Колонковое и керновое бурение - Промывочная система алмазной коронки

 Промывочная система алмазной коронки

 

Промывочная система алмазной коронки - это совокупность конструктивных элементов, обеспечивающих прохождение промывочной жидкости через коронку, ее охлаждение и вынос шлама из-под торца коронки во время бурения. Чем больше шлама образуется в процессе бурения, тем больше должна быть пропускная способность промывочной системыкоронки. Если выбуренные частицы породы не сразу удаляются с забоя скважины, то они, повторно попадая под торец матрицы коронки, снижают эффективность бурения, так как работа, затрачиваемая на измельчение уже отделенных от забоя частиц, является бесполезной.

 

Обработка матрицы алмазных коронок жидким азотом

Влияниеобработки жидким азотом на технико-экономические показатели работы алмазного породоразрушающего инструментавпервые было исследовано сотрудниками Томского политехнического института. В процессе исследований отмечено, что ресурс обработанных буровых коронок существенно увеличивается. Исследованиями ВИТРа, выполненными в условиях производственных геологических объединений «Севукргеология», «Кировгеология» и «Севказгеология», установлено, что ресурс буровых короноктипа 02ИЗГ-59, обработанных жидким азотом, увеличивается на 10-20%, механическая скоростьбурениявозрастает в среднем на 10%, расход алмазов снижается на 13-15%.

Рабочей средойдля криогенной обработки породоразрушающего инструмента является жидкий технический азот по ГОСТ 92193-74 - бесцветная жидкость с температурой кипения- 196°С при атмосферном давлении и плотностью 0,8 г/см с содержанием кислорода не более 3%. Необходимо отметить, что при испарении жидкого азотасодержание кислорода в нем постоянно увеличивается, так как кислород испаряется при температуре -183°С. Образующаяся в результате этого азотно-кислородная смесь при содержании кислорода более 30% в контакте с органическими соединениями (дерево, асфальт и т.п.), а также при ударе становится взрывоопасной. Поэтому применять жидкий азот с содержанием кислорода свыше 30% категорически запрещается. Контроль содержания кислорода в смеси производится при помощи прибора Гемпеля типа ПАК-3.

Обработке жидким азотом могут быть подвергнуты также твердосплавные инструменты - буровые коронки, шарошечные долота, токарные резцы и т.п.

Криогенная обработка инструментадолжна производиться в специально отведенном помещении с температурой не ниже 20°С. Примерная схема линии криогенной обработки: стол расконсервации, включающий емкости для обезжиривания и просушивания; стол зарядки сменных кассет с обрабатываемым инструментом; подъемно-поворотное устройство; сосуд Дьюара; криостат; стол вторичной консервации.

 

Электрохимическая заточка торца матрицы

 

Из опыта бурения известно, что 15-20% всех отработанных буровых коронокпреждевременно снимаются с эксплуатации из-за зашлифования торца матрицы. В целях повышения эффективности использования такого алмазного инструмента необходимо применять электрохимическую заточку торца матрицы, которая позволяет поддерживать заданный выпуск алмазов в процессебурения.

Технические средствадля электрохимической заточки алмазного инструмента могут быть исполнены в двух вариантах:

1. стационарном

2. переносном (полевом).

        Стационарный вариант используется при массовой заточке, а переносной - для условий эксплуатации непосредственно на месте производства буровых работ. Существует ряд конструкций таких установок, разработанных в ВИТРе (типа УЗК), Каракумской ГРЭ (типа ППУ-1), ТулНИГП (УЗР-1) и др.

Размерная электрохимическая заточка алмазных коронок основана на принципе анодного растворения матрицы в растворе электролита при прохождении через него постоянного электрического тока.

Рациональный выпуск алмазов из коронки определяется из зависимости Формула 3

ha = K1K2da /3,

где К1 — коэффициент, зависящий от формы алмазных зерен и изменяющийся от Г до 0,5 (К1=1 для качественных алмазов XVa и XVa-1 групп; К1=0,75 для алмазов XVa-4 группы; К1=0,5 для алмазов XVa-5 группы);

 К2 — коэффициент, зависящий от степени трещиноватости буримых пород и изменяющийся от 1 до 0,5 (К2=1 при удельной кусковатости пород Куд не менее 5 - 10 шт/м; К2=0,75 при Куд=10-30 шт/м; К2=0,5 при Куд=30 шт/м);

   da — средний условный диаметр алмаза, мм.
          
Рекомендуемый выпуск алмазов различной зернистости в зависимости от типа горных пород приводится в таблице 19

Таблица 19- Рекомендуемый выпуск алмазов из матрицы буровых коронок (по данным В. И. Власюка и В. И. Спирина)

Типичные представители пород

Категория пород по буримости

Трещиноватость пород

Тип коронок

однослойные

импрегнированные

зернистость алмазов, шт/кар

выпуск алмазов, мм

зернистость алмазов, шт/кар

выпуск алмазов, мм

Сиениты, габбро, диориты,     крупнозернистые граниты, кристаллические сланцы

VIII - IX

Слаботрещиноватые

От 30 - 20

0,30 - 0,40

-

-

То же

VIII - X

Трещиноватые

От 50 - 30 до 60 -40

0,25 - 0,30

-

-

Диориты, мелкозернистые граниты, кремнис­тые известняки

IX - X

Монолитные

50 - 30

0,20 - 0,30

150 - 120

0,20

То же

IX - XI

Трещиноватые

-

-

От 120 - 90 до 400 - 200

0,15

Кварциты, роговики

X - XI

Слаботрещиноватые

-

-

От 200 - 150 до 400 - 200

0,15

То же

X - XII

Трещиноватые

 

-

От 200 - 150 до 400 - 200

0,10

Железистые кварциты, джеспилиты,  яшмы

XI - XII

Монолитные

-

-

От 200 - 150 до 400 - 200

0,15

То же

XI - XII

Слаботрещиноватые

-

-

От 200 - 150 до 400 - 200

0,08 - 0,10

То же

XI - XII

Трещиноватые

-

-

От 200 - 150 до 400 - 200

0,05 - 0,08