Кудайкулова, Г. А.

Федоров, Б. В.

Russian

Scientific hub Dnipro University of Technology

103 РЕЗУЛЬТАТЫ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ АЛМАЗНЫХ БУРОВЫХ КОРОНОК ВЕДУЩИХ ФИРМ  Г.А. Кудайкулова, ТОО «Бурмаш», Казахстан Б.В. Федоров, Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева, Казахстан  В результате сравнительного анализа производственных испытаний алмазных буровых коронок, разработанных рядом ведущих фирм США, Канады, России и Китая, установлено, что в твердых абразивных породах наибольшей экономичностью обладают многослойные коронки с импрегнированными слоями гребешкового профиля, изготовленные фирмой «Те-рек Алмаз» (Россия) по патенту Республики Казахстан.  В Республике Казахстан на базе разведанных запасов минерального сырья создан мощный минерально-сырьевой комплекс, в который входит свыше 230 горнодобывающих и перера-батывающих предприятий, осуществляющих сбыт продукции во многие азиатские и евро-пейские страны. Основной целью программы развития минерально-сырьевого комплекса республики в настоящее время являются создание и совершенствование эффективной системы геологиче-ских исследований, направленных на выявление дополнительных запасов полезных ископа-емых для действующих горнорудных и нефтеперерабатывающих предприятий, обеспечение рационального комплексного использования недр, обеспечение охраны недр и окружающей природной среды. Поисково-разведочное колонковое бурение, являясь основным техниче-ским средством геологоразведочных работ, занимает ведущее место по объему и качеству получаемой геологической информации. Удовлетворительное решение последней задачи в породах средней твердости и твердых с большим эффектом реализуется при использовании для проходки скважин снарядов со съемными керноприемниками (ССК), вооруженных алмазными породоразрушающими ин-струментами.  Основное преимущество ССК перед традиционным колонковым бурением заключается, прежде всего, в резком сокращении времени на спуско-подъемные операции с буровым сна-рядом. За счет этого увеличивается рейсовая скорость и общая производительность бурения, снижается стоимость работ. Эффективность применения ССК возрастает с повышением стойкости алмазных буровых коронок и увеличением глубин буровых скважин. В Казахстане около половины метража поисково-разведочных скважин бурится с применением ССК [1]. Вместе с тем, существуют условия, сдерживающие дальнейшее расширение области эффек-тивного использования этой прогрессивной технологии. В первую очередь – это высокая твер-дость и абразивность ряда горных пород, значительно снижающие работоспособность (стой-кость) алмазных инструментов и сводящие к минимуму преимущества технологии с ССК.  Поэтому многие мировые фирмы разрабатывают для упомянутых сложных геолого-технических условий алмазные буровые коронки повышенной стойкости. При этом стои-мость последних, так же, как и их стойкость у разных производителей значительно отлича-ются друг от друга.  С целью определения эффективности разработанных буровых коронок для ССК были прове-дены их сравнительные испытания на Чиганак-Улькенсайском рудном поле Казахстана.  Верхняя часть разреза месторождения представлена щебнем, суглинами, корой выветри-вания по алевролитам, песчаникам, алевропесчаником, углерод- содержащими алевролита-ми, аргиллитами и базальтами. Упомянутый интервал разбуривался твердосплавными ко-ронками. В нижней части разреза залегают твердые абразивные породы Χ-ΧII категории по буримости, представленные кремнисто-баритовой брекчией, кремнистыми породами, яшмо-идами с баритом и массивными кремнями. Испытания алмазных коронок проводились при проходке этого нижнего интервала. Бурение осуществлялось диаметром 76 мм (NQ). Испы-104 тывались коронки следующих производителей: Dimatec (США), ALFA - 0,8 (Канада), Ultra Terra (Канада), Boart Longyear (Канада), Терек Алмаз (Россия), Bohwa (Китай). Все коронки были импрегнированного типа, толщина матрицы – 9 мм. Параметры техно-логического режима бурения для всех испытываемых коронок поддерживались в интервале следующих величин: - осевая нагрузка на коронку – 2000 – 2200 дан/см2; - частота вращения коронки – 640 – 710 об/мм; - расход промывочной жидкости (полимерный раствор) – 25 – 40 л/мин.  Cледует отметить, что применяемый полимерный буровой раствор хорошо зарекомендо-вал себя в таких сложных горно-геологических условиях, как Чиганак-Улькенское рудное поле. Раствор готовился на основе французского реагента Flodrill PAM 1040, произведенного компанией SFA S.A и представляет из себя анионный сополимер акриламида и акрилата натрия. Такие полимеры обеспечивают тиксотропное поведение бурового раствора и соот-ветствующую вязкость, что позволило безаварийно пробурить скважины на данном место-рождении.  Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице 1. Таблица 1. Результаты сравнительных испытаний алмазных буровых коронок NQ /п Производи-тель бу-ровых коронок Проход-ка, м Рас-ход короро-нок шт. Средняя проход-ка на коронку (стои-мость) S, м Среднеквад-ратичное отклоне-ние про-ходки, , см Коэф.-т вариа-ции V =  / S Стои-мость коронки C тенгедоллар Т/ дол. Эф-фективность использова-ния коронок ܨ ൌ ܥ/ܵ 2 3 4 5 6 7 8 9 Di-matec (США) 560 м 14 40 1,3 0,032 70000467  1750ТМ11,68дол.М ALFA - 0,8 (Канада) 175 6 35 1,35 0,039 80000533  2286ТМ15,2 дол.М Ultra Terra (Канада) 175 5 35 1,36 0,039 85000567  2429ТМ16,2 дол.М Boart Longyear (Канада), 355 7 50 1,42 0,028 90000600  1800ТМ12  Те-рек-Алмаз (Россия) 315 7 45 1,45 0,032 65000433  1444Тсм9,62 дол.М Bohwa (Ки-тай) 150 5 30 1,33 0,044 50000333  166ТМ11,1 дол.М КСБ-2 (Терек-Алмаз по патенту РК) 630 10 63 1,45 0,023 65000433  1032ТМ6,87 дол.М 105 Анализ таблицы по позициям 1 – 6 показывает, что средняя проходка S на коронку варьи-рует от 30м (Китай) до 50 м (Boart Longyear). Величины выполненных среднеквадратичных отклонений δ и коэффициентов вариации V= δ/S свидетельствует о достоверности получен-ных результатов.  За критерий эффективности F различных коронок принята доля их цены С, приходящая на 1 м бурения: ܨ ൌ ஼ௌ	,		      (1) причем наиболее эффективной будет применение той коронки, у которой упомянутый критерий будет минимален. В столбце 8 таблицы приведены цены алмазных импрегнирован-ных коронок различных фирм-производителей (в тенге и долларах США), а в столбце 9 – критерий F эффективности их применения. Анализ данных последнего столбца показывает, что минимальную величину имеет критерий F при использовании импрегнированных коро-нок, выпускаемых фирмой «Терек-Алмаз» (ܨ݉݅݊ ଵସସସ	тенге/мଽ,଺ଶ	дол/м ).  Отдельно следует остановиться на результатах испытаний алмазных коронок КСБ-2 (7-я позиция таблицы), изготовленных фирмой «Терек-Алмаз» по патенту Республики Казахстан [2]. Конструкция данной коронки представлена на рис.1 и отмечается тем, что ее матрица со-держит по высоте несколько алмазосодержащих слоев с гребенчатым равнонагруженным профилем, разделенных безалмазными слоями меньшей износостойкости. Равнонагружен-ность в процессе бурения профилей обеспечивается тем, что последние представляют при-мыкающие друг к другу треугольники с равными основаниями t, но с различной высотой hi, убывающей от периферийного выступа алмазосодержащего слоя и оси коронки в соответ-ствии с зависимостью:  ݄௜ ሺଶோ್ା଴,ହ௧ሻଶோ್ାሺଶ௠೔ିଵሻ൉଴,ହ௧ ݄௠௔௫,	     (2) где hi-высота i-го клинообразного выступа, начиная с выступа, примыкающего к внутрен-ней поверхности коронки, Rв – внутренний радиус коронки; m – число боковых поверхностей треугольных выступов, отсчитываемое от поверхности первого от оси коронки выступа до i-го выступа; ݄௠௔௫- высота периферийного выступа алмазосодержащих слоев.  Коронка КСБ-2 прошла ранее сравнительные испытания совместно с коронкой фирмы Boart Longyear на месторождении Мизек в породах, аналогичных по буримости Чиганакско-му месторождению (туфы андезитового состава интенсивно окварцованные, кварциты, отно-сящиеся к ΧI категории). Как следует из практических результатов (7-ая позиция таблицы) стойкость коронки КСБ-2 повысилась на 25 % по сравнению с коронкой Boart Longyear и составляет 63 м. А крите-рий эффективности показал минимум затрат, составив: ܨ௠௜௡ 1032	ܶ/ܯ687	дол/м Таким образом, можно сделать следующий вывод: При бурении твердых абразивных пород для повышения стойкости и эффективности сле-дует создавать буровые коронки, матрица которых содержит по высоте несколько алмазосо-держащих импрегнированных слоев гребешкового профиля, разделенных безалмазными слоями меньшей твердости. Это позволит в полной мере реализовать эффект самозатачива-ния по мере износа одного алмазосодержащего слоя и вступления в работу последующего при сохранении преимуществ гребешковой формы профиля, а равнонагруженность послед-него позволит экономить алмазное сырье при изготовлении алмазных инструментов.   106    а – общий вид; б – профиль алмазосодержащего слоя в продольном сечении. 1 – корпус; 2 – матрица; 3 – промывочные окна; 4 – алмазосодержащие слои; 5 – безалмазные слои. Рис. 1. Многослойная буровая коронка с равнонагруженными алмазосодержащими слоями  Список литературы 1. Кудайкулов С.К. Бурение скважин в сложных условиях снарядами со съемными керно-приемниками (ССК). – Алматы.: КазНТУ, 2010. – 248 с. 2. Кудайкулов С.К., Федоров Б.В., Касенов А.К. Алмазная буровая коронка. Предвари-тельный патент №17379 Республики Казахстан. кл. Е21В 10/46, Е21В10/98. Опубл.15.05.2006, бюл.№5. 

Результаты сравнительных испытаний алмазных буровых коронок ведущих фирм

http://ir.nmu.org.ua//bitstream/123456789/150179/1/103-106.pdf

Результаты сравнительных испытаний алмазных буровых коронок ведущих фирм

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Scientific hub Dnipro University of Technology