Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

При колонковом бурении разрушение породы на кольцевом забое скважины производится буровой коронкой, состоящей из короночного кольца и резцов. Коронки разделяются на твердо­сплавные и алмазные.

Твердосплавной коронкой называется буровая коронка, ос­нащенная резцами из твердых сплавов и сверхтвердых мате­риалов, например из славутича, эльбора и др.

Буровая коронка, оснащенная природными или синтетиче­скими алмазами, называется алмазной.

Резцы в буровых коронках разделяются на основные (или объемные для алмазных коронок) и подрезные. Основные (объемные) резцы разрушают горную породу непосредственно

па кольцевом забое скважины, подрезные — калибруют стенки скважины и обрабатывают поверхность керна. Через образую­щиеся зазоры между коронкой, керном и стенками скважины проходит поток очистного агента для охлаждения коронки и очистки забоя от частиц разрушенной породы.

Короночные кольца изготавливаются из трубных заготовок. Материал колец — сталь 20 или 30. Верхняя часть короночного кольца имеет резьбу под колонковую трубу или же под корпус кернорвателя. Резьба цилиндрическая, с трапецеидальным про­филем. Шаг резьбы 4 мм. Угол наклона профиля резьбы 5°.

При изготовлении твердосплавной коронки на торце коро­ночного кольца делают гнезда для установки резцов и каналы для очистного агента.

При изготовлении алмазных коронок торец короночного кольца обрабатывают таким образом, чтобы увеличить его площадь, к которой припаивается алмазосодержащая матрица, имеющая промывочные каналы.

Для сохранности матрицы при сборке снаряда на наружной поверхности коропочпого кольца делают 1—3 круглых углубле­ния под специальный клю’ч.

Внутри нарезанной части коропочпого кольца сделана ко­нусная выточка для установки в ней конической пружины кер­норвателя, служащего для срыва и удержания керна. Корпус кернорвателя внутри имеет выточку конусной формы. Когда корпус кернорвателя свинчен с коронкой, то конусная выточка коронки является-продолжением конусной выточки корпуса кер­норвателя. В конусное пространство, образуемое двумя выточ­ками, устанавливается рвательное кольцо. Снаружи оно имеет форму усеченного конуса, а внутри нарезаны продольные вы­ступы— клинья. Кольцо разрезано по образующей, что допус­кает некоторое сжатие кольца.

При углублении скважины керн поступает в колонковую трубу через рвательное кольцо, которое, перемещаясь в верх­нюю широкую часть конусного пространства, расширяется и свободно пропускает керн. При подъеме снаряда рвательное кольцо, оказавшись в узкой конической выточке короночного кольца, сильно обжимает керн, отрывает его от массива ниже места заклинивания и удерживает при транспортировании к по­верхности.

Отечественная промышленность выпускает три конструктив­ных типа твердосплавных и четыре типа алмазных коронок,1: применяемых для бурения различных горных пород. Внешний диаметр корожж, измеряемый по резцам, строго согласован с диаметрами обсадных труб. Внутренние диаметры коронок, определяемые в резцах, различны.

В табл. 6.1 приведены наружные диаметры коронок и ука­заны основные размеры короночных колец и их резьб. Эти данные относятся ко всем коронкам для бурения твердых пород.

Для бурения мягких пород выпускаются ребристые коронки диаметрами 93, 112, 131, 151 мм. Для этих коронок внеш­ние диаметры короночных колец на один размер меньше, что дает возможность увеличить зазор между колонковой трубой и стенками скважины.

Твердосплавные коронки. Более 50 % общего объема разве­дочного бурения в настоящее время в СССР производится твср-

Таблица 6.] Номинальные диаметры коронок и основные размеры короночных колец, в мм Внешний диаметр короики, мм Короночпое кольцо Диаметр кольца Диаметр резьбы наружный внутренний наружный внутренняя 26 24,5 18,5 21,5 19,8 36 34,5 22,5 29,0 27,0 46 44,5 32,5 39,0 37,0 59 57,5 45,5 52 50,0 76 74,0 61,0 68,0 66,0 93 91,0 77,0 84,0 82,0 112 ПО 96 103 101 132 130 116 122 120 151 149 е 135 141 139

досплавными коронками. Такие коронки армируются резцами из твердого сплава типа ВК. Испытываются коронки, армиро­ванные сверхтвердыми искусственными материалами: эльбором (кубический нитрид бора) и славутичем.

Твердый сплав марки ВК изготовляется способом порошко­вой металлургии на основе смеси порошков карбида вольфрама (ШС) и кобальта (Со). Увеличение содержания кобальта при­водит к повышению предела прочности сплава на изгиб, но снижает его твердость. Резец из сплава с более высоким содер­жанием кобальта механически прочнее, по менее износоустой­чив. Резец из сплава с меньшим содержанием кобальта более износостоек, но обладает меньшей прочностью, оказывается бо­лее хрупким. Марку твердого сплава для резцов выбирают с учетом свойств горных пород (твердости, абразивности, тре­щиноватости) и характера передаваемых усилий (статические, динамические).

Для армирования буровых коронок используют резцы раз­личных форм: 1) восьмигранные размером 5×10 мм, форма Г-53; прямоугольные пластинки размером 3×7, 5X1-0, форма Г-51; 2) прямоугольные призмы квадратного сечения, размером 3x3x3, форма 1301; 3) то же, размером 4x4x10, форма 1303;

4)игольчатые резцы диаметром 2 мм и высотой 20 мм; 5) топ- копластннчатые размером 0,7×8, 5×20 мм и др.

Рабочие кромки резцов первых четырех форм заостряют, придавая резцу вид асимметричного клина. Заострение резцов облегчает внедрение их в твердую породу.

„Лезвие резца характеризуется углом заострения а, величина которого принимается: при бурении мягких пород а=45—50°, твердых — а= 60—75°.

Установку заостренного резца на торце коронки характери­зуют углом отклонения 6 передней грани резца от радиальной плоскости н углом поворота у передней грани резца вокруг ее оси симметрии. Размещение твердосплавных резцов па торце коронки определяется числом их концентрических рядов, вы­пуском резцов над торцом коронки в каждом ряду; выпуском резцов наружу и внутрь в радиальном направлении.

Большинство современных коронок оснащается мелкими резцами, установленными на торце коронки концентрическими рядами в различных уровнях. При таком расположении резцов продольный профиль забоя принимает ступенчатую форму. При этом появляются дополнительные обнаженные поверхности раз­рушаемой породы, что повышает механическую скорость буре­ния и проходку на коронку.

Число концентрических рядов, в которых установлены резцы (от 1 до 4), тем больше, чем меньше размер применяемых рез­цов. Мелкие резцы с меньшим выпуском на торце использу­ются в коронках для бурения трещиноватых пород, поскольку большой выпуск в этом случае приводил бы к сколу резцов. Выпуск резцов на торце, внутрь и наружу коронки принимают с учетом категории горных пород по буримости. Выпуск по на­ружному диаметру коронки должен быть большим, так как эти резцы проходят больший путь трения и скорее изнашиваются. Чтобы уменьшить этот износ,, над промывочными каналами с наружной стороны коронки устанавливают подрезные резцы, калибрующие стенки скважины.

Резцы на торце коронки располагаются симметрично, что обеспечивает равномерное распределение между ними осевой нагрузки. Это устраняет перегрузку отдельных резцов и повы­шает надежность коронки.

Резцовые коронки мало пригодны для бурения абразивных и трещиноватых горных пород выше V категории по буримости, так как острые лезвия быстро изнашиваются и проходка на коронку очень мала. Для бурения таких пород применяют са­мозатачивающиеся коронки. На рис. 6.2 показано устройство самозатачивающегося резца. К стальной опорной пластине при­паяна тонкая твердосплавная иластинка-резец. Опорная пла­стина изготовлена из мягкой стали и предохраняет пластинку — резец от разрушения. При бурении абразивной породы опорная пластина изнашивается быстрее, чем более износостойкая твер­
досплавная пластинка. При износе опорной пластины происхо­дит обнажение твердосплавного резца, который и производит резание породы.

Глубина внедрения самозатачивающегося резца в породу ограничена опорной пластиной, поэтому невелика и глубина раз­рушения породы за один оборот коронки. Механическую ско­рость бурения и проходку на коронку можно повысить путем увеличения числа резцов на средней окружности коронки. По­этому самозатачивающиеся коронки обычно имеют большое число резцов. Глубина внедрения самозатачивающегося резца в породу во много раз меньше конструктивной высоты резца, подлежащей изнашиванию. За счет этого время работы коронки и проходка на коронку возрастают.

Большое число резцов в самозатачивающейся коронке тре­бует применять высокие осевые нагрузки, особенно в твердых

SHAPE \* MERGEFORMAT

а г’

Рис. 6.2. Устройство самозата­чивающегося резца: а — резец коронки СА-1; б — резец коронки СА-4; в — резец коронки СА-5: 1 — стальная пластина; 2 — твердосплавная пластина

породах. Высокие нагрузки часто являются причиной большого искривления скважин, низкого выхода керна или поломки бу­рильной колонны. Снизить осевую нагрузку на коронку можно уменьшением суммарной площади поперечного сечения твердо­сплавных резцов. С этой целью коронки оснащают сборными резцами с прерывистым лезвием в виде гребенки. Такую гре­бенку образуют узкие и длинные твердосплавные резцы (ми­крорезцы), припаянные к опорной пластине. Последняя за­крепляется в короночиом кольце. Резцы с прерывистым лез­вием эффективны в силу того, что ширина канавки разруше­ния породы на забое всегда больше ширины передней грани микрорезца.

При бурении самозатачивающейся коронкой скорость углуб­ления скважины не зависит от времени, поскольку опорная по­верхность твердосплавных резцов постоянна до момента пол­ного износа.

По конструктивному исполнению, связанному с областью применения, выпускаемые промышленностью твердосплавные коронки разделяются на три группы: ребристые, резцовые и самозатачивающиеся.

Ребристые коронки применяются для бурения мягких пород

I— IV категорий по буримости. Они армированы заостренными резцами. У ребристых коронок внешний диаметр короночного кольца на один размер меньше, чем у коронок для бурения твердых пород, с целью увеличения радиального зазора, между
колонковой трубой и стенками скважины, который необходим для предотвращения прихвата колонкового набора буровым шламом, в большом количестве образующимся при разрушении мягких пород. Большой зазор между колонковой трубой и стен­ками скважины достигается за счет наваривания стальных ре­бер на боковую поверхность короночного кольца. Как короноч­ное кольцо, так и наваренные на него ребра армируются твер-

Рис. 6.3. Коронки типа М: а—коронка М1; б —коронка М2; в — коронка М5; / — корпус; 2 — резцедержатель; 3, 4 — резцы

досплавными резцами. Выпуск резцов на ребрах в наружную сторону обеспечивает номинальный диаметр соответствующей коронки.

Резцовые коронки применяются для бурения неабразивных и малоабразивных пород средней твердости, относящихся к IV—

VII категориям по буримости. Эти коронки обычно армированы мелкими заостренными резцами, глубина внедрения которых в породу контролируется величиной осевой нагрузки.

Вследствие небольшого количества разрушенной породы, образующейся на забое, и малого размера ее частиц резцовые коронки характеризуются небольшими выпусками резцов на наружную и внутреннюю боковые поверхности коронки (0,5— 1,0 мм). Поэтому наружные диаметры этих коронок мало

Коронки для бурения мягких пород Наружный диаметр колонковой трубы, мм Размеры коронок» мм Число резцов £>а г>. Число ребер, шт. основных подрезных

Коронка М1 73 93 57 4 8 — 89 112 73 4 8 — 108 132 92 4 8 — 127 151 112 4 8 — Коронка М2 73 93 58 3 12 — 89 112 74 3 12 — 108 132 99 4 12 — 127 151 113 4 12 —

Коронка М5 73 93 54 3 16 4 89 112 73 3 16 4 108 132 91 4 24 6 127 151 112 4 24 6

II р н м с ч а н и с. £)„ С>2 — внутренний и наружный диаметры по резцам.

отличаются от наружных диаметров короночных колец. Вели­чина выпуска резцов для отдельных концентрических рядов изменяется от 1,5 до 3,5 мм.

Самозатачивающиеся коронки применяются для бурения аб­разивных и трещиноватых пород, относящихся к VI—VIII, а иногда и к IX категории по буримости. У этих коронок глу­бина впедрення резцов в породу контролируется скоростью из­носа опорной пластины резца.

При бурении с высокими окружными скоростями твердо­сплавные резцы бистро нагревшотся, твердость сплава умень­шается и изнашивание резцов становится более интенсивным. Поэтому самозатачивающиеся коронки постепенно заменяются более производительными коронками, оснащенными резцами из сверхтвердых материалов.

Конструкции коронок (рис. 6.3). Для бурения мягких пород выпускают три конструктивных типа коронок: М1, М2 и М5, диаметрами 93, .112, 132 и 151 мм.

Коронка М1 (рис. 6.3, а), независимо от диаметра, имеет

4 ребра и 8 пластинчатых резцов с углами заострения а = 45°. Пайка резцов выполнена латунным сплавом Л-62. Коронка М1 применяется для бурения мягких пластичных, сыпучих и на­бухающих пород I—III категории по бурнмости.

Коронка М2 (рис. 0.3, б) армирована заостренными резцами формы Г-53 из сплава ВК-8. Угол заострения резцов а=65°. Основные резцы выполняют и фупкцнн подрезных. Выпуск резцов по диаметрам коронки 0,7—1,0 мм.

Резцы восьмигранной формы в отличие от резцов пластин­чатой формы, установленных в коронках М1, имеют небольшую опорную поверхность и при внедрении в плотную породу вы­зывают в ней разрушающие напряжения. Эти породы нахо­дятся в пределах II—IV категорий по буримости.

Коронка М5 (рис. 6.3, в) имеет ребра-резцедержатели. В ка­честве основных резцов, установленных в двух уровнях, при­меняются полые восьмигранные резцы специальной формы.

Полые резцы этой коронки обладают большей прочностью при действии изгибающих усилий и небольшой опорной поверх­ностью. Коронка применяется для бурения пород И—IV кате­горий по буримости, включая песчаники, ангидриты, глинистые сланцы, мергель, алевролиты, и успешно используется при бу­рении скважин с продувкой сжатым воздухом, так как обла­дают незначительным аэродинамическим сопротивлением. Опи­сание коронок Ml, М2 и М5 дано в табл. 6.2.

Для бурения малоабразивных горных пород средней твер­дости промышленностью выпускаются резцовые стандартные коронки типов СМ-3, СМ-4, СМ-5, СМ-6 (рис. 6.4).

Например, коронка СМ-5 оснащена резцами размером ЗХ ХЗХ8 мм, формы Г-5108, из сплава ВК-6, установленными вер­тикально четырьмя концентрическими рядами. Выпуск резцов на торце коронки /ii = ft4=l,5; ft2 = 2,5h/i3= 2мм. Передние грани резцов повернуты относительно радиуса коронки на угол у= = 10—15°. Резцы внешнего и внутреннего ряда выполняют од­новременно функцию подрезных. Для лучшего сохранения внеш­него диаметра коронки над промывочными каналами дополни­тельно установлены подрезные резцы. Коронка СМ-5 имеет большое число резцов. Она сконструирована для бурения сла­ботрещиноватых малоабразивных пород V—VI категорий по бу­римости. К таким породам относятся: доломиты, известняки, глинистые и песчаные сланцы, серпентиниты, перидотиты и др. Имея большое число резцов, коронка даже при их частичной потере от скалывания практически не теряет своей работоспо­собности. На оставшиеся в коронке резцы удельная осевая на­грузка возрастает, в результате скорость бурения и время ра­боты коронки практически не изменяются.

Коронка СМ-6 отличается тем, что передние грани резцов установлены с отрицательным углом наклона 6=15°, и резцы на торце расположены группами (кустами). Такое расположе­ние позволило улучшить условия работы резцов при встрече крупных трещин или твердых включений. •

Коронка СМ-6 применяется для бурения трещиноватых по­род средней твердости, относящихся к VI—VII категориям по буримости.

Коронка СТ-2 (рис. 6.4, б) оснащена резцами размером 4Х Х4ХЮ мм, формы Г-5107.

С тыльной стороны на резцы наплавлен латунный сплав, предохраняющий их от скалывания при ударных нагрузках.

а

I I

з

V

Форма резца

б

3

Вив А (развертка) (повернуто)

Форма резца

Рис. 6.4. Резцовые короики: а — коронка СМ-4,- б — коронка СТ-2; / — корпус; 2 — вкладыш; 3, 4 — резцы

Коронка применяется для бурения малоабразивных трещино­ватых и перемежающихся по твердости пород IV—VI категорий по буримости.

Основные размеры резцовых коронок и число в них резцов различного типа приведены в табл. 6.3.

Характеристики резцовых коронок, применяемых для бурения малоабразивных пород средней твердости Наружный диаметр колонковой трубы, мм Основные размеры коронок, мм Типы коронок СМ-3 СМ-4 СМ-5 СМ-6 СТ-2 Число резцов О, О і основных подрез* ных • основных подрез­ ных основных подрез­ ных ОСНОВНЫХ подрез­ ных ОСНОВНЫХ 1 подрез­ ных 44 46 31 6 14 10 12 2 6 3 57 59 44 6 3 — — 16 12 12 4 6 3 73 76 58 6 3 9 3 16 12 12 4 6 3 89 93 74 8 6 9 3 21 15 18 6 8 4 108 112 93 8 6 9 3 21 15 18 6 10 5 127 132 113 12 9 12 4 28 20 24 8 12 8 146 151 132 12 9 12 4 28 20 24 8 12 6

Примечание. О,. — внутренний и наружный диаметры по резцам.

Для — бурения абразивных пород средней твердости выпуска­ются самозатачивающиеся коронки типов СА-1, СА-4, СА-5 и СА-б (рис. 6.5).

Коронка СА-1 армирована тонкопластанчатыми самозатачи­вающимися резцами и применяется для бурения абразивных монолитных, тонко и мелкозернистых горных пород VI—VIII категорий по буримости.

Коронка СА-4 армирована резцами из твердого сплава ВК-6. Основные резцы имеют размер 2x3x12 мм (форма 3/2) или же 2,5x3x12 мм (форма Г-5109). Подрезные выполнены из пластин формы 5108.

Основные резцы коронки имеют отрицательный угол на­клона 15°. Передние грани повернуты Относительно радиуса также на 15°.

Коронка СА-4 применяется для бурения абразивных моно­литных и слаботрещиноватых горных пород VI—VIII и ча­стично IX категорий по буримости.

Самозатачивающиеся коронки СА-5 и СА-6 отличаются пре­рывистой режущей кромкой сборных резцов. Применение таких резцов позволяет уменьшить суммарную опорную площадь и снизить потребную осевую нагрузку при сохранении способности успешно разрушать твердые породы.

Коронки СА-5 и СА-6 применяются для бурения пород VI—

VIII и частично IX категорий по буримости — абразивных, мо­нолитных и перемежающихся по твердости — типа песчаников, алевролитов, диоритов, порфиритов, окварцованных известня­ков и др. В трещиноватых породах коронки работают менее успешно.

Описание коронок дано в табл. 6.4.

Коронки с резцами из сверхтвердых материалов. Дефицит­ные и недостаточно износостойкие твердые сплавы на основе карбида вольфрама за последние 50 лет качественно мало из­менились. Поэтому одним из путей дальнейшего совершенство­вания коронок для бурения абразивных пород средней твердо­сти является замена твердосплавных резцов резцами из сверх­твердых материалов, обладающих достаточной прочностью и

повышенной износостойкостью при бу­рении с высокими частотами вращения. К искусственным сверхтвердым материа­лам, применяемым при бурении горных пород, относятся следующие: 1) КНБ — кубический нитрид бора, по твердости не уступающий алмазу и по термостой­кости превышающий алмаз. КНБ не те­ряет режущих свойств при нагревании вплоть до температуры плавления желе­за (1540°С), а алмаз сгорает уже при температуре 850 °С. КНБ выпускается различными предприятиями и фирмами под разными марками: «кубанит», «эль — бор», «боразон»; 2) славутич — сверх­твердый материал, созданный в ИСМ. Он так же стоек, как алмаз, но значи­тельно превосходит его по прочности. Изготовляется славутич любой заданной формы, в виде штабикбв или пластин. Коронки с эльборовыми резцами на — Рис. 6.5. Самозатачи — ходятся на стадии доработки, вающаися коронка СА 1 Алмазный породоразрушающий ин­

струмент. Около 30 % общего объема геологоразведочного бурения в СССР выполняется алмазным породоразрушающим инструментом. При алмазном бурении применяются буровые коронки для работы с простыми и двой­ными колонковыми трубами, алмазные расширители, долота для бескернового бурения.

Алмаз — самый твердый природный минерал—является кри­сталлическим углеродом с очень плотной атомной решеткой. При высокой температуре алмаз превращается в графит — ми­нерал с резко отличными от алмаза механическими свойствами.

Использование алмаза для бурения хрупких пород основано на его высокой твердости. По десятичной шкале Мооса алмаз стоит после корунда и имеет твердость 10, т. е. является самым твердым минералом. Абсолютная твердость алмаза по Рози — валю, определяемая работой, затраченной на сошлифовывание единицы объема испытуемого материала, равна 4,05 • 107 Н • м/см3 (в 140 раз больше, чем твердость корунда).

Корпнки для бурения абрашвных пород средней твердости Размеры коронки, му Число резцов Наружный диаметр колонковой трубы, мм Ьі основных подрезных

Коронка СА-1 34 36 21 6 6 44 ■ 46 31 8 8 57 59 46 8 8 73 76 59 12 12 89 93 74 16 16 108 112 93 16 16 127 132 ИЗ 20 20 Коронка СА-4 44 46 31 12 3 57 -59 44 12 3 73 76 59 16 4 89 93 75 20 5 108 112 94 20 5 127 132 114 24 6 Коронка СА-5 57 59 44 16 10 .73 76 59 20 12 Коронка СА-6 89 93 73 28 12 108 112 92 28 12 127 132 112 32 12

Примечание — Обозначения аналогичны предыдущим таблицам.

Твердость алмаза на разных гранях кристалла различна: наименьшую твердость имеет грань куба. Несколько большей твердостью обладает грань ромбододекаэдра и самую высокую твердость — грань октаэдра. Анизотропия твердости учитыва­ется при изготовлении алмазного породоразрушающего инстру­мента с ориентированной установкой алмазов в буровых ко­ронках.

Несмотря на высокую твердость, алмаз очень хрупкий ми­нерал. При ударе он легко раскалывается по плоскостям спай­ности, параллельным граням октаэдра.

Плотность алмазов находится в пределах 3,77—3,55 г/м3, в зависимости от сложения кристаллов у плотного, пористого, с включениями, без включений.

Стойкость любого резца зависит от его коэффициента теп­лопроводности К. Чем больше К, тем меньше нагрев резца, тем менее интенсивно проходят окислительные процессы на иоверх-

ности его режуїцих кромок. Коэффициент теплопроводности ал­маза Х= 1,465 • 102 Вт/м-градус, или в 2,5 раза больше, чем у твердого сплава ВК-8. Поэтому при надлежащем охлаждении алмазами можно вести бурение с очень высокими окружными частотами вращения без графитизации их.

Графитизация алмаза в обычной атмосфере начинается при 900—1000 °С. В кислороде алмаз сгорает полностью: в среде

Таблица 6.5 Сравнительная характеристика механических свойств некоторых твердых материалов в Па Материал Предел прочности на изгиб, Па Предел прочности на сжатие, Па Модуль упругости I рода Алмаз 294 1961 705 000—911 400 Карбид бора 294 1764 270 000 Карбид кремния 98—147 980—1960 357 700 Металлокерамические твердые 882—1862 1862—3920 376 000—588 000 сплавы типа ВК

водорода, азота и при глубоком вакууме алмазы можно нагре­вать до 1300—1500°С.

Механические свойства алмазов в сопоставлении со свой­ствами других твердых материалов приведены в табл. 6.5. У алмаза низкое значение прочности на изгиб. Поэтому требу­ется хорошая защита алмазов в матрицах буровых коронок.

По назначению алмазы разделяют на ювелирные и техни­ческие.

Технические алмазы принято делить на три группы, харак­теризующие их морфологические особенности и буровые каче­ства: 1) карбонаты (карбонадо), 2) балласы, 3) борты (борте).

Карбонаты — тонкозернистые или слегка серого, коричневого или черного цвета, с тусклым или металлическим оттенком. Бла­годаря скрытокристаллическому строению и отсутствию совер­шенной спайности они отличаются большой прочностью, вяз­костью, и, следовательно, надежны в работе.

Балласы — мелкозернистые агрегаты округлой формы, мут­нобелого, серого и коричневого цвета, отличающиеся лучистым крупнокристаллическим ядром и мелкозернистой твердой обо­лочкой. Вследствие высокой твердости оболочки балласы ши­роко применяются в технике. В зарубежных буровых короиках балласы иногда используются в качестве подрезных резцов.

Борты (бдртс) представлены кристаллами неправильной формы или сростками. Борты окрашены, в желтый, коричневый и серый цвета. Они являются основным сырьем для армирова­ния алмазных коронок.

Буровые свойства алмазов на единицу проходки зависят от: 1) формы кристаллов; 2) доброкачественности их (прочность, трещиноватость, сколы, включения) 3) размеров кристаллов.

Характерными формами для отечественных алмазов явля­ются октаэдры, реже ромбододекаэдры и очень редко кубы.

Экспериментальными исследованиями установлено, что ал­мазы округлой формы обладают наиболее высокими буровыми свойствами. При этом доказано, что наилучшие результаты при бурении дают ромбододекаэдры и октаэдры с. округлоступен­чатыми гранями. Это подтверждают данные табл. (5.6.

Таблица 6.6 Характеристика буровых свойств алмазов Сорт н форма кристаллов Удельный расход алмазов, г/м Механическая скорость бурения, см/мим Кристаллы с округлоступенчатыми гра­нями 0,014 5,45 Октаэдры с округлыми ребрами 0,016 4,75 Октаэдры плоскогранные 0,020 3,02 Шпинелевые двойники октаэдров 0,028 2,83 Неразобранные алмазы XV группы 0,024 2,51 Обломки алмазов XV группы 0,030 2,01 Неразобранные алмазы XVII группы 0,032 1,93

Зернистость алмазов. Алмазы, применяемые в качестве рез­цов буровых коронок, характеризуются зернистостью, измеряе­мой числом алмазов в одном грамме. Поскольку алмазы раз­номерны, то при изготовлении коронок используют алмазы оп­ределенных размерных фракций.

При армировании коронок и определении выпуска алмазов на торце коронки пользуются также условным понятием сред­него диаметра алмаза.

Для оснащения геологоразведочного породоразрушающего инструмента выделяются низкосортные алмазы, что вызывает необходимость улучшения их буровых качеств. С этой целью алмазы подвергаются избирательному дроблению, овализации, полировке, термообработке, гранулированию.

Синтетические алмазы. Большие успехи нашей страны в раз­работке и производстве синтетических алмазов дают возмож­ность применять их для оснащения бурового породоразрушаю­щего инструмента. Стандартом предусмотрен выпуск синтети­ческих алмазов пяти марок: АСО, АСП, АСВ, АСК и АСС (АС — обозначает — алмазы синтетические; О — обычные; П — прочные; В — высокопрочные; К — типа карбонадо; С — сверх­прочные) .

Разрушающая нагрузка, характеризующая прочность син­тетических алмазов марок АСК и АСС, на 10—15 % выше

разрушающей нагрузки на природные алмазы. В основном эти марки синтетических алмазов применяются в разрабатываемых буровых коронках.

Конструкции алмазных коронок. В табл. 6.7 приведены ос­новные размеры йлмазных коронок, выпускаемые в СССР.

По способу размещения объемных алмазов в матрице раз­личают три конструктивных вида коронок: однослойные, мно­гослойные и импрегнированные. Схематическое изображение этих коронок дано на рис. 6.6.

В однослойной коронке объемные алмазы расположены на торце матрицы в один слон.

В многослойной коронке объемные алмазы обычно распо­ложены в три слоя, причем алмазы первого слоя частично за-

Таблица 6.7 Размеры алмазных коронок в мм о2 О. г. ь 26 14 24,5 15 55 36 22 34,0 23 55 46 31 44,0 33 55 59 42 57,0 44 55 76 58 73,0 60 55 93 73 90,0 76 65 112 82 109,0 95 65 Примечание. £>,, — внутренний и наружный диаметры матрицы; й,, — то же, для короночного кольца; Ь —^высота коронки.

ходят в промежутки между алмазами второго слоя, а вто — рого — между алмазами третьего. В импрегнированной ко­ронке мелкие алмазы достаточно равномерно распределены в объеме рабочей части матрицы. Для обозначения типа ко­ронки применяют индексы: — А — однослойная, М — многослой­ная, И — импрегнированная.

Однослойные коронки применяются для бурения горных по­род VI—X категорий по буримости, преимущественно монолит­ных с равномерной структурой, с небольшим содержанием кварца. Многослойные коронки предназначены для бурения горных пород IX—XI категорий по буримости, абразивных и трещиноватых.

Импрегнированные коронки применяются для бурения гор­ных пород IX—XII категории по буримости, весьма абразивных, трещиноватых и твердых.

В недалеком будущем импрегнированные коронки вытеснят многослойные, так как механизм последовательной отработки — слоев алмазов многослойной коронки более сложен, чем отра­
ботка нмпрегпнрованпой п сопровождается нонышениим расхо­дом алмазов.

Матрица коронки должна хорошо удерживать алмазы, быть механически прочной, не деформироваться при вдавливании ал­мазов в породу, быть в достаточной мере износоустойчивой при взаимодействии с горной породой и буровым шламом.

Если скорость изнашивания матрицы велика, то алмазные резцы быстро обнажаются. Это приводит к их скалыванию и выпаданию. Когда матрица изнашивается медленнее алмазов, особенно в пмпрегнированных коронках, это ведет к за-полиро-

« — однослойные: 1 и 2 — объемные, алмазы; 3 — подрезные алмазы; 4 — матрица; 5 — корпус коронки; б— многослойные: 1 — алмазы первого слоя; 2—алмазы последую­щих слоев; 3 — подрезные алмазы; 4 — матрица; 5 — корпус коронки; в — импрегинро* к. ншпи коринка; / м. прица, насыщенная алмазами. 2 нодрсчмыо алма;ы

Рис. 0.6. Тг. чш ллмгкшых коронок:

7 е&Ч ‘О-О-

•V о— о-4оГ,.’*’,’0

ШЛ

ванию алмазов. Коронка с заполированными алмазами теряет режущую способность.

Скорость изнашивания матрицы алмазной коронки опреде­ляется абразивностью горной породы как в монолитном, так и в разрушенном состоянии. Алмазные коронки изготовляют с матрицами различной твердости, измеряемой по методу Рок­велла, в условных единицах, обозначаемых ИКС.

Нормами па изготовление отечественных алмазных коронок предусмотрено пять типов матриц по твердости.

Тип матриды……………………… Очень Мягкая

мягкая

TOC o "1-5" h z Условный номер матрицы 1 2

Твердость по НИС…. 10—15 15—20

Тип матрицы « , , . . Нор — Твердая Очень

мальи а я твердая

Условный номер матри­цы 3 4 5

Твердость по IIИО. . . 20—25 30—35 50—55

Условный номер матрицы входит в индекс коронки, напри­мер А4. Это означает: однослойная коронка с 4-м типом мат­рицы. При выборе коронки для бурения твердость матрицы подбирается с учетом абразивности, твердости, структуры и трещиноватости намечаемых к бурению горных пород. Числеп-
мое значение твердости матрицы принимается тем большее, чем более абразивной и трещиноватой является горная порода.

Наиболее широко применяются нормальная и твердая мат­рицы. Эти матрицы получают холодным прессованием с после­дующим пропитыванием расплавленным металлом. Очень твер­дую матрицу получают горячим прессованием и спеканием ее в нейтральной среде.

Форма профиля радиального сечения матрицы оказывает су­щественное влияние па работоспособность коронки и сохран­ность керна при образовании его на забое.

При плоском профиле число алмазов в одном слое мини­мально, но алмазы в углах слабо закреплены. Такой профиль для однослойных и многослойных коронок непригоден, но на­шел применение в импрегнированных коронках для бурения весьма твердых абразивных пород. Круглый профиль, облада­ющий хорошим удержанием алмазов на торцовой поверхности матрицы, успешно применяется в однослойных коронках зуб­чатого типа для бурения в породах средней твердости. В мат­рице с полузакругленным профилем, промежуточным между плоским и круглым, алмазы в угловых точках закреплены более прочно, чем при плоском профиле. Число алмазов, перекрыва­ющих радиальную ширину забоя, невелико, давление на кон­такте алмазов с породой меньше в угловых точках и больше в середине профиля. Поэтому полузакругленный профиль ши­роко применяется в однослойных, многослойных и импрегпиро — ваниых коронках, предназначенных для бурения твердых пород. С профилем в виде прямого полукупола изготовляются коронки для бурения с двойными коронковыми трубами с целью луч­шего сохранения керна в легкоразрушающихся горных породах.

Профиль в виде обратного полукупола позволяет увеличить число алмазов с внутренней стороны матрицы коронки и, та­ким образом, уменьшить износ каждого из них при выбурива­нии керна в сильно абразивных или разрушенных породах с применением двойной колонковой трубы. При применении ступенчатого профиля забой скважины также приобретает сту­пенчатую форму. Это облегчает разрушение породы и умень­шает поперечные коронки, что способствует лучшему выходу керна и увеличению проходки на коронку, применяемую в ком­плексах ССК и ксск.

Породы высокой твердости эффективнее. разрушаются ко­ронками, оснащенными мелкими алмазами. В связи с этим од­нослойные коронки оснащаются алмазами зернистостью от 10—

5 до 600—450 шт/г. Для многослойных коронок используются алмазы зернистостью 750—450 шт/г. Импрегнированные ко­ронки, предназначенные для бурения самых твердых пород, обычно содержат алмазы зернистостью 4000—750 шт/г, а в не­которых коронках применяются алмазы зернистостью 25000 шт/г н более.

В коронках однослойных и многослойных алмазы расклады­ваются вручную, по трафарету, изготовленному для определен­ной схемы раскладки. В имирегнированных коронках алмазы распределены сравнительно случайно в теле матрицы. Равно­мерное распределение алмазов достигается в матрицах, спрес­сованных из алмазных гранул.

Схемы раскладки алмазов по трафарету выбирают с учетом их зернистости, формы продольного профиля торца коронки, системы промывочных каналов, механических свойств горных пород, для которых предназначается коронка. Типовые схемы раскладки алмазов изображены на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Типовые схемы раскладки алмазов в коронке: о — радиальная; б спиральная: а — концентрическая; е — с неполным перекрытием радиальиой ширины забоя

От величины заданного выпуска алмазов на торце коронки зависят глубина внедрения их в породу и, следовательно, ме­ханическая скорость бурения. Чем больше выпуск, тем лучше забой очищается от частиц разрушенной породы. Но при бу­рении твердых пород алмазы, имеющие большой выпуск, могут скалываться.

В многослойных и имирегнированных коронках алмазы об­нажаются непосредственно при бурении, и выпуск алмазов оп­ределяется параметрами режима бурения. Выпуск подрезных алмазов для всех коронок принимают 0,3—0,4 йст>.

Насыщенность коронки алмазами определяется числом кам­ней на 1 см2 рабочей площади торца в рабочем слое. Чем выше насыщенность, тем больше одновременно разрушающих породу резцов, механическая скорость бурения п проходка на один слой алмазов. При низкой насыщенности алмазы перегружены, а матрица слабо защищена алмазами от изнашивания. При очень высокой насыщенности механическая прочность матрицы ослаблена алмазами. При определении насыщенности учиты­вают допустимую нагрузку на алмазы, исходя из их прочности и др. Число алмазов в матрице при неизменной насыщенно­сти возрастает с увеличением диаметра коронки, а значит, при бурении в той же мере должны возрастать осевые нагрузки. Насыщенность резко возрастает при увеличении зернистости алмазов. Коронки, армированные мелкими алмазами, разру­шают породу при большем числе одновременно работающих на забое резцов, но при меньшей глубине разрушения породы каж­дым резцом.

При бурении очень твердых пород крупные алмазы затуп­ляются. Режущую способность однослойной коронки некоторое время поддерживают повышением осевой нагрузки, добиваясь увеличения обнаженности резцов, вступающих в пластический контакт. Мелкие алмазы в многослойной и импрегнированной коронках после затупления автоматически удаляются из мат­рицы под влиянием сил трения, возникающих на контакте пло­щадок затупления с породой. Вместо них вступают в работу новые обнаженные резцы.

Чем крупнее алмазы, тем больше их масса в одном слое. Поэтому однослойные коронки снимаются с работы при такой степени затупления, когда в коронке остается 60—65 % массы алмазов. Эти алмазы путем растворения матрицы рекупириру — ются, и часть их снова используется в буровых коронках.

Промывочная система алмазных коронок характеризуется количеством, сечением и формой (прямая, косая) промывочных каналов, насыщенностью торца алмазами, величиной их вы­пуска, устройством дополнительных каналов между рядами ал­мазов, выпуском подрезных резцов и формой боковой поверх­ности коронки. Более развита промывочная система коронок для бурения пород средней твердости, а также коронок боль­шого диаметра (93, 112 мм).

Конструкции алмазных коронок. Выпускаемые отечествен­ной промышленностью алмазные коронки можно разделить на 5 групп: 1) однослойные секторные; 2) однослойные зуб­чатые; 3) многослойные; 4) импрегнированные; 5) специ­альные.

Однослойные секторные коронки применяются для бурения неабразивных, малоабразивных и слаботрещиноватых горных пород VII—X категорий по буримости. Их техническая харак­теристика приведена в табл. 6.8.

Коронка 01 АЗ предназначена для бурения малоабразивных плотных монолитных пород VII—IX категорий по буримости. Коронка имеет нормальную матрицу и армирована дроблеными алмазами. Схема раскладки объемных алмазов — спиральная. Матрица изготовляется способом холодного прессования в ме­таллической форме с пропиткой расплавленным металлом. Со­держание алмазов зависит от диаметра коронки и изменяется от

0, 86 г до 3,8 г. Из них 30—40 % приходится на подрезные резцы. Боковая поверхность матрицы гладкая.

Коронка 01А4 имеет твердую матрицу и предназначена для бурения абразивных плотных монолитных и слаботрещиноватых средне — и крупнозернистых горных пород VIII—IX категорий по буримости. Сравнительно крупные подрезные алмазы зернисто­стью 100—50 шт/г обеспечивают свободный выход частиц круп­ного шлама в кольцевое пространство и лучшее сохранение диа­метра скважины при бурении абразивных пород.

Коронка 01А4 изготовляется по той же технологии, что и коронка 01АЗ.

Коронка 07АЗ предназначена для бурения малоабразивных и абразивных плотных монолитных среднезернистых горных по-

Таблица 6.8 Краткая характеристика однослойных секторных коронок Тип короики Наружный диаметр коронки. мм Твердость матрицы. HRC Зернистость алмазов, шт’г основных подрезных 36 20—25 150—100 150—100 01 АЗ 46 20—25 200—150 200—150 59 30—35 1 250—200 200—150 76 30-35 300—250 300—200 36 30—35 150—100 100—50 01А4 46 30—35 150—100 100—50 59 30—35 150-100 100—50 76 30-35 150—100 100—50 36 20—25 150—100 150—100 07АЗ 46 20—25 150—100 150—100 59 20—25 76 20—25 150—100 150—100 46 30—35 200—150 и 300—200; П Сведений А4ДП 59 30—35 150—100 О о размерах 76 30—35 200—150 и 300—200; П нет 93 30—35 100—50; 150—100 О 200—150; 100—50 П 59/38 20—25 150—100 150—100 14 АЗ 76/54 20—25 или 150—100 93/69 20—25 200—150 150—100

Примечание. Буквы П — полированные. О — овалнэоваиные.

род, преимущественно VII—IX, реже X категорий но буримости. Конструктивной особенностью является наличие на торце с тыльной стороны алмазов каплевидного выступа, предохра­няющего алмазы с повышенным выпуском (0,3 ±0,2 мм) от скалывания. Боковая сторона матрицы ребристая. В ребрах установлены подрезные резцы. Наличие ребер улучшает очи­стку забоя. В зависимости от диаметра коронки содержание ал­мазов в пределах 1,38—2,64 г.

Коронка А4ДП имеет закругленный профиль и твердую мат­рицу с повышенной адгезией к алмазам. Матрицу получают в графитовой форме горячим прессованием. Выпуск резцов на торце составляет 30 % от среднего диаметра алмазов, что обес­печивает высокую скорость бурения и улучшает очистку забоя от шлама. Применение полированных алмазов повышает про­ходку на коронку А4ДП в 1,5 раза и механическую скорость в 1,2 раза по сравнению с заменяемыми ею коронками 07АЗ и 04АЗ. Последняя снимается с производства.

Коронка 14АЗ (АКУ-1) отличается утолщенной матрицей (от

10,5 до 18 мм), исключающей аномальный износ при бурении грубых по структуре и трещиноватых абразивных пород IX—X категории по буримости.

Однослойные зубчатые коронки применяются для бурения в породах V—VII категории по буримости и отличаются от сек­торных развитой системой промывочных каналов, необходимых при бурении пород средней твердости, а вместо секторов с алма­зами коронка снабжена большим числом зубьев-резцов, арми­рованных алмазами. Внутренний диаметр по резцам уменьшен па 10 мм по сравнению с коронками секторного типа.

Зубчатые коронки состоят из алмазосодержащей матрицы зубчатой формы, припаянной к короночному кольцу. Каждый зуб насыщен алмазами зернистостью 1000—600 шт/г. По пери­метру круглого профиля и по боковым стенкам зуба установ­лены полированные алмазы. Отрицательный угол наклона пе­редней грани зуба — 15е. Для уменьшения трения зуба о породу угол между задней гранью и плоскостью забоя —10°. Краткая характеристика зубчатых коронок приводится в табл. 6.9.

Коронка 15АЗ, имеющая сравнительно крупные алмазы, предназначена для бурения среднеабразивных горных пород VI—VII категорий по буримости типа алевролитов, глинистых и песчаных сланцев, песчаников.

Коронка 16АЗ, армированная более крупными алмазами (12— в шт/карат) и имеющая меньшее число зубьев, чем у коронки 15АЗ, рекомендуется для бурения монолитных сланцев, аргил­литов и алевролитов V—VI категорий по буримости. Коронка ЗА отличается от коронок 15АЗ и 16АЗ большей износостойко­стью и применяется для бурения абразивных пород V—VI ка­тегорий по буримости. Новые алмазные коронки даны на pire. 6.8. ^

Импрегпированные коронки предназначены для бурения весьма абразивных и трещиноватых пород IX—XII категорий по буримости, т. е. для наиболее сложных условий.

В табл. 6.10 приведены основные характеристики выпускае­мых промышленностью импрегнированных коронок.

Коронка 02ИЗ, имеющая нормальную матрицу, предназна­чена для бурения малоабразнвпых плотных, монолитных тонко — и мелкозернистых твердых и очень твердых горных пород X—

Тип короики	Наруж­ ный диаметр. мм	Внутреи» НИН диаметр, мм	Число зубьев	Зернистость, шт/г
осиовиых	подрезных
15АЗ	59	42	18—36		100—60
	76	58	18—36	100—60 .	100—60
	93	73	18—36		100—60
16АЗ	59	42	16-24	60—40	60—40
	76	58	16—24		60—40
	93	73	16—24		60—40
ЗА	59	42	18—30	100—50	100 -60
	76	59	18—30	60—40	60—40 И 100—50
	93	73	18—30	100—60	60—40 И 100—50
	112	92	18—30	60—40	60—40 и 100—60

Пр имечание. Число зубьео повышается при увеличения Диаметра^ коронки

XII, реже IX категории по буримости. Короики с более круп­ными алмазами применяются в менее твердых породах.

Коронка 02И4 имеет твердую матрицу и предназначена для бурения абразивных плотных, монолитных и трещиноватых мел­козернистых и среднезернистых твердых н очень твердых пород тех же категорий по буримости.

Матрицы коронок 02ИЗ и 02И4 изготовляются способом хо­лодного прессования с последующей пропиткой жидким метал-

«

Таблица 6.10 Характеристика импрегнированиых коронок Показатели Типы коронок 02ИЗ 02И4 ОЗИ5 И4ДП Наружный диаметр коронки, мм 36, 46, 59, 76 36, 46, 59, 76, 93 46, 59, 76 Твердость матрицы, 1ЩС 20—25 30—35 50—55 30—35 Зернистость объемных (основ­ных) алмазов, тт/карат 750—600 2000—750 Зернистость подрезных алма­зов, шт/карат 200—150 или 450—300 200—150 200-Л50

лнческим сплавом. Перед заполнением графитовой пресс-формы шихта тщательно перемешивается с мелкими алмазами. Под­резные резцы укладываются в пресс-форму вручную, по опре-

Рис. 6.8. Алмазные коронки: а — зубчатого типа АЗ (15АЗ, 16АЗ н др.); б — коронки типа 07АЗ; в — коронки типа А4ДП для очень твердых пород; г — коронки для особо сложных условий

& а

деленной схеме. Масса алмазов в коронках с диаметрами от 36 до 76 мм в пределах 1,10—3,48 г.

Коронка 03И5 имеет очень твердую матрицу (НИС = 50—55). Изготовляется способом горячего прессования с пропиткой в графитовой пресс-форме. Предназначена для весьма абразив­ных как монолитных, так и трещиноватых топко — и мелкозер­
нистых твердых и очень твердых горных пород преимущественно X—XII категорий по буримости.

Коронки И4ДП предназначены для бурения трещиноватых абразивныхи высокоабразивных горных пород X—XI, частично XII категорий по буримости. Матрица наполнена мелкими по­лированными алмазами. Насыщенность повышена па 25 % про­тив обычной. Профиль матрицы плоский с закруглениями по краям. Подрезные полированные алмазы предохраняются от скалывания твердосплавными цилиндрами (из сплава ВК-15),

Таблица 6.11 Краткая характеристика многослойных коронок Тип коронки Наружный диаметр коронки. мм’ Твердость матрицы Зернистость алмазов, шт/г объемных (основных) подрезных 01МЗ 36 20—25 600—450 200—150 46 0Ш4 59 30—35 600—450 200—150 76 01М4 36 30—35 46 600—450 300—200 59 76

установленными на гладкой боковой поверхности в начале каж­дого сектора. Материал матрицы обладает повышенной адге­зией к алмазам.

Многослойные коронки 01МЗ и 01М4 имеют три слоя объем­ных алмазов, уложенных вручную по спиральной схеме, и из­готовляются способом холодного прессования с пропиткой. Их краткая характеристика приводится в табл. 6.11.

Коронка 01МЗ с нормальной по твердости матрицей приме­няется в малоабразивных монолитных и слаботрещиноватых крупно — и среднезернистых породах, а также в породах с гру­бой структурой VIII—X категорий по буримости.

Коронка 01М4, имеющая твердую матрицу, применяется для бурения тех же горных пород, но более абразивных и трещино­ватых. Многослойные коронки часто оказываются неэкономич­ными по расходу алмазов. Их выпуск ограничен.

Алмазные коронки, армированные синтетическими алмазами, находятся на различных стадиях освоения: от выпуска опытных образцов до серийного производства.

Импрегнированная коронка КАИ, разработанная ИСМ, св — держит мелкие синтетические алмазы марки АСС размером

0, 2—0,4 мм, что соответствует зернистости 22500 и более шт/г. Специально для этих коронок разработана матрица твердостью 25—30 TIRC, отличающаяся высокой износостойкостью.

При бурении коронкой с очень мелкими алмазами затруд­няется движение промывочной жидкости под секторами мат­рицы, и, если они длинные, наблюдается прижог алмазов на сбегающих концах. Поэтому коронки КАИ имеют большое ко­личество коротких секторов, что обеспечивает необходимое ох­лаждение. Оптимальная объемная концентрация составляет 25—30 %. Ее превышение вызывает снижение прочности мат­рицы, что ведет к уменьшению механической скорости бурения.

Коронкн типа БСС являются модификацией коронок КАИ. Для торцевого слоя используют синтетические алмазы марки АСС или же весьма мелкие природные алмазы.

В качестве подрезпых резцов применяется славутич С 2122 в виде цилиндров 5 мм и высотой 3 мм. Резцы из славутича обладают высокой стойкостью, что резко снижает износ ко­ронки по диаметру, уменьшает расход калибровочных расшири­телей и увеличивает проходку за рейс.

Описанные коропкп показывают наплучпше результаты в по­родах VIII—X категорий по буримости, с небольшим содержа­нием кварца.

Коронки КСАВ (коронки, оснащенные синтетическими алма­зами, изготовляемыми ВПИИТС) серийно производятся по тех­ническим условиям ТУ-48-19-105—74. Они армированы синтети­ческими алмазами СВС-Г1 (светлые, прочные). Эти алмазы выпускаются в виде поликристал личсских цилиндрических заго­товок размерами 4X4,5 мм и массой 0,10—0,16 г. Прочность такого цилиндра на сжатие достигает 2000—5000 МПа! Алмаз­ные зерна и порошки для армирования коронок, получают дроблением этих цилиндрических заготовок. При изготовлении матрицы коронки синтетические алмазы допускают нагрев до 1100—1200 °С.

Дроблеными синтетическими алмазами армируют однослой­ные, импрепгировапиыс и резцовые коронки по той же техно­логии, что и коронки 01АЗ, 01А4, 02ИЗ, 02И4. Их технические характеристики даны в табл. 6.12. Однослойные коронки КСАВ

Таблица 6.12 Характеристика коронок КСАВ Тип коронки Номнпаль- ‘ и Ы f’l диаметр коронки, мм Зерпистост объемных ь алмазов, подрезных Масса алмазов, г Однослойные 01 АЗ и 01А4 46, 59 150—100 100—50 76 200—150 150—100 sc3,l Импрегиированные 02ИЗ 46,"’ 59, 76 450—200 150—100 >=1,7 и 02И4 750—450 200—100 <3,8 1500—1000 200—150 <3,8

применяются в породах VII—X, импрегпироваиныс — в породах VIII—XI категорий по буримости. Показатели их работы при­мерно такие же, как у коронок, армированных естественными алмазами, а иногда превышающие их.

Алмазные калибровочные расширители применяются совме — ) стно с алмазными коронками. Они служат для предотвращения сужения ствола скважины по причине изнашивания наружных подрезных резцов алмазной коронки.

А-А

В настоящее время при бурении пород VI—XI категорий по буримости применяется расширитель типа РСА, разработанный

I

Рис. 0.9. Конструкция калибропочного секторного расширителя типа РСА

ВИТР совместно с Кабардино-Балкарским заводом алмазного инструмента (КБЗАИ). Он отличается развитой промывочной системой, каналы которой хорошо защищены от износа, увели — ченностью и прочностью конструкции. Корпус расширителя РСА одновременно является и корпусом кернорвателя. Расширитель может применяться при бурении с использованием любой про­мывочной жидкости, включая глинистые растворы с условной вязкостью до 30 с (по ПВ-5).

Общий вид расширителя РСА изображен на рис. 6.9, а тех­нические данные расширителей следующие:

TOC o "1-5" h z Наружный диаметр расширителя, мм 48,4 59,4-

Число секторов (штабиков) ……………………………………. 4 8

Массовое содержание алмазов, карат 1,02 2,1

Зернистость алмазов, шт/г •…………………………. 150—100 150—100

Выпуск алмазов, мм……………………………………. -= .0,35 .^0,45 г<0,35 >0,45

Наружный диаметр расширителя, мм. . 76,4 93,4

Число секторов (штабиков) ……………………………………. 8 10

Массовое содержание алмазов, карат 2,8 3,7

Зернистость алмазов, шт/г……………………………. 150—100 150—100

Выпуск алмазов, мм г^.0,35 зг.0,35

^=0,45 :>0,45

При бурении горных пород XII категории но буримости при­меняется кольцевой калибровочный расширитель РК. В-2. Его нижняя часть состоит из ребристого твердосплавного законус — ного кольца, несущего алмазы. Расположение алмазов по ко­нической поверхности позволяет более равномерно распреде­лить нагрузку на алмазы и этим обеспечить надежность работы расширителя. Расположение алмазных резцов на ребрах кольца исключает возможность концентрации бурового шлама под рас­ширителем, который мог бы вызвать интенсивный износ ниж­него ряда алмазов и затруднить очистку скважины.

/ При бурении с двойными колонковыми трубами в комплексах ССК и КССК, а также при наклоннонаправленном бурении применяются специальные алмазные коронки.

Для обозначения коронок применяется система индексаций, согласно которой каждая коронка имеет определенный индекс, характеризующий тип и марку, дает ее краткую техническую характеристику, указывает заводской номер и завод-изготови — тель. Рассмотрим содержание индекса на следующем примере. На корпусе коронки произведена маркировка: 03И5, Д 150, КЗО, 125740 ЛИ. Здесь 03 порядковый помер конструкции коронки, который в общем случае может изменяться от 01 до 99. Первые буквы индекса И (А и М) указывают на конструктивный тип коронки: А — однослойная, М — многослойная, И — имнрегни — рованиая. Цифра, идущая за первой буквой обозначает тип мат­рицы по твердости. Цифра 5 указывает, что коронка имеет очень твердую матрицу (НЯС = 50-^60). Вторая буква индекса, в этом примере Д, указывает сорт объемных, а третья, в дан­ном случае К, определяет сорт подрезных алмазов в соответ­ствии с действовавшими до 1975 г. техническими условиями па алмазное сырье — МРТУ 2-037-1—65.

Буква Д означает алмазы дробленые, а К — алмазы XXII группы, подгруппы «а» 2 качества — овализованные, с боль­шими дефектами. Цифры 150 и 40 — минимальное число зерен в данной фракции алмазов. Далее идет номер коронки и товар­ный знак завода-изготовителя (АИ — алмазный инструмент).

Индексация позволяет выбирать коронку в соответствии с условиями бурения.

Комментарии запрещены.