6.4. Твердосплавные коронки

В качестве породоразрушающего инструмента при твердосплавном бурении применяют твердосплавные коронки и лопастные долота.

Коронка представляет собой стальное кольцо высотой 75 мм из стали марок 30, 35, 40 и 4 с трапецеидальной резьбой для соединения с колонковой трубой, армированной резцами из вольфрамокобальтовых сплавов ВК-6 и ВК-8 (из карбида вольф­рама и кобальта).

Для свободной циркуляции промывочной жидкости в про­цессе бурения коронка имеет промывочную систему, состоящую из промывочных окон высотой 10 мм, прорезанных в торце, и шламовых каналов, выфрезированных по наружной поверхно­сти короночного кольца.

Пайку резцов производят латунью Л 68 (сплав 68 % меди и 32 % цинка).

В соответствии с назначением коронки делят на четыре группы: ребристые, предназначенные для бурения мягких набу­хающих пород: (М-5, М-6); резцовые типа СМ, предназначенные для бурения пород средней твердости; малой абразивности: (СМ-4, СМ-5, СМ-6, СТ-2), самозатачивающиеся (микрорезцовые) типа СА, предназначенные для бурения средней твердости абразивных пород: (СА-5, СА-6, СА-7) и комбинированные (СА-4).

Ребристые коронки представляют собой короночное коль­цо с приваренными вставками, предназначенными для увеличе­ния зазора между колонковой трубой, стенками скважины и керном с целью создания свободной циркуляции промы­вочной жидкости и снижения трения колонковой трубы. Вставки изготавливают из стали марок 20, 30, 45, 3, выпускают коронки диаметром 93, 112, 132 и 151 мм.

К оронки М5 и М6 (рис. 6.2) при­меняют для бурения горных пород II-IV категории и частично V категории. Каж­дая вставка коронки М5 армирована че­тырьмя

основными резцами марки 247/3 и одним подрезным резцом марки 1323 А.

Вставки коронки М-6 армированы специальными клиновидными пластинча­тыми резца-

ми шириной, перекрывающей всю ширину кольцевого забоя.

Вставки выпускают относительно наружной (на 10-12 мм) и внутренней (на 3,5 мм) поверхностей короночного кольца.

Резцовые коронки (рис. 6.3) предназначены для бурения горных пород средней твердости, малой абразивности и армиру­ются призматическими резцами. Причем чем выше твердость породы, тем меньше они внедряются в породу, тем меньше изги­бающие усилия, тем меньше должно быть сечение резцов.

Рис. 6.3. Резцовые коронки:

а - СМ4; б - СМ5; в - СМ6; г - СТ2: 1 - корпус; 2,4 - резцы; 3 – вкладыши

Коронки СМ4 предназначены для бурения малоабразивных пород I-IV (частично VII) категории, армируются основными и подрезными резцами марки Г5107 (сечением 4x4 мм).

Основные резцы расположены ступенчато в три ряда. Вы­ход резцов центрального ряда составляет 4 мм, внутреннего - 3,5 мм, на­ружного 2,5 мм.

Резцы установлены в короночном кольце наклонно под отрицательным углом γ = -15° и развернуты вокруг своей оси на угол δ = 15-25°. Такое положение резцов резко повышает прочность и производительность коронок.

Коронки СМ5 разработаны для бурения малоабразивных пород V-VI категории буримости, армируются резцами марки Г5108 сечением 3x3 мм. Резцы расположены в три ряда с вертикально повернутыми резцами. Выход резцов центрального ряда составляет 2,5 мм, внутреннего - 2,0 мм, наружного - 1,5 мм. На каждом выступе коронки устанавливают по три резца различного ряда

Коронки СМ6 применяют для бурения малоабразивных монолитных и трещиноватых пород V-VII категории. Они анало­гичны коронкам СМ5, отличаются лишь тем, что основные резцы в короночном кольце расположены наклонно под углом - 10 , а количество подрезных резцов для этих коронок диаметром 93 - 151мм удвоено.

Коронки СТ2 используют для бурения монолитных и тре­щиноватых горных пород IV-VII категории по буримости. В ка­честве основных резцов используют резцы марки Г5107, подрез­ных - марки Г5108. Коронки сходны с коронками СМ4, отличие - меньшый выход резцов (на 0,5 мм) и отсутствие центрального ряда служат для бурения абразивных горных по­род средней твердости, они представлены тремя груп­пами: тонкопластинчатыми (СА1), микрорезцовыми и комбинированными.

Рис. 6.4 Самозатачивающиеся коронки:

а - СА4 (СА6); б - СА4: 1 - корпус коронки; 2 - основной резец; 3 - подрезной резец; 4 - вкладыш; 5 - пластина оберточная

Самозатачивающиеся коронки

Микрорезцовыми ко­ронками СА5, СА6, СА7 (рис. 6.4) бурят малоабра­зивные и абразивные VI-VII (частично IX) категории как монолитные, так и пере­слаивающиеся породы. В качестве основных резцов в коронке используют резцы Г62 сечением 1,8x1,8 мм, в качестве подрезных используют резцы 5106. Основные и подрез­ные резцы закрепляют на опорной пластине при помо­щи установочной и оберточной пластин. Полученный пакет (вкладыш) припаивают к выступу короночного кольца. Выход основных резцов составляет 6 мм.

Комбинированные коронки СА4 (рис. 6.4) составляют промежуточную группу между резцовыми и самозатачивающимися коронками и предназначены для бурения абразивных, монолит­ных и трещиноватых пород. Эти коронки не имеют штабников. Резцы формы Г5109 и Г5110, развернутые вокруг своей оси на 15°, попарно устанавливают в наклонных пазах выступов, корон­ки - под отрицательным углом у = -10°. В промывочных окнах коронок (через одно окно) устанавливают подрезные резцы Г5108. Выход внутренних резцов относительно коронки больше наружных на 0.5 мм.

Для бурения снарядами с гидротранспортом кер­на в комплексах КГК-100 и КГК-300 применяют коронки типов ГК-2, КГ-84МС и КГ-93МС. Коронка ГК-2 (рис. 6.5), диаметром 84 мм представляет собой сталь­ное короночное кольцо (1), армированное крупными пластинками твердого спла­ва с ассиметричной заточкой резцов: внутренних формы Г 5501 (2) и наружной формы Г 5502 (3). То­рец представляет собой коронки ступенчатой формы.

Рис. 6.6. Коронка КГ-84 МС

Коронка КГ-84МС (рис. 6.6) диаметром 84 мм имеет штампованный корпус 1 со спиральными торцевыми выпусками 2, об­разующими конусную поверхность, армированную твердосплавными резцами 3 формы Г 5303 и Г 5301. Для повышения износостойкости коронка армируется по наружному диаметру дополнительными резцами 4.

Коронка КГ-93 МС диаметром 93 мм аналогична коронке КГ-84МС, но отличается от нее увеличенной толщиной приливов кор­пуса, а также установкой по наружному диаметру более мощных твердосплавных резцов формы Г 2514.

На основании вышеизложенного можно сделать следую­щие выводы.

Применяемые в настоящее время твердые сплавы имеют еще недостаточно высокую прочность. Важнейшей проблемой для специалистов является поиск и использование в буровых ко­ронках более прочных сплавов.

Существующие конструкции коронок недостаточно эффек­тивны и требуют дальнейшего совершенствования.

С целью повышения ресурса коронок (как и бурильной ко­лонны в целом) следует применять промывочные жидкости с высокой смазывающей способностью и малой вязкостью.