Колонковое и керновое бурение - Синтетические алмазы

Синтетические алмазы

 

Синтетические поликристаллические алмазы АСПК.

Синтетические поликристаллические алмазы АСПК, синтез которых осуществлен в  ИФВД АН СССР, представляют собой плотные поликристаллические образования с однородной мелкозернистой структурой. Их получают из графита при синтезе в присутствии металлорастворителей. Выпускаются алмазы в виде цилиндров диаметром 2, 3 и 4 мм, длиной до 4 мм. Подобно всем поликристаллическим материалам прочность АСПК с увеличением размеров  снижается меньше, чем прочность природных монокристаллических алмазов.

Синтетические алмазы поликристаллического строения СВСП.

Синтетические алмазы поликристаллического строения СВСПпредставляют собой цилиндрические зерна размером 4x4 мм, массой 0,6-6,8 кар, имеют  светло-серый цвет; могут поставляться в дробленом виде (АРСЗ, АРС4).

Благодаря повышенной термостойкости СВСП может использоваться для оснащения буровых коронок, изготавливаемых по обычной  технологии методом спекания матрицы. Износостойкость СВСП не уступает этому показателю у природных алмазов.

Таблица 20 Физико-механические свойства СВСП

Прочность на сжатие, МПа

4000 - 5000

Твердость, МПа

150000

Термостойкость, °С

1100 - 1200

 

Синтетические монокристаллические алмазы.

 Рисунок 48-Варианты конструкции матрицы

Синтетические монокристаллические алмазы выпускаются следующих марок:АСО, АСР, АСВ, АСК и АС. В буровом импрегнированном инструменте используют алмазы, обладающие прочностью, близкой к прочности природных алмазов, и имеющие размеры зерен 1 мм; микротвердость АС составляет 80- 100 тыс. МПа. Для оснащения буровых коронок используют алмазы марки АСТ-125, АСТ-  160, синтезируемые в ИСМ НАН Украины. В инструментах западных фирм используют алмазы марки SDA-100S, SDA-100+ («Де Бирс») и MSD, MBS («Дженерал электрик»). В таблице 21 приведены данные об изменении показателя прочности порошков синтетического и природного алмазов после термообработки при температуре 1473 К.

 

Таблица 21. Изменение показателя прочности порошка синтетического и природного алмазов после термообработки при температуре 1473 К

 

Марка

   Зернистость, мкм   

   Показатель прочности, Н   

   Коэффициент снижения прочности   

исходного

после нагрева

SDA-100

500/400
200/160

239
102

49,9
38,2

4,79
2,67

MSD

500/400

278

104

2,67

MBS

200/160

57,7

25,3

2,28

ACT

500/400
200/160

207
79

69,3
31,9

2,99
2,48

Природный алмаз 

500/400
200/160

1499
339

1460
324

1,02
1,03

Славутич

Cверхтвердый материал, разработанный ИСМ НАН Украины, уступает природным алмазам по износостойкости, но превосходит их по прочности Изготавливается в виде штабиков или пластин любой формы. Этот материал широко применяется для армирования долот, предназначенных для глубокого бурения скважин на нефть и газ, а также для правящего инструмента

Эльбор

Разновидность кубического нитрида бора (КНБ), выпускается АО «Абразивный завод Ильич» (г.Санкт-Петербург). Для породоразрушающего инструмента используется эльбор-Р в виде цилиндрических заготовок диаметром 4 мм, высотой 5 мм и массой 0,8 кар.

 

Таблица 21. Физико-механические свойства эльбора-Р 

Плотноть, кг/м3

(3,31 - 3,39)х103

Модуль упругости, МПа

8850-6650

Микротвердость, МПа

700-800

Предел прочности на сжатие, МПа

19-21

Теплопроводность, Вт/(м-К)

(0,3-0,6)х102

Термостойкость, °С

1100-1200

     

Бельбор

Разновидность кубического нитрида бора, синтезирован Институтом физики твердого тела и полупроводников (ИФТиПП) АН Республики Беларусь. Применяется для оснащения породоразрушающего инструмента при бурении скважин в горных породах VI-VIII и частично IX категорий по буримости.