Файл: Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 190

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Характеристика металлокерамических сплавов

 

Ориентировочный

Физико-механические свойства

 

состав (без учета

 

примесей), %

 

 

 

Марка

сплава

кобальт

предел

удельный

твердость

 

карбид

прочности

 

вольфра­

Со

на изгиб,

вес,

HRC

 

ма WC

 

кгс/мм2

гс/см3

 

ВК-6 ..............................

94

6

120

14,6—15

88

ВК-8 ..............................

92

8

140

14,4—14,8

87,5

ВК-15 ..........................

85

15

165

13,9—14,1

86,0

ВК4В ..........................

96

4

135

14,9—15,1

89,0

ВК6В ..........................

94

6

140

14,6—15,0

88,0

ВК8В ..........................

92

8

155

14,4-14,8

87,5

ВК11В ..........................

89

И

160

14,1

86,0

Для колонкового бурения наиболее подходят сплавы ВК6В и ВК8В.

Для армирования буровых коронок выпускаются резцы различ­ ных конфигураций.

В короночное кольцо закрепляют объемные (торцовые) и под­ резные резцы. Они припаиваются латунью. Основные резцы должны

перекрывать торец и выступать

Г

 

) (

1 f

______

за

наружную

и

внутреннюю

/

Л

боковые

поверхности корпуса

Ц

Ц j-

/ {

(

коронки, а также

возвышаться

 

 

 

 

 

над

торцом.

выхода резцов

за

 

 

 

 

 

Величина

 

 

 

 

 

наружную

и

внутреннюю

по­

 

 

 

 

 

верхности

корпуса

коронки

 

а

 

 

6

принимается в зависимости

от

Рис.

82.

Расположение

резцов в торце

твердости

пород,

их

устойчи­

 

 

коронки.

 

 

вости и скорости

углубления.

 

 

 

 

а — вертикальное; б — наклонное

с положи­

Для

бурения

в твердых поро­

тельным углом; в — наклонное с

отрицатель­

дах резцы в коронке устана­

 

 

ным углом.

 

 

вливаются

с

таким

расчетом,

 

 

 

 

 

чтобы они выступали за наружную и внутреннюю поверхности на 0,5—1,0 мм, а над торцом — на 1,5—2,5 мм. Для бурения мягких пород резцы должны выступать за боковые поверхности на 3—6 мм и возвышаться над торцом на 5—6 мм.

Выпуск резцов над торцом короночного кольца может быть оди­ наковым или ступенчатым. В зависимости от расположения резцов над торцом коронки забой скважины приобретает плоскую или много­ ступенчатую форму. Ступенчатая форма забоя обеспечивает более эффективное разрушение породы (см. рис. 80).

Относительно оси вращения коронки расположение резцов в торце короночного кольца может быть вертикальным (рис. 82, а), наклонным

в сторону вращения коронки с положительным передним углом у (рис. 82,6) и наклонным — против направления вращения (отрица­ тельным передним углом у — рис. 82, в). При положительных углах резания наблюдается повышение скорости бурения в мягких поро­ дах, а при отрицательных — в твердых породах.

Рекомендуется применять резцы: а) с углом заострения 50° — для бурения нетрещиноватых пород I—-IV категорий; б) с углом за­ острения 65° — для бурения пород V—VIII категорий.

Резцы самозатачивающихся коронок не имеют начальных углов заострения.

Для бурения мягких пород применяются ребристые коронки типа М, изготовляемые согласно ГОСТ 10502—69.

Эти твердосплавные коронки изготовляются трех типов:

Ml — для бурения мягких однородных пород I — III категорий; М2 — для бурения мягких пород II—IV категорий с прослоями

твердых пород;

М5 — для бурения однородных пород II—IV категорий. Ступенчатая ребристая коронка М2 изображена на рис. 83, а. Размеры коронок типа М следующие:

D,

мм ...................................

93

112

132

151

Di,

м м ....................................

5 8 - 5 4

74—73

93—91

1 1 3 -1 1 2

Dr,

м и ...................................

90

109

129

148

Для бурения пород средней буримости от V до IX категорий при­ меняются различные твердосплавные коронки, изготовляемые со­ гласно ГОСТ 11108-70:

СМ3 — для бурения преимущественно малоабразивных монолит­ ных горных пород IV—VI категорий по буримости (типа аргиллитов, алевролитов, глинистых и филлитовых сланцев, доломитов, гипсов, известняков и т. п.);

СМ4 — для бурения преимущественно малоабразивных монолит­ ных и перемежающихся горных пород V—VI и частично VII катего­ рий по буримости (типа алевролитов, аргиллитов, глинистых и пес­ чаных сланцев, известняков, слабых песчаников, базальтов, дунитов и т. п.) (рис. 83, б);

СМ5 — для бурения преимущественно малоабразивных монолит­ ных и слаботрещиноватых горных пород V—VI категорий по бури­ мости (типа доломитов, известняков, глинистых и песчаных сланцев, серпентинитов и т. п.);

СМ6 — для бурения преимущественно малоабразивных монолит­ ных и трещиноватых горных пород VI—VII категорий по буримости (типа доломитов, известняков, серпентинитов, перидотитов и т. п.); СТ2 — для бурения малоабразивных трещиноватых и перемежа­ ющихся горных пород IV—VI категорий по буримости (типа известня­ ков, доломитов частично окремненных, сланцев с твердыми включе­

ниями и т. п.); СА1 — для бурения преимущественно абразивных плотных тонко-

и мелкозернистых монолитных горных пород VI—VIII категорий

to° ю

б

Гип СД2

Рис. 83.

Б уровы е коронки, ар ­

мированные

резцами

твердых

 

 

сплавов.

 

 

а — коронка

типа М2;

б — коронка

типа СМ4; в — коронка типа СА2.

1 — корпус;

2 — ребро;

з — твердо­

сплавные

пластинки;

4 — вкладыш;

S — сложный комбинированный резец.

по буримости (типа песчаников, песчаных сланцев, грубых алевро­

литов, порфиритов, габбро и т. п.);

 

 

 

монолитных

СА2 — для

бурения

преимущественно абразивных

и перемежающихся горных пород VI—VIII и частично IX категорий

по буримости

(типа песчаников,

алевролитов,

диоритов

габбро,

порфиритов, окварцовашшх известняков и т. п.)

(рис. 83, б);

 

 

 

САЗ — для бурения преимущественно

Обозначение

 

Ранее

абразивных

монолитных

и

перемежаю­

коронок

применяемые

щихся горных пород VI—VIII и частично

по ГОСТ

 

названия

IX категорий по буримости (типа песча­

СМ4

 

МР2НП-1

ников,

алевролитов,

диоритов,

габбро,

СТ2

 

СТ-6

порфиритов,

окварцованных известняков

GA1

 

СА1

и т. п.);

 

 

преимущественно

СА2

 

Б Т-4

СА4 — для бурения

САЗ

 

КН1

абразивных,

монолитных

и слаботрещи­

СА4

 

БТ-45а

 

новатых горных пород VI—VIII и ча­

 

 

 

 

 

 

стично

IX категорий по

буримости (типа

габбро, пироксенитов, порфиритов, диоритов, дацитов, диопсидомагнетитовых и гранатовых скарнов и т. п.).

 

В табл. 26 приведены области применения различных коронок.

из

Режим бурения твердосплавными коронками подбирается исходя

следующих

соображений.

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

26

 

 

О бласть

прим енения коронок с резцам и и з тверды х сплавов

 

№

 

 

 

 

Типа

 

 

груп­

Конструкция коронки

Область применения

 

коронки

 

пы

 

 

 

 

 

 

1

 

Коронки с

большим за­

M l, М2, М5

М ягкие неустойчивые породы (гли­

 

 

зором между колонко­

 

ны, пески, мергели, мел и др.).

 

 

вым

снарядом и стен­

 

Мягкие породы малой абразивности

 

 

кой

скважины

 

(пески, глины, суглинки,

мел,

 

 

 

 

 

мергель, слабо сцементированный

 

 

 

 

 

песчаник,

слабые

алевролиты и

 

 

 

 

 

глинистые сланцы,

известняки)

2

Коронки с резцами, вы­

СМ3, СМ4,

Горные породы малой и умеренной

 

буривающими

ступен­

СМ5

абразивности

(известняки, доло­

 

чатый

забой

 

 

миты, глинистые сланцы, алевро­

 

 

 

 

 

литы, аргиллиты, песчаники, ам­

 

 

 

 

 

фиболиты,

пироксениты,

змееви­

 

 

 

 

 

ки, перидотиты и др.).

 

 

 

 

 

 

Монолитные

породы

умеренной и

 

 

 

 

 

средней абразивности (известня­

 

 

 

 

 

ки, доломиты,

перидотиты, змее­

 

 

 

 

 

вики,

аргиллиты,

пироксениты,

3

 

 

 

C A I, СА2,

порфириты и др.)

 

 

Коронки с самозатачива­

Породы средней абразивности (пес­

 

ющимися резцами

СA4, СМ6

чаники,

песчанистые

сланцы,

 

 

 

 

 

алевролиты, скарны, габбро, пи­

4

Коронки

для

бурения

СТ2

роксениты, амфиболиты и др.)

Породы

средней

абразивности, не­

 

трещиноватых пород

 

однородные и

трещиноватые

Нагрузка на коронку задается исходя из количества торцовых (объемных) резцов, их размеров и твердости пород (от 30 до 150 кгс

на

резец).

 

 

 

 

 

 

Общая нагрузка на коронку должна быть равна

 

 

 

 

С = mq кгс,

(81)

где

т — число объемных

(торцовых)

резцов;

q — рекомендуемая

нагрузка на 1

резец в кгс

(50 100 кгс).

 

 

Число

оборотов коронки должно быть

 

 

 

 

 

60і?о ^

20к0

( 8 2 )

 

 

 

 

U D Q

D Q

 

 

 

 

 

где

т~і

—

D o

 

 

 

U0 =

—------средний диаметр коронки в м; ѵ0 — окружная

скорость коронки, которая при бурении твердыми сплавами при­ нимается в пределах 0,6—1,5 м/с.

Подача промывочной жидкости определяется исходя из скорости восходящего потока ѵп и диаметра скважины; ѵп = 0,3—0,5 м/с (см. формулу 24). Чем больше скорость бурения, тем больше ѵп.

Втрещиноватых и абразивных породах надо уменьшать окруж­ ную скорость вращения твердосплавной коронки.

Если не требуется извлекать керн, то в мягких породах целесо­ образно применять бурение сплошным забоем с помощью долот РХ

ипикобуров. В породах I—III категорий можно применить лопастное долото типа РХ (рис. 84, а). Это долото изготовляют из углеро­ дистой стали, лопасти и ребра долота укрепляют твердым сплавом. Лезвие долота РХ заправляют под углом резания 80—85°.

Впородах III—V категорий эффективно бурят долотами типа пикобуров, режущие и боковые кромки которых армируют заточен­ ными твердосплавными резцами. На рис. 84, б, в, г, д показаны различные типы пикобуров, успешно применявшихся при деталь­ ной разведке угольных месторождений. При бурении долотами типа РХ и пикобурами придерживаются следующих параметров режима бурения.

1.Количество подаваемой жидкости подбирается по формуле (24), при этом скорость восходящего потока должна быть не менее 5 дм/с.

2. Скорость вращения долота 150—300 об/мин

(тем

больше,

чем меньше диаметр долота).

 

 

3. Осевая нагрузка подбирается по формуле

 

 

С —

 

( 8 3 )

где D — диаметр долота в см; qCM— нагрузка на 1

см

диаметра

долота в кгс/см.

 

 

Обычно принимают qCMв пределах от 100 до 200 кгс/см. Чем крепче порода, тем больше qcu.

При бурении сплошным забоем нагрузка на долото может дости­ гать величины 2,0—2,5 тс. Чтобы не искривить скважину, необходимо

12 Заказ 306

177

Рис. 84. Д олота

для

бурения:

сплош ным

забоем.

а — лопастное долото РХ.

1 — ло­

пасть, 2 — головка; 3 — канал про­

мывочный; б — пикобур В. П. Но­ викова: 1 — долото, 2 ■—• бурильная труба, 3 — ребра; в — пикобур П. М. Воронова: 1 — корпус, 2 — пластины, 3 — твердосплавные резцы; г — пикобур Ханженовской ГРП: 1 — корпус, 2 — лопасть, 3, 4 — твердосплавные резцы; 9 — до­ лото крупного скола: 1 — головка направляющая, 2 ж 3 — рабочая

и калибрующая ступени.

д

между долотами и колонной бурильных труб устанавливать УБТ. Длина УБТ определяется по формуле

 

h = k — ,

(84)

 

ÇT

 

где h — длина УБТ

в м; С — нагрузка

на долото в кгс; дт— вес

1 п. м. УБТ в кг/м;

к — коэффициент,

равный 1,25—1,5.

§ 3. ТЕХНОЛОГИЯ АЛМАЗНОГО БУРЕНИЯ

Общие сведения об алмазах

Алмазными коронками производят бурения в породах V II—XII категорий. Скаждым годом объемы алмазного бурения увеличиваются.

В 1959 г. алмазными коронками было пробурено около 30 000 м,

в

1970 г. более 2350 тыс. м, в 1975 г. намечено пробурить более

4

млн. м.

 

Алмаз — минерал, состоящий из чистого углерода. Часто в алма­

зах встречаются примеси окислов железа, алюминия, кремния, магния, титана и других элементов, что придает алмазам определен­ ную окраску.

Алмазы кристаллизуются в кубической сингонии и встречаются в виде кубов, октаэдров и ромбододекаэдров. Удельный вес прозрач­ ных и хорошо окристаллизованных алмазов равен 3,50—3,55. У пори­ стых кристаллов удельный вес колеблется от 3,0 до 3,45.

По шкале Мооса алмаз занимает десятое место, а корунд при­ мерно девятое. Однако способность алмаза противостоять истиранию во много раз превышает стойкость корунда. За единицу веса алмаза принят метрический карат, равный 0,2 г. В природе очень редко встречаются крупные алмазные камни, весящие десятки и сотни каратов. В технике находят применение мелкие алмазы весом от одного до сотых долей карата.

Алмаз стоек к химическим воздействиям. Самые сильные кислоты и щелочи при комнатной температуре не действуют на алмаз. Однако при температуре свыше 600—700° С в щелочной среде алмаз раство­ ряется.

Алмаз сгорает при высокой температуре в присутствии кислорода. При высокой температуре в отсутствие кислорода алмазы графитизируются. Мелкие алмазы графитизируются при температуре около 900 °С, а крупные — при температуре около 1100 °С.

Алмазы классифицируются на следующие группы: 1) ювелирные

алмазы; 2) технические

борты; 3) черные алмазы, или

карбонадо;

4) балласы; 5)

синтетические алмазы.

свободные

Ювелирные

алмазы

представляют собой прозрачные

от трещин, включений и изъянов камни, так называемые алмазы «чистой воды». Ювелирные алмазы обрабатываются по определенной форме огранки, известной под названием бриллиант. Камень должен быть огранен так, чтобы большая часть вошедших в него

12*

179

Смотрите также файлы