Алмазный породоразрушающий инструмент для бурения со съемным керноприемником
Разработка конструкций коронок для ССК, как и коронок других назначения (бурение одинарными и двойными колонковыми трубами), проведена комплексно, т. е. с охватом практически всех областей применения алмазного бурения в современной геологоразведочной практике: комплексы твердых пород и пород средней твердости, перемежающихся по твердости и буримости и т. д.
В зависимости от диаметра скважины и физико-механических свойств горных пород могут применяться коронки с различным числом ступеней и секторов. Промежуточные ступени таких коронок не имеют подрезных алмазов. Их роль в данном случае выполняют объемные алмазы, расположенные на ступенях и имеющие заданный «выход» по наружному диаметру коронки. Изготовление ступенчатых коронок более сложно, чем коронок с простыми видами профиля, однако коронки ступенчатой формы обеспечивают высокую механическую скорость бурения и способствуют сохранению направления ствола скважины.
Другой тип коронок для ССК — коронки с закругленным торцом, которые предназначены для бурения более твердых и частично трещиноватых пород X—XI категорий. Ввиду повышенного износа внутренней режущей кромки в конструкциях таких коронок усилена армировка по внутренней поверхности, использованы более прочные алмазы, чем в других зонах.
Корпус коронок для ССК отличается от корпусов обычных коронок, применяемых с одинарными колонковыми трубами: внутренняя резьба выполнена по ГОСТ 6238—77; сделана специальная конусная расточка (на внутренней поверхности), в которую опирается корпус кернорвательного устройства керноприемной трубы в момент срыва керна.
В настоящее время разработаны принципиально новые коронки для съемного керноприемника — зубчатые, комбинированные и штыревые. До создания зубчатых коронок алмазное бурение в горных породах средней твердости было неэффективным по сравнению с твердосплавным. С целью успешного применения алмазных коронок для бурения пород (включая V категорию по буримости) разработана конструкция коронки, в которой в качестве режущих элементов применены штыри, вооруженные крупными полированными алмазами зернистостью 4—3 шт/кар.
Комбинированная коронка представляет собой редко применяемое в других снарядах при алмазном бурении сочетание коронки с поверхностной вставкой алмазов (ступенчатая модификация) с пилотом — импрегнированным алмазами кольцом. Коронка предназначена для бурения твердых горных пород IX—XI категорий по буримости. Комплекс алмазного инструмента для ССК, разработанный ВИТРом (рис. 2.5), как показали широкие производственные испытания и последующая опытная эксплуатация, подтвердил высокую работоспособность в широком диапазоне горно-геологических условий.
Классификация рекомендованного и принятого к серийному производству алмазного породоразрушающего инструмента для ССК и его техническая характеристика приведены в табл. 2.18.
Конструкции алмазных коронок для комплекса КССК-76 разработаны Тул-НИГГТ в нескольких модификациях, учитывающих условия бурения в различных комплексах горных пород. Для бурения в мягких породах (V—VI категорий по буримости) предназначены зубчатые коронки типа К-30, торец которых представлен рядом узких зубьев с закругленным профилем. Каждый зуб армируется алмазами, расположенными в его средней части по радиусу коронки.
Для повышения износостойкости зубчатых коронок и механической скорости бурения зубу придана форма ступенчатого одностороннего клина с передним углом 0 и задним 10°. Зубья разделены промывочными каналами, армируются по передней кромке одним рядом алмазов и повернуты на 5° по отношению к радиусу окружности торца коронки с целью создания оптимальных условий для выноса шлама из-под торца. Через каждые два зуба, в которых установлено по шесть алмазов на пилоте и по три на ступени, расположен зуб с пятью алмазами на пилоте и двумя на ступени, что позволяет полностью перекрывать забой скважины.
Предусмотрено также дополнительное армирование задней грани вторым рядом алмазов. В сочетании с другими конструктивными особенностями зуба этим обеспечивается его самозатачивание. За счет такой конструкции коронки достигается и сохраняется на протяжении всего рейса относительно высокий уровень механической скорости бурения при высокой проходке на коронку.
Telegram-канал