Справочник мастера алмазного бурения

СПРАВОЧНИК МАСТЕРА

АЛМАЗНОГО БУРЕНИЯ

Рекомендации, изложенные в настоящем буклете, помогут персоналу решить проблемы, возникающие в тех или иных предполагаемых ситуациях.

КОМПАНИЯATLAS COPCO НЕ НЕСЕТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА УБЫТКИ КОСВЕННЫЕ ИЛИ ИНЫЕ, ПОНЕСЕННЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДАННЫХ РЕКОМЕНДАЦИЙ. Настоятельно рекомендуем поддерживать контакты с уполномоченными представителями компании Atlas Copco с целью получения рекомендаций относительно выхода из ситуаций особой сложности.

С нами можно связаться по адресам, указанным в конце книги, или на нашем сайте в Интернете

www.atlascopco.com, или по адресу нашей электронной почты [e-mail].

Наклеить адрес местного филиала компании

Atlas Copco Exploration Products

Компания группы Atlas Copco Group 640 McKeown Avenue

North Bay Ontario Canada P1B 8H2 Телефон + 1(705) 472 3320

Факс [phone]

ОБЯЗАТЕЛЬСТВА

Горное дело – основа индустрии, а геологоразведочное бурение – основа горного дела. История в большом долгу перед мужчинами и женщинами, вынужденными работать в отдаленных местах и «заглядывать в недра Земли» впоискахминералов, необходимыхдляразвития промышленности и укрепления страны и нации.

КомпанияAtlas Copco приветствуетВас, исостраниц «Справочника мастера алмазного бурения» обращается ко всем буровикам земного шара за советом и мнением специалистов. Мыпривлекаемвсеимеющиеся в нашем распоряжениисредства, чтобыобеспечитьВаспродукцией иуслугами, повышающимибезопасностьэксплуатации, упрощающими работу и увеличивающими результаты.

НекоторыеизВашихпрежнихипроверенныхпоставщиков,

например, Craelius, JKS Boyles, Christensen и Hobic

сейчас являются подразделениями компании Atlas Copco Group, благодаря чему компания стала одним из основных поставщиков в геологоразведочной области. Объединив способности и знания этих небольших компаний в одну динамичную структурную единицу, мы получили возможность предоставлять продукцию и услуги более высокого качества, чем эти компании в отдельности.

Компания Atlas Copco придет Вам на помощь даже в самых отдаленных местах. Мы разделим Ваши проблемы и отпразднуем Ваши победы. Компания будет Вашим поставщиком и партнером.

Atlas Copco

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1 – Выбор буровой коронки

ГЛАВА 2 – Параметры бурения

ГЛАВА 3 – Общие рекомендации

ГЛАВА 4 – Заточка коронокt

ГЛАВА 5 – Ошибки при бурении

ГЛАВА 6 – Номинальный диаметр керна

ГЛАВА 7		– Буровые и обсадные трубы
ГЛАВА		– Продукция компании Atlas Copco
ГЛАВА 9		– Таблицы пересчета

ГЛАВА 10 – Адреса и телефоны представительств

2 | 3

БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ

НЕСЧАСНЫЙ СЛУЧАЙ – ЭТО НЕПРЕДВИДЕННОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ, ВЫЗВАННОЕ ОПАСНЫМИ ДЕЙСТВИЯМИ ИЛИ УСЛОВИЯМИ.

Многие несчастные случаи могут быть предотвращены благодаря:

•Надлежащей подготовке.

•Надлежащему техническому надзору.

•Правильному использованию инструмента и оборудования.

•Навыкам безопасной работы.

Некоторые правила техники безопасности:

•Носить хорошо пригнанную защитную спецодежду.

•Носить каску, защитные очки и защитную обувь.

•Использовать предохр.пояс и привязн.ремень безопасности.

•Во время работы снимать кольца и ювелирные украшения.

•Пользов.исправным инструментом ииспольз.егопоназначению.

•Не пытаться проводить ремонт движущегося механизма.

•Хранить инструмент надлежащим образом.

•Не совершать поспешных действий.

•Содержать свое рабочее место в чистоте и порядке.

•Осуществлять подъем тяжелых объектов по инструкции.

•Знать и соблюдать правила противопожарной безопасности.

•Регулярно проверять трос и другое оборудование.

•Производить замену изношенного оборудования.

•Следуетзнатьоборудование, накоторомвыполняетсяработа.

Изучитьруководствопоэксплуатациииследоватьрекомендациям по технике безопасности.

ИЗУЧИТЕРУКОВОДСТВО ПО ТЕХНИКЕБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ РАБОТЫСАЛМАЗНЫМПОРОДОРАЗРУШАЮЩИМИНСТРУМЕНТОМ.

СПРАВОЧНИК МАСТЕРА АЛМАЗНОГО БУРЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Успешное геологоразведочное бурение складывается из взаимопонимания и взаимодействия двух профессионалов - Буровика и Геолога. Геологи контролируют буровые операции, но они испытывают недостаток знаний и опыта в оптимизации буровых операций. В целях повышения производительности буровых операций Справочник мастера алмазного бурения поделится своими знаниями.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

В основе структурной классификации типов горных пород лежит их химический состав и строение. Классификация крепости породы относительна. Бывает, что так называемые мягкие породы труднее поддаются бурению, чем крепкие, а породы одного типа в разных местах поддаются бурению по-разному. Буримость определенного типа породы может существенно изменяться даже в одной и той же скважине, что приводит к необходимости использования разных типов коронок. Каждый тип породы должен рассматриваться как область нескольких переменных, оказывающих влияние на буримость породы. На буримость породы наибольшее воздействие оказывают такие факторы, как размер зерен, крепость породы, выветренность и трещиноватость. Больший размер зерен и трещиноватость делает породу более абразивной, в то время как мелкозернистая крепкая порода – менее абразивна. Выветривание снижает крепость породы.

4 | 5

ИМПРЕГНИРОВАННЫЕАЛМАЗНЫЕКОРОНКИ 1

БУРОВЫЕ КОРОНКИ

Для того чтобы удовлетворять геологическим условиям, производителибуровыхкоронок создали огромное количество продукциии схем расчета, которыезатрудняли подбор коронки под тип породы.

Система маркировки алмазных коронок компании Atlas Copco существенно упрощает процесс выбора. Основываясь на общих признаках буримости, в настоящем буклете породы

сгруппированы и разбиты на пять категорий.

К первой группе относятся крупнозернистые, трещиноватые

иабразивные породы. Правильным выбором будет коронка для бурения указанных пород от Hobic-Craelius Group 100. Пятой группе, которая включает всебя крепкие мелкозернистые инеабразивные породы, подойдет коронка Hobic-Craelius Group 500 и т.д.

В целом, для оптимального соотношения износа алмазов и матрицы, высвобождающей следующий алмазный слой, для бурения крупнозернистых и сильнотрещиноватых пород следует использовать более твердую матрицу коронок, обозначенную более низким номером в классификации групп коронок. При бурении в мелкозернистых крепких породах, следует использовать более мягкую матрицу, обозначенную более высоким номером в классификации групп коронок.

ВЫБОР КОРОНКИ

1

В течение многих лет буровики выбирают алмазные коронки Hobic иCraelius и хорошо знакомы с используемой маркировкой. Компания Atlas Copco продолжает применять данную систему маркировки, включаяв нееновые группы моделей, какпоказанонапоследнихстраницах Справочника.

ПРИ ВЫБОРЕБУРОВЫХ КОРОНОКСЛЕДУЕТОБРАТИТЬВНИМАНИЕ НА КОНСТРУКЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ КОРОНОК

МАТРИЦА - Матрица представляет собой композицию из синтетических алмазов и различных металлов. Каждая матрица имеет различную степень устойчивости к истиранию, а значит различный темп износа. Сбалансированный темп износа матричныхматериаловирежущихкромокалмазов обеспечивает глубину проходки и оптимальный срок службы.

РЕЖУЩИЕ КРОМКИ - Это относится и к наружному и к внутреннему диаметру коронки, которые находятся в \непосредственном контакте с породой. При необходимости могут быть упрочнены.

ПРОМЫВОЧНЫЕ КАНАЛЫ КОРОНКИ – В

зависимости от буровых условий поставляются коронки с различной конфигурацией промывочных каналов.

ВЫСОТА МАТРИЦЫ – Коронки Craelius имеют стандартную высоту матрицы 6, 9 и 12 мм, а Hobic - 6, 8 и 10 мм. Коронки с матрицами других размеров поставляются по отдельному заказу. Выбор высоты матрицы коронки зависит от глубины скважины и темпа износа.

6 | 7

ВЫБОР КОРОНКИ

1

СИЛЬНОТРЕЩИНОВАТЫЕ СВЕРХАБРАЗИВНЫЕ ПОРОДЫ

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ КОРОНКИ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Сланцы

Аргиллиты

Известняк

ТРЕЩИНОВАТЫЕ ИЛИ АБРАЗИВНЫЕ ПОРОДЫ

ГОРНЫЕ.	РЕКОМЕНДУЕМЫЕ КОРОНКИ
	HOBIC			CRAELIUS
ПОРОДЫ
	3J
Песчанник				KH
Доломит
Туф	4			SC5-6
Кремнистый
сланец

1		ВЫБОР КОРОНКИ										ВЫБОР КОРОНКИ		1

СРЕДНЕАБРАЗИВНАЯ ПОРОДА	ОЧЕНЬ КРЕПКАЯ НЕАБРАЗИВНАЯ ПОРОДА
СРЕДНЕАБРАЗИВН
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ КОРОНКИ	РЕКОМЕНДУЕМЫЕ КОРОНКИ
ГОРНЫЕ	ГОРНЫЕ
ПОРОДЫ	ПОРОДЫ

		Кварц
Андезит		Риолит
Базальт		Кремнистый
Пегматит		известняк
		Таконит
Диабаз
Габбро		лимонит
Диорит		Яшма

КРЕПКАЯ СЛАБОАБРАЗИВНАЯ ПОРОДА

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ КОРОНКИ

ГОРНЫЕ

ПОРОДЫ

Гнейс

Диорит

Гранит

Кварцит

Порфир

Дальнейшую информацию относительно заказа буровых коронок, расширителей и башмаков обсадных труб можно получить на последних страницах Справочника, а для того, чтобы сделать правильный выбор, следует связаться с сервисным центром компании.

Выберите ближайший к Вам сервисный центр компании

Atlas Copco.

8 | 9

НАЧАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ РЕЖИМА БУРЕНИЯ

Сделав выбор коронки под определенный тип породы и конкретные буровые условия на основе имеющихся данных, для достижения оптимального режима бурения следует установить необходимые параметры.

2На ярлыке коронки маркированы рекомендации, которым необходимо следовать, приступая к бурению. Однако для обеспечения оптимальных характеристик некоторые из установок могут не потребоваться.

МАРКИРОВКА НА ЯРЛЫКЕ КОРОНКИ

	Наружный коронки		S
	Матрица		KS++
	Тип породы:		крепкая – очень крепкая
	RPM		400 - 600

Скорость проходки скважины 8-12 см/мин (3-5 дюйм/мин) Мин.поток промывочной жидкости 60 л/мин (15,9 гал/мин)

ЧИСЛО ОБОРОТОВ/МИН. (RPM) – Достаточно широкий диапазон значений. Средние значения следует использовать на начальном этапе бурения с последующей регулировкой.

МЕХ.СКОРОСТЬ ПРОХОДКИ (ROP) – Широкий диапазон значений. Значения варьируются по мере изменения усилия подачи и числа оборотов в минуту.

ЧИСЛО ГАЛ/МИН. – Представлена минимальная величина потока промывочной жидкости, фактические установки режима работы насоса должны быть выше.

УСИЛИЕ ПОДАЧИ – Указанное усилие подачи – возможный максимум. Исходное усилие подачи при начале бурения

должно быть ниже.

10 | 11

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ

ПАРАМЕТРЫ БУРЕНИЯ

Острые алмазы режут породу, но по мере затупления их производительность падает. Матрица коронки должна изнашиваться так, чтобы постоянно обнажались новые алмазы

и высвобождались изношенные.

Поток промывочной жидкости, подаваемый насосом на коронку, должен быть достаточным для удаления шлама, измельченного алмазами. При недостаточном потоке шлам повторно измельчается, что негативно сказывается на

скорости проходки и сроке службы коронки.

Усилие подачи обеспечивает углубление алмазной коронки в породу.

От числа оборотов в минуту зависит интенсивность измельчения породы.

Основываясь на своих знаниях и опыте, буровик корректирует все перечисленные параметры алмазного бурения, обеспечивая оптимальные экономические показатели использования бурового инструмента и самого процесса бурения.

Рекомендуя различные значения показателейрежимовбурения, производитель не может знать точно ни типа породы, ни условий, в которых буровая коронка, в итоге, будет использоваться.

Ниже приведены другие факторы, влияющие на установки режима бурения

•Размер и мощность бурового станка.

•Тип и размер используемого бурового снаряда.

•Тип промывочных средств.

Atlas Copco имеетбольшойопытработывовсеммиреипредлагает Вам помощь высококвалифицированных специалистов.

СКОРОСТЬ ПРОХОДКИ

Вбуренииимпрегнированнымикоронкамиосновнымпараметром являетсяскорость проходки. Цель предлагаемого Справочника - определение оптимальной скорости проходки для конкретного

2типа породы, горно-геологических условий, типа коронки и модели бурового станка. Установив определенную скорость проходки, следует поддерживать ее, регулируя усилие подачи и число оборотов в минуту.

Оптимальная скорость проходки обеспечивает:

•Наилучшие технико-экономические критерии эксплуатации.

•Меньшие затраты труда и высокие результаты буровой бригады.

•Остроту и незаполированность режущих кромок коронки.

•Продолжительный срок службы коронки.

В качестве исходного значения следует использовать скорость проходки, указанную на ярлыке коронки, постепенно увеличивая усилие подачи ичисло оборотов в минуту до установки оптимальной скорости проходки.

ВНИМАНИЕ!

Слишком высокая скорость проходки приводит к быстрому износу матрицы коронки и выбросу еще вполне работоспособных алмазов. Таким образом, увеличение скорости проходки может стать причиной более частой смены коронок, увеличения затрат рабочего времени буровой бригады и общего снижения технико-экономических показателей.

12 | 13

УСИЛИЕ ПОДАЧИ

Усилиеподачи, прилагаемое кбуровой коронке, зависитоттипа породы, горно-геологических условий, типа коронки, числа оборотов в минуту, скорости проходки и величины потока промывочной жидкости.

2

Усилие подачи является основным показателем бурения.

Слишком высокое усилие подачи может стать причиной:

•Чрезмерного износа коронки.

•Искривления скважины.

•Повреждения бурового снаряда и буровых труб.

Напротив, небольшая нагрузка ведет к снижению производительности за счет потери коронкой способности самозатачиваться, значит к заполировыванию алмазов (см. Раздел по заточке коронок).

Следует поддерживать постоянную скорость внедрения коронки в породу, увеличивая усилие подачи, если скорость проходки падает.

ВНИМАНИЕ!

Максимально допустимое значение усилия подачи, указанное на ярлыке коронки, определяется прочностью конструкции коронкииегопревышениеможетпривестикповреждениюбуровых труб и бурового снаряда. Слишком высокое усилие подачи на коронку может стать причиной искривления скважины.

ЧИСЛО ОБОРОТОВ В МИНУТУ (RPM)

При вращении буровой коронки алмазная режущая кромка выкрашивает обломки породы. Следовательно, чем выше

2число оборотов в минуту, тем выше скорость проходки. Скорость проходки влияет на поддержание матрицей постоянной скорости, необходимой для обнажения очередного слоя алмазов и высвобождения изношенных.

График зависимости скорости проходки

Оборотыв от числа оборотов в минуту

минуту

Импрегнированные

Однослойные

Карбидвольфрамовые

ВНИМАНИЕ!

Слишком высокое RPM без адекватной скорости проходки может привести к заполировыванию режущей части коронки и негативно сказаться на общих технико-экономических критериях эксплуатации.

14 | 15

ПРОМЫВКАЖИДКОСТЬЮ

Эффективность бурения напрямую связана с величиной потока промывочной жидкости, направляемой на коронку. Промывочная жидкость выполняет следующие функции:

2

•Удаление бурового шлама из зоны забоя.

•Эффективное охлаждение буровой коронки.

•Смазывание коронки и буровых труб.

Скорость потока в затрубном пространстве должна быть достаточной для удержания шлама во взвешенном состоянии. С помощью приведенной ниже диаграммы может быть рассчитана скорость потока в затрубном пространстве.

Диаграммарасчетаскоростипотокапромывочной жидкости

Скорость потока (см/с) Рекомендуемые пределы

Расход жидкости (л/мин)

ЧИСЛО ОБОРОТОВ НА ДЮЙМ (RPI) / СМ 2 (RPC)

Значение показателя «число оборотов на дюйм (см) подачи» использовалось для поддержания соответствующего соотношения между частотой вращения в минуту и скоростью

2проходки, например, при вращательной скорости бурения 1200 оборотов в минуту и скоростью проходки 6 дюймов

(15 cm) в минуту:

•RPI = 1200/6 = 200

•RPC= 1200/15=80

Рекомендуемое число оборотов на дюйм/см 200 - 250 RPI (80 - 100 RPC) может рассматриваться только как исходная

точка: в современном бурении часто необходимы скорости проходки гораздо более высокие, ведущие к снижению числа оборотов на дюйм. Коронки производства компании Atlas Copco удовлетворяют таким условиям.

16 | 17

ВИБРАЦИЯ
Избыточная вибрация бурового става приводит к:
• Ударной нагрузке на коронку, ведущей к ее преждевременному
износу.		2
• Уменьшению выхода керна
• Механической усталости и преждевременному износу буровых
труб и бурового снаряда
• Увеличению затрат на топливо.
• Увеличению износа бурового станка.

Ниже приведены основные факторы, вызывающие избыточную вибрацию:

•Несоосность става бурового инструмента.

•Недостаточность диаметра, изношенность, искривленность или овальность буровых труб.

•Вибрация, идущая от вращателя или штангодержателя.

•Неправильно подобранные давление и объем промывочной жидкости.

•Буровые трубы, ненадежно скрученные из-за неправильного усилия подачи.

•Заполненность керноприемника

•Неправильно подобранный тип коронки.

•Неверно выбранная смазка для резьб буровых труб.

Некоторая вибрация вращающегося оборудования неизбежна. Однако вибрация может стать избыточной и разрушительной, если ряд факторов, например RPM, усилие подачи, тип породы, тип коронки и т.п. случайно совпадут в таком соотношении, которое приведет к чрезмерной вибрации. После устранения одной из причин, перечисленных выше, обычно можно найти такое соотношение усилия подачи и RPM, которое устранит чрезмерную вибрацию и обеспечит соответствующую скорость проходки.