Вопрос №65.Изнашивание резцов из твердого сплава и рациональные параметры режимы бурения инструментом с резцами из твердого сплава.

Повышение частоты вращения выше оптимальных значений приводит к повышенному износу резцов коронки. В связи с этим рекомендован оптимальный режим бурения твердосплавными коронками при окружной скорости перемещения резца v_p = 1,4-1,5 м/c. Для коронок диаметром 46, 59, 76, 93, 112, 132, 151 мм, с учетом допустимой окружной скорости, могут быть ориентировочно рекомендованы частоты вращения 500, 400, 300, 250, 200, 180 и 150 мин^-1.

При бурении трещиноватых, абразивных пород частота вращения снижается в сравнении с рекомендуемыми.

В зависимости от твердости горных пород оптимальная удельная нагрузка на резец может изменяться от 0,4-0,5 кН при бурении мягких пород I, II категорий по буримости и до 1,0-1,2 кН при бурении горных пород VIII категории по буримости.

При бурении трещиноватых пород величины осевого усилия и частоты вращения несколько снижаются. То есть повышение вибрации требует поиска новых сочетаний значений осевого усилия и частоты вращения, при которых уровень вибрации будет допустимым. Снижение ресурса бурового инструмента также требует переоценки влияния параметров режима бурения на буримость горной породы. При этом бывает достаточно незначительной корректировки того или иного параметра для получения оптимальных условий разрушения горных пород.

Расход промывочной жидкости с повышением твердости буримых горных пород следует снижать, т.к. объем и размер, образующегося при бурении шлама будет снижаться.

Так, если при бурении горных пород I, II категории по буримости рекомендуется подавать к забою 12-15 л/мин, то при бурении горных пород VII-VIII категории по буримости 7-12 л/мин.

Вопрос №66. Назначение и область применения буровых инструментов из композиционных алмазосодержащих и поликристаллических алмазов.

Для бурения скважин на нефть и газ выпускается различный буровой инструмент типа ИСМ. Это долота режущего (для мягких пород) и микрорежущего типа (для твердых пород), колонковые долота, калибраторы – стабилизаторы, долота для направленного бурения.

Славутич, представляя собой крупный алмазосодержащий резец, обладает более высокой прочностью, чем крупный алмаз, т.к. состоит из мелких фракций алмаза, соединенных при спекании с порошковой шихтой твердосплавной основы.

Для бурения геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые вставки из славутича могут использоваться как в коронках для бурения твердых пород, так и в коронках для бурения пород средней твердости.

Коронки типа БСС и БСИ оснащены вставками славутича в подрезном слое, а коронки БС как в торцевом слое, так и в подрезном слое.

Коронки БС различных типов применяются для бурения горных пород V-X категорий по буримости.

Кроме коронок с использованием славутича изготавливают также долота и расширители.

При бурении горных пород средней твердости и мягких резцы внедряются в горную породу на глубину, существенно превышающую величину выпуска алмазов из вставки и единичным резцом следует считать вставку из материала славутич в целом.

Другой вариант изготовления алмазосодержащих твердых материалов состоит в создании спеканием, либо прессованием поликристаллических алмазов, которые отличаются от композиционных алмазосодержащих материалов типа славутич наличием жесткого каркаса из сросшихся алмазных зерен. К таким материалам, получившим название PDC (polycristaldiamondscomposition), относится созданный в 1976 г. компанией GeneralElectric (CША) материал Stratapax.

Эти материалы, как показали исследования, не уступают по эксплуатационным качествам крупным природным алмазам и получили широкое распространение. С применением сверхтвердых материалов изготавливаются долота, коронки, расширители, которые успешно заменяют шарошечные долота, твердосплавные коронки, традиционный алмазный инструмент с резцами из природных алмазов, обеспечивая высокий ресурс бурового инструмента. Резцы с пластинами Stratapax способны бурить как мягкие породы с высокой механической скоростью, так и твердые породы с удовлетворительными механической скоростью и стойкостью бурового инструмента. Именно поэтому буровые инструменты, армированные пластинами Stratapax, наиболее эффективны при бурении в разрезах, представленных породами перемежающейся твердости и при наличии высокоабразивных горных пород.