

Кварц, полевой шпат

Горная

Категория по бу­

Основные компоненты

порода

римости

пород

Пегматит

Х-ХI

Кварц, полевой шпат

Уртиты

IХ-Х

Нефелин

Кварциты

Х-ХII

Кварц

Джеспилиты

ХI-ХI

Кварц, железо

Гранодиориты

IХ-ХI

Кварц, плагиоклаз

Альбитофиры

IХ-Х

Кварц, альбит

Железистые

Х-ХII

Железо, кварц

кварциты

 

 

Таким образом наиболее сложными для бурения являются сильнотрещиноватые горные породы и малоабразивные твердые горные породы Х-ХII категорий по буримости.

 

ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.     Алмазосберегающая технология бурения/ Блинов Г. А, Васильев В. П., Глазов М. Г. и др. - Л.: Недра, 1989. - 184с.

2. Башкатов Д. П., Кудайкулов С. К. Исследование влияния режима промывки на процесс образования фасок на алмазных импрегнированных коронках // Применение синтетических алмазов в бурении: сб. науч. тр.- СПб.: ВИТР, 1992.-С. 81-85.

3.       Блинов Г. А., Гореликов В. Г. Исследование влияния диаметра дополнительных промывочных каналов, выполняемых в корпусе алмазных коронок, на интенсивность теплофизического износа матрицы Породоразрушающий инструмент, армированный природными алмазами: сб. научн. тр. - Л.: ВИТР, 1989. - С. 80-84.

4.    Богданов Р. К., Опольский, В. И., Бугаев А. А. и др. Исследование влияния формы профиля буровых коронок на эффективность разрушения горных пород //Породоразрушающий инструмент, армированный природными алмазами: сб. науч. тр. -Л.: ВИТР, 1989 - С. 89-96.