9.5. Технология бурения алмазными долотами

Долота подбирают в зависимости от буримости горных пород. Для бурения монолитных пород VII-IX категории исполь­зуют однослойные долота (08АЗ, 09АЗ), для бурения абразивных и трещиноватых пород - импрегнированные коронки (08A3).

Осевую нагрузку на долото определяют по формуле

(9.9)

где р - удельная нагрузка на 1 см² торца долота, даН/см ; S - площадь торца долота, см².

Осевую нагрузку рекомендуется принимать в пределах 5-7 даН/см² для однослойных коронок и 7-12 даН/см² - для импрегнированных коронок.

При бурении трещиноватых и перемежающихся пород осе­вую нагрузку снижают до 50%.

Частоту вращения рассчитывают по формуле

(9.10)

где V - окружная скорость долота, принимаемая для алмазных долот равной V=1,0 - 1,6 м/с; D - диаметр долота, м.

Расход промывочной жидкости при бурении долотами рас­считывают по формуле

(9.11)

где q - удельный расход жидкости на 1 см² площади забоя, при­нимаемый равным 0,02 - 0,04 см³ /с на см².

9. 6. Отработка алмазных коронок

Перед началом бурения следует провести детальную проверку: крепления станка и его исправность, соответствие диаметров бурильной колонны и скважины, исправность и сбалансированность бурового снаряда, состояние коронок, расширителей и рвательных устройств. Диаметр коронок и высота матрицы перед спуском тщательно замеряются при помощи прибора ИДК, пробок, калибров, калибровочных колец и штангенциркуля. После замера коронки устанавливают на стенде в порядке уменьшения диаметров. Такие замеры производят после каждого рейса, и после износа коронки не более 0,10 мм ее устанавливают на соответствующее ей по размеру диаметра место в ряду. В такой же последовательности замеряют и расширители. Диаметр расширителя должен быть больше диаметра коронки не менее, чем на 0,2-0,3 мм.

Одновременно с замером коронки осматривают крепление алмазов в матрице, крепление секторов матрицы в короночном кольце, эксцентрич- ность коронки, трещины и другие дефекты.

Также тщательно проверяют исправность (упругость, конусность) рвательного кольца и расширителя.

Неисправные элементы снаряда выбраковываются. Навинчивание и отвинчивание коронок и расширителей производят только специальными ключами.

Примечание: забуривание скважины целесообразно производить специальным забурником со старой коронкой или долотом (лопастным или шарошечным).

Затем проверяют состояние стенок скважины. Имеющиеся уступы в скважине разбуривают конусными расширителями или разбурниками

НК 59/46, НК 76/59. При переходе с дробового бурения на алмазное скважину прочищают и промывают с помощью ерша с промывочным приспособлением.

При наличии в скважине растерянного керна спускают керноловитель или снаряд с кресовым долотом. При спуске в скважину новой коронки и при наличии высокого пенька керна последний разрушают долотом (керноломом), а забой тщательно промывают.

Металлические предметы, которые попадают на забой, удаляют при помощи магнитных ловушек.

Спуск снаряда в скважину производят с большой осторожностью, особенно в суженных местах и интервалах уступов.

Не доходя до забоя 15 см, включают .насос и при малых числах оборотов (1-я скорость станка) скважину разбуривают до забоя. При отсутствии расширителя скважину разбуривают на большую величину (1,5-2 м).

После спуска новой коронки производят ее "приработку" при небольшой нагрузке (100... 150 кг) и малых оборотах (75... 150 об/мин). Время приработки однослойной коронки -5-10 мин и импрегнированной - 15-20 мин.

В процессе бурения запрещается расходка снаряда; регулировку нагрузки необходимо производить плавно. При бурении следует внимательно следить за технологическими режимами и особенно за промывкой скважины. При самозаклинивании керна и вибрации снаряда бурение следует немедленно прекратить и принять меры по предупреждению этих явлений.

При самозаклинивании керна переходят на бурение специальными забойными снарядами (ОЭС, ДКС и др.)

При механической скорости бурения менее рейсовой скорости (V_мех • V_р) бурение прекращают. Бурение прекращают и при заполнении колонковой трубы керном, износе коронки, самозаклинивании керна и др.

Срыв керна производят кернорвателем, а при его отсутствии - битым стеклом, фарфором и т.д. Перед срывом керна скважину тщательно промывают.

Подъем снаряда производят также с большими предосторожностями. Перед отвинчиванием коронки керн проталкивают (вместе с рвательным кольцом) внутрь колонковой трубы и определяют количество керна в колонковой трубе, коли­чество керна на забое и растерянного керна в скважине.

Коронку, рвательное кольцо и расширитель тщательно просматривают и замеряют. Если наблюдается аномальный износ (интенсивное обнажение и выпадение алмазов, наличие торцевой канавки глубиной 0,3 мм, продольной канавки глубиной 0,8 мм в резьбовой части и 1,5 мм в короночном кольце, законушение коронки, наличие трещин в матрице и др.) или нормальный износ выше допустимого (1/3 величины алмаза однослойной коронки и 3/4 высоты матрицы импрегнированной), коронка выбраковы­вается.

При нормальном износе в пределах допустимого и "зашлифовки" алмазов производят заточку коронок при бурении абразивного камня (при С = 100... 150, 1-й скорости станка и Q = 5...10 л/мин).

В настоящее время разработан электрохимический способ заточки коронок при пропускании постоянного тока через раствор электролита, в котором устанавливается коронка.

После выбраковки коронок необходимо тщательно проанализировать причины износа. Наличие торцевой и продольной канавок указывает либо на ненадежное крепление алмазов в матрице (заводской деффект), либо на высокое осевое усилие на коронку, превышающее допустимое значение. Такое явление возможно при бурении без приработки коронки. Законушение коронки возможно при бурении в законушенной скважине (при бурении новой коронкой без разбуривания скважины), при искривлении скважины, бурении перемежаемых и косослойных пород и т.д. Наличие трещин в матрице объясняется либо заводским дефектом , либо высокими динамическими нагрузками на коронку (сильной вибрацией, наличием трещиноватых пород, ударные циклические нагрузки).

Заполирование торца коронки указывает на неправильный выбор матрицы коронки, малую осевую нагрузку при отсутствии абразивного шлама на забое или при наличии неабразивных пород

Обнажение и выпадение алмазов, наоборот, говорит о высокой осевой нагрузке при наличии большого количества шлама высокой абразивности или неправильно выбранной матрице коронки.

Существенное влияние на выпадение алмазов (при износе алмазов более 50-60% от первоначального размера) имеет вибрация снаряда.

После анализа причин износа делают выводы и принимают меры по его предупреждению при последующих рейсах.

При бурении снарядами со съемными керноприемниками длина рейса, а значит, и производительность бурения резко возрастают вследствие возможности извлечения выбуренного керна в процессе бурения. Этот высокопроизводительный способ должен занять доминирующее положение при разведочном бурении. Основным недостатком при использовании снарядов со съемными керноприемниками является малое проходное межтрубное сечение, что при применении вязких буровых растворов со шламом приводит к образованию сальников.

Поэтому существующие типы ССК неприменимы для бурения трещиноватых и дробленых горных пород, где применяются вязкие растворы. Для более широкого внедрения ССК в практику бурения, в том числе и трещиноватых пород, требуется совершенствование существующих конструкций и разработка специальных рецептур промывочных жидкостей для бурения трещиноватых пород снарядами ССК.

.