Глава 2. Технологический инструмент

ТВЕРДОСПЛАВНОГО БУРЕНИЯ

2.1 Общие сведения о твердосплавном бурении

Твердосплавное бурение - это разновидность враща­тельного колонкового способа, при котором разрушение горной породы осуществляется породоразрушающим инструментом, ар­мированным твердосплавными резцами. Это наиболее распро­страненный способ: по объему он занимает первое место и составляет более трети механического бурения. Применяется он при 6ypeнии мягких (I-IV категории) и средних (V-VII категории) горных пород, так как механическая скорость твердосплавного бурения этих пород выше, чем алмазного.

Однако следует отметить, что длина рейса при твердо­сплавном бурении, вследствие быстрого износа резцов и ограни­ченной длины колонковой трубы, невелика (не более 3-5 м), по­этому с целью повышения производительности бурения пород средних категорий твердосплавное колонковое бурение все чаще заменяют алмазным - снарядами со съемными керноприемниками, снабженными специальными зубчатыми и резцовыми алмаз­ными коронками. Механическая скорость бурения этими корон­ками несколько ниже, чем твердосплавными. Но длина рейса во много раз превышает длину рейса при бурении твердосплавными коронками. Это делает перспективной полную замену твердо­сплавного бурения - алмазным, что требует совершенствования алмазных коронок.

По сравнению с алмазными твердосплавное бурение имеет следующие преимущества:

1. Вследствие более совершенной конструкции коронок, большего выхода резцов из короночного кольца и большей глу­бины их внедрения в породу средних категорий механическая скорость бурения выше, чем при алмазном бурении.

2. Твердосплавные резцы менее чувствительны к динами­ческим ударным нагрузкам, чем алмазные, поэтому вибрация бу­рильной колонны мало влияет на разрушение резцов. При твер­досплавном бурении не предусматривается такой сложный ком­плекс антивибрационных мероприятий, как при алмазном буре­нии.

3. Стоимость твердосплавного породоразрушающего инст­румента значительно ниже стоимости алмазного.

4. Более проста технология отработки коронок.

К недостаткам твердосплавного бурения следует отнести быстрый износ резцов вследствие недостаточно высокой термо­стойкости материала, это ограничивает значения параметров тех­нологических режимов, снижает длину рейса, диапазон перебуриваемых пород и производительность бурения в целом.

Буровой инструмент, при помощи которого осуществляют процесс бурения называют технологическим инструменте» а набор технологических инструментов, собранных в определен ной последовательности для бурения скважин, - буровым снарядом. Буровой снаряд состоит из бурильной колонны и забойного снаряда (колонкового набора).

Бурильную колонну собирают из свечей, соединяемых замками, а свечи - из нескольких бурильных труб, соединяемы муфтами или ниппелями.

Бурильная колонна выполняет роль передаточного вал (трансмиссии) от станка к забойному снаряду и служит для передачи осевого усилия и крутящего момента на породоразрушающий инструмент. Одновременно она является каналом для направления промывочной жидкости от бурового насоса к забою скважины (при прямой промывке) или от забоя к устью скважины (при обратной промывке).

Бурильная колонна - это важнейшее звено технологически цепи, подвергающееся различным видам деформации: кручений изгибу, сжатию, растяжению, вибрации, знакопеременным нагрузкам, истиранию. Все эти нагрузки и деформация приводит ограничению технологических параметров, отказу бурильной колонны, к авариям. Более 90% аварий в разведочном связано с отказом бурильной колонны. Как известно, механическая скорость бурения растет с увеличением осевой нагрузки окружной скорости. Исследователи А.А.Минин и А.А. Пожарский создавали осевые усилия до сотен тонн и окружные скорости до нескольких тысяч оборотов в минуту и не нашли максимума механической скорости бурения. Применяющиеся при разведочном бурении новые стальные бурильные трубы диаметров 42 мм и 50 мм при 500 об/мин допускают осевые нагрузки всего 1,5-1,8 т. Это указывает на то, что большим ограничитель механической скорости бурения является бурильная колонн. Чтобы полностью использовать возможности бурильной колонны, следует до минимума снизить опасные для бурильной колонны деформации, вибрации, знакопеременные нагрузки и износ снаряда. Для этого необходимо хорошо знать причины их возникновения, уметь определять оптимальные типы и размеры конструктивных элементов бурильных колонн, правильно их вы­брать и эксплуатировать.

В совершенствовании бурильных колонн и правильной их отработке заложен огромный резерв повышения производитель­ности бурения.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////