15.2. Технология бурения

Вращательно-ударное бурение проводят твердосплавными и алмазными коронками. Твердосплавное вращательно-ударное бурение эффективно по породам V-VIII категории, а алмазное - по породам IX-XII категории.

Технология твердосплавного бурения

Разработку технологии бурения начинают с выбора про­мывочной жидкости и породоразрушающего инструмента. В качестве промывочной жидкости в зависимости от степени трещиноватости по­род применяют воду или глинистый раствор, а в качестве породоразру­шающего инструмента используют коронки с вертикально установлен­ными резцами малого сечения: типа СА-5, реже СМ-5.

Осевая нагрузка для коронок диаметром 76 мм составляет 14 кН, для коронок диаметром 59 мм - 11 кН. Частота вращения, соответст­венно, - 346 и 450 об/мин, расход жидкости - 140-150 и 100-120 л/мин.

При бурении трещиноватых пород осевую нагрузку понижают до 5,0-7,5 кН для коронок диаметром 76 мм и до 3,5-5,5 кН для коронок диаметром 59 мм. Частоту вращения по трещиноватым породам снижа­ют на 40-50 % от частоты, рекомендуемой для бурения монолитных пород, а расход промывочной жидкости, соответственно, - до 80 и 40 л/мин.

Технология алмазного бурения

Бурение алмазными коронками рекомендуется вести по горным породам IX-XII категорий по буримости.

В результате ударных нагрузок при бурении хрупких пород на забое скапливается крупный абразивный шлам, за счет которого проис­ходит износ матрицы коронок и обнажение алмазов. В этом случае заполировка алмазов не происходит. При бурении вязких пород крупный (абразивный) шлам не образуется. Может происходить заполирование алмазов. Процесс заполирования алмазов с увеличением частоты вра­щения коронки и сокращением расхода жидкости уменьшается.

Самообнажение алмазов, ликвидация подклинок керна в колон­ковой трубе значительно повышают механическую скорость бурения и длину рейса.

При вращательно-ударном бурении алмазными коронками для промывки скважин чаще всего используют воду, безглинистые раство­ры и эмульсии.

Наибольшую эффективность в породах средней твердости дают коронки с крупными алмазами с мягкой или нормальной матрицей. Для пород твердых и трещиноватых предпочтение отдают мелкоалмазным коронкам с твердой или очень твердой матрицей, а для крепких пород -импрегнированным коронкам.

Характерно, что эффективность врашательно-ударного бурения уменьшается с увеличением частоты вращения коронки, так, например, при частоте вращения алмазной коронки 300 об/мин механическая ско­рость бурения возростает по сравнению с вращательным способом в 1,5-2,0 раза, а при частоте вращения 1 000 об/мин - в 1,1-1,3 раза.

Рекомендации А.Т. Киселева [22] по рациональной технологии алмазного бурения приведены в табл. 15.10.

В целях предотвращения подпора промывочной жидкости в ал­мазных коронках с малым числом промывочных каналов рекомендуется увеличивать их сечение в 1,5-2,0 раза.

Бурение эжекторными снарядами

Сочетание гидроударников и эжекторных снарядов обес­печивает качественно новый эффект. Благодаря воздействию ударных импульсов, создаваемых гидроударниками, резко сокращаются "под­клинки керна, характерные для эжекторных снарядов. Вместо 1,0-1,5 м при вращательном бурении длина рейса для эжекторных снарядов с гидроударниками возрастает до 4-5 м и более.

Рациональные режимы бурения при этом не отличаются от реко­мендованных для трещиноватых пород.

Таблица 15.10

Кате­гории пород	Трещи-нова-тость пород	Типы коро­нок	Осевая на­грузка, кН		Частота вра­щения, об/мин		Расход промы­вочной жидкости, л/мин
			при диаметре коронки, мм
			76	59	76	59	76	59
IX-XI	Моно­литные	01 A3, 01А4, 07АЗ, А4ДП, 02ИЗ	15	12	500-800		140-150	110-120
х-хII	Моно­литные	02ИЗ, 02И4, 02И5			150-600	200-800	80	40
IХ-ХII	Трещи­новатые	14АЗ, 02 A3, 02А4	5-18	3,5-13,5	150-240	200-300

В пластичных и вязких породах типа глин, суглинков, глинистых и углистых сланцев в целях предупреждения образования пробок осе­вую нагрузку следует снижать до 1-3 кН, чаще расхаживать снаряд, увеличивать частоту вращения. В процессе бурения не допускаются да­же кратковременные остановки вращения снаряда.