Обоснование и разработка технологии алмазного бурения на основе изменения промывочной системы породоразрушающего инструмента тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.14, кандидат технических наук Ву Ван Донг

• Ву Ван Донг
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ву Ван Донг

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 АНАЛИЗ АЛМАЗНЫХ БУРОВЫХ КОРОНОК И ТЕХНОЛОГИЙ БУРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

1.1. Классификация твердых горных пород в зависимости от особенностей их бурения

1.2 Особенности и закономерности технологии бурения твердых пород

1.3 Классификация алмазных коронок для бурения твердых горных пород

1.4 Анализ и классификация видов износа алмазных коронок при бурении скважин в твердых горных породах

1.5 Выводы по главе 1. Задачи исследований

Глава 2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Методика анализа и классификации износа алмазных коронок

2.2 Методика исследований механизма заполирования и прижога

2.3 Планирование эксперимента

2.4 Определение числа опытов

2.5 Экспериментальные исследования и обработка данных

Глава 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

3.1 Теоретические расчеты и выбор конструкции алмазной коронки

3.2 Исходные предпосылки для расчета времени ликвидации заполирования алмазных коронок

3.3 Исследование и расчет времени ликвидации

заполирования и предупреждения прижога алмазных коронок

3.4 Методические рекомендации по технологии бурения

твердых горных пород

3.4 Выводы по главе 3

Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ДЛЯ БУРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

4.1 Изготовление опытного образца алмазной

коронки

4.2 Стендовые исследования механизма удаления шлама при бурении твердых горных пород

4.3 Экспериментальные исследования процесса бурения трещиноватых пород в стендовых условиях

4.4 Экспериментальные исследования технологии алмазного бурения в твердых малоабразивных породах

4.5 Экспериментальные исследования и оценка в производственных условиях методических рекомендаций по бурению трещиноватых пород

4.6 Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование и разработка технологии алмазного бурения на основе изменения промывочной системы породоразрушающего инструмента»

ВВЕДЕНИЕ

По особенности бурения все твердые горные породы можно разделить на твердые трещиноватые, плотные твердые горные породы IX - X категорий по буримости и плотные малоабразивные твердые породы XI - XII категорий по буримости. Проблеме алмазного бурения геологоразведочных скважин в таких горных породах посвящено много различных работ российских и зарубежных исследователей [1, 10, 25, 28, 29, 30, 37, 38, 39, 43, 53].

В указанных работах изучались такие важные при бурении в твердых породах вопросы, как степень влияния трещиноватости горных пород на работоспособность коронок, влияние разбуриваемых пород на заполирование алмазов, характерные виды износа алмазных коронок и причины их возникновения и др. При этом следует отметить, что по некоторым вопросам бурения в твердых горных породах различные авторы придерживаются прямо противоположных мнений. Это, например, относится и к механизму заполирования алмазных коронок, к влиянию трещиноватости горных пород на механическую скорость бурения , к выбору и применению оптимальных типов алмазных коронок, режимов бурения и т. д. Рассмотрим более детально актуальность проблемы бурения скважин в твердых горных породах.

В первую очередь это связывается с созданием и внедрением в практику геологоразведочного бурения новых технических средств: буровых станков, съемных колонковых снарядов, более износостойкого алмазного породоразрушающего инструмента и т.д. Отличительной особенностью новых буровых станков является плавное регулирование частоты вращения бурового снаряда и увеличенный (до 3 м) ход вращателя.

Однако эффективное использование преимуществ этих буровых установок нивелируется высокой трещиноватостью горных пород.

Трещиноватость горных пород - характерная особенность структурного сложения породы, непосредственно связанная с происхождением и последующей жизнью той или иной геологической формации. Она может быть обусловлена различными причинами, основными из которых являются тектонические процес-

сы, метаморфическими процессы и процессы выветривания. По степени трещино-ватости выделяют следующие группы пород [51, 53]:

-слаботрещиноватые породы (ширина трещин меньшие 1мм); -среднетрещиноватые породы (ширина трещин 1-5мм); -сильнотрещиноватые породы (ширина трещин больше 5мм); -очень сильнотрещиноватые породы (керн раздроблен и представлен угловатыми обломками).

Проведенные рядом исследователей работы позволили выявить факторы, которые оказывают наибольшее влияние на работоспособность алмазных коронок, выход и качество керна при бурении в трещиноватых породах. По своему характеру все эти факторы могут быть объединены в три группы: геологические, технические и технологические [1, 51, 53].

Степень влияния каждой группы факторов на показатели алмазного бурения не одинакова. Внутри каждой группы могут быть выделены основные и второстепенные факторы. Так, к основным факторам геологического характера, оказывающим наиболее сильное влияние на работоспособность алмазных коронки и выход керна при бурении, относятся, в первую очередь, такие свойства пород, как трещиноватость и твердость. Причем влияние этих факторов проявляется в тесном взаимодействии друг с другом. Поэтому, анализируя влияние трещиноватости породы на процесс алмазного бурения, нельзя забывать о ее твердости, и наоборот. Все остальные факторы геологического характера будут иметь второстепенное значение. Так, например, абразивность горной породы будет изменяться по мере изменения трещиноватости породы. Сильнотрещиноватые раздробленные породы повышают ее общую абразивность. Перемежаемость пород по твердости также можно рассматривать как частный случай бурения по породе с постоянно меняющейся твердостью. Причем в этом случае сами трещины и микротрещины в породе можно рассматривать как прослойки с нулевой твердостью, а трещиноватую породу - как слоистую породу с различными физико-механическими свойствами прослоек [53].

К основным факторам технического характера следует отнести ряд функциональных и конструктивных элементов самих алмазных коронок, наличие которых в коронке в том или ином виде оказывает на ее работоспособность в трещиноватых породах заметное влияние. В первую очередь, это геометрия матрицы коронки и промывочных каналов, прочность или твердость матрицы, качество и зернистость объемных алмазов, и насыщенность матрицы алмазами [4, 6, 9, 12, 13, 14,31,34,35,36].

К факторам технологического характера относятся применяемые в породах различной трещиноватости и твердости режимы бурения и выбор оптимального типа породоразрушающего инструмента.

На рисунке 1 показаны типичные для месторождений Вьетнама твердые среднетрещиноватые горные породы. На рисунке 2 - сильнотрещиноватые горные породы.

На слабо- и среднетрещиноватые горные породы приходится 52 % от общего объема бурения. Как правило, это породы 1Х-Х1 категорий по буримости.

Основные виды износа алмазных коронок при бурении таких пород - канавки по торцу матрицы, сколы секторов матрицы.

Рисунок 1 - Среднетрещиноватые породы

Рисунок 2 - Сильнотрещиноватые породы

Бурение в таких породах сопровождается частым самозаклиниванием керна, что не позволяет достаточно полно использовать технические особенности бурильных установок: удлиненный ход вращателя и высокие частоты вращения. Так в сильнотрещиноватых породах максимальная проходка за рейс составляет 1,2 -1,5м, в то время как ход подвижного вращателя равен Зм. В результате приходится преждевременно прекращать углубку скважины и выполнять спуско-подъемные операции, что приводит к существенному снижению технико-экономических показателей бурения.

Другой особенностью бурения скважин в твердых горных породах является многообразие форм аномального износа алмазных коронок. Анализ исследований [7, 20, 59] показывает, что 15% отработанных алмазных коронок снимаются с дальнейшей эксплуатации из-за заполирования алмазов и 10% из-за прижога. Кроме того, проявление этих форм аномального износа приводит к увеличению частоты спуско-подъемных операций ( СПО ), а в случае аварии в скважине требуются значительные сроки на ее ликвидацию. Так как не всегда имеются условия для дальнейшей отработки заполированной коронки в более абразивных горных породах до полного ее износа, то часто приходится снимать коронку с

работы преждевременно, что ведет к повышенному расходу алмазов. Стремясь ликвидировать заполирование, бурильщик выполняет « заточку » коронки на забое скважины. Часто это приводит к прижогу алмазного породоразрушающего инструмента; прижог возникает и при бурении в твердых трещиноватых породах 1Х-ХП категорий по буримости. В 20% случаев прижог и прихваты являются причиной различных аварий в скважине [59]. Особенно часто прижог алмазных коронок имеют место при высокоскоростном бурении. Характерными видами аварий при бурении на месторождениях Северо-Востока России являются обрыв бурильных труб, прижог коронок, прихват снаряда [1, 26]. Аварии, свзанные с прижогом алмазных коронок, характерны и при бурении скважин на месторождениях района БАМа [26]:

Механизм возникновения прижога частично объясняется самозаклиниванием керна в матричном кольце коронки и в корпусе коронки. Как правило, самозаклинивание керна связывается с оседанием крупных частиц шлама, которые по мере их накопления перекрывают кольцевой зазор между керном и внутренней стенкой корпуса коронки, а вместе с ними и промывочные каналы в матрице, что вызывает нарушение циркуляции очистного агента и, соответственно, перегрев алмазного инструмента.

Заполирование и прижог, как формы аномального износа, связаны с технологией бурения и способом разрушения горной породы. При вращательном бурении механизм разрушения горной породы определяется, в первую очередь, частотой вращения и нагрузкой на породоразрушающий инструмент. В зависимости от этих параметров процесс разрушения может иметь характер поверхностного истирания, усталостного или объемного разрушения . Наряду с этим существует еще ряд факторов и параметров, например, число алмазов, участвующих в разрушении; величина углубки алмазов; объем межконтактного пространства пары «матрица-забой», которые также определяют механизмы разрушения горной породы, заполирования и прижога.

Аналогичные проблемы имеют место при бурении скважин в различных reo лого-технических условиях на месторождениях Вьетнама.

Так в таблице 1 приведены объемы бурения по различным месторождениям в монолитных и горных породах различной степени трещиноватости.

Таблица 1 - Распределение объемов алмазного бурения

Твердые горные породы Объемы алмазного бурения, % В том числе, по категориям горных пород по буримости

1Х-Х Х1-П

Монолитные 30 20 10

Слаботрещиноватые 32 24 8

Трещиноватые 22 15 7

Сильнотрещиноватые 10 5 5

Весьма и исключительно сильнотрещиноватые 6 4 2

Всего: 100 68 32

Из анализа данных таблицы 1 видно, что 30% бурения приходится на монолитные горные породы и 70% объемов алмазного бурения приходится на трещиноватые горные породы.

В таблице 2 приведены результаты анализа видов износа алмазных коронок при бурении скважин в твердых горных породах на месторождениях Вьетнама. Анализировались три группы алмазных коронок: импрегнированные, однослойные и коронки для снарядов со съемными керноприемниками, по 100 шт коронок в каждой группе. Как видно из анализа данных таблицы 2, 21% алмазных коронок снимается с дальнейшей эксплуатации по причине заполирования, 12%

по причине прижога и 15% по причине наличия трещин и сколов матрицы коронок.

Таблица 2 - Виды износа алмазных коронок

Вид износа Распределение видов износа по типам коронок (%)

Импрегнированные Однослойные Коронки для ССК

Равномерный 25 22 28

Износ по диаметру 9 7 12

Заполирование 6 8 7

Прижог 7 4 1

Образование канавок 45 39 46

Трещины и сколы матрицы 3 8 4

Прочие виды 5 2 2

Итого 100 100 100

В таблице 3 приведены технико-экономические показатели алмазного бурения в монолитных и трещиноватых горных породах. Как следует из анализа данных таблицы 3, при бурении в трещиноватых породах имеет место меньшая проходка за рейс, меньшая механическая скорость бурения и больший расход

Таблица 3 - Результаты отработки алмазных буровых коронок диаметром 76 мм в плотных и трещиноватых горных породах

Тип алмазной коронки Степень трещино-ватости пород Проходка на коронку, м Проходка за рейс, м Расход алмазов, карат/м Механическая скорость бурения, м/ч

Однослойные Плотные 15,5 2,6 0,91 2,01

Трещиноватые 11,6 2Д 1,20 1,70

Импрегнирован- Плотные 12,0 2,1 1,05 1,95

ные Трещиноватые 8,6 1,7 1,32 1,50

Коронки для ССК Плотные 10,3 1,4 0,95 1,46

Трещиноватые 9,0 0,8 1,12 1,25

алмазов. Данные, представленные в таблицах 1, 2, 3, свидетельствуют об актуальности рассматриваемой проблемы. К этому следует добавить, что с увеличением глубины бурения скважин из-за самозаклинивания керна приходится преждевременно заканчивать рейс и выполнять незапланированные спуско-подъемные операции.

Анализируя вышесказанное, можно отметить, что актуальность решения проблемы углубки скважины в твердых горных породах для месторождений Вьетнама связана, в первую очередь, с исследованием таких форм аномального износа алмазного породоразрушающего инструмента как: при-жог , заполирование и трещины и сколы матрицы; изучением причин самозаклинивания керна, разработкой и внедрением в практику методов и технических средств для углубки скважины в твердых монолитных и трещиноватых породах.

Основу работы составили теоретические, экспериментальные и опытно-производственные исследования, выполненные непосредственно самим автором, так и под его руководством и при его участии.

Цель работы - повышение эффективности бурения твердых монолитных малоабразивных и трещиноватых горных пород.

Идея работы заключается в совершенствовании геометрии матрицы и промывочной системы алмазной коронки.

Задачи исследований.

1. Анализ конструктивных особенностей алмазных коронок, механизма их износа и технологии бурения твердых горных пород.

2. Разработка методики исследований, планирование эксперимента и выбор бурового оборудования для выполнения стендовых исследований.

3. Теоретические исследования и определение геометрии и параметров промывочных каналов, обеспечивающих удаление шлама и охлаждение коронки.

4. Разработка конструкции алмазной коронки и методических рекомендаций по бурению скважин в твердых горных породах, их опытно-промышленная оценка.

Методика исследований включала в себя анализ и обобщение литературных данных; планирование эксперимента, теоретические построения; стендовые исследования и статистический анализ экспериментальных данных, а также проверку на сходимость расчетных данных с экспериментальными данными. Планирование экспериментальных исследований и статистическая обработка материалов исследований проводилась с использованием компьютерной техники и технологий.

Основные научные результаты, полученные лично соискателем:

1. Анализ современного состояния технологии и технических средств для бурения твердых горных пород, позволивший сформулировать цель и задачи работ.

2. Методика исследований и определения конструктивных параметров алмазного породоразрушающего инструмента.

3. Аналитические исследования, определяющие оптимальные размеры промывочных каналов в корпусе алмазной коронки, а также время ликвидации заполирования и предупреждения прижога алмазных коронок.

4. Экспериментальные исследования породоразрушающего инструмента и опробование методических рекомендаций для бурения скважин в твердых горных породах.

Научная новизна работы заключается в установлении соотношений между геометрическими параметрами конусных промывочных каналов, выполняемых в корпусе алмазной коронки, а также между размерами частиц шлама и параметрами корпуса алмазной коронки, при которых обеспечивается эффективное удаление шлама; в установлении зависимости между параметрами режима бурения твердых пород и временем ликвидации заполирования алмазной коронки, исключающим возникновение прижога.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется современным уровнем теоретических исследований, обоснованным объемом экспериментальных исследований и удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных данных.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- полученное аналитическое решение задачи о расчете параметров промывочных каналов применимо при инженерных расчетах по конструированию и выбору породоразрушающего инструмента для бурения твердых горных пород;

- разработанная и опробованная в стендовых условиях алмазная коронка со сплошным матричным кольцом и конусными промывочными каналами, выполненными в корпусе коронки, обладает повышенной износостойкостью матрицы;

- разработаные рекомендации по технологии бурения твердых горных пород с применением специальных алмазных коронок позволяют существенно улучшить технико-экономические показатели бурения в условиях месторождения Куанг Нинь (Вьетнам).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научных конференциях студентов и молодых ученых СРВ (Ханой, 2011), на семинарах кафедры бурения НМСУ «Горный» (СПб, 2012); основные положения работы изложены в печатных издания Российской Федерации и в зарубежной печати.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка, включающего 76 наименований. Материал диссертации изложен на 100 страницах машинописного текста и содержит 17 рисунков, 26 таблиц.

Глава 1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ АЛМАЗНЫХ КОРОНОК И ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Эффективность бурения скважин алмазными коронками в первую очередь определяется свойствами горных пород, рациональной конструкцией алмазного породоразрушающего инструмента и выбором оптимальной технологии бурения.

Свойства горных пород, влияющие на процесс бурения, весьма разнообразны: в первую очередь, это твердость, прочность, абразивность, Так, собственно, разбуривание пород буровым инструментом в значительной степени определяется твердостью и прочностью пород. Под твердостью горной породы следует понимать ее способность оказывать сопротивление изменению формы или разрушению в поверхностном слое при действии бурового инструмента. От степени твердости породы зависит скорость внедрения коронки в породу, которая, в свою очередь, будет зависеть от конструкции алмазной коронки. В свою очередь, конструкция алмазной коронки определяется схемой раскладки алмазов, системой промывочных каналов, выполняемых как в матрице коронки, так и в ее корпусе [3, 4, 11, 14, 19,24, 32, 33, 34, 36,47, 49].

1.1 Классификация твердых горных пород в зависимости от особенностей

их бурения

По особенности бурения все твердые горные породы можно разделить на: твердые трещиноватые; плотные твердые горные породы IX - X категорий по буримости; плотные весьма твердые горные породы XI—XII категорий по буримости. В таблице 1.1 приведены объемы бурения (по странам СНГ) в монолитных и горных породах различной степени трещиноватости [51, 53, 58, 59]. Из данных таблицы 1.1 видно, что 36% бурения приходится на монолитные горные породы и 64% объемов алмазного бурения приходится на трещиноватые горные породы.

По степени трещиноватости выделяют следующие группы пород [51,53]:

- слаботрещиноватые породы (ширина трещин меньшие 1мм);

- среднетрещиноватые породы (ширина трещин 1-5мм);

Таблица 1.1 - Распределение объемов алмазного бурения [53].

Твердые горные породы Объемы алмазного бурения, % В том числе, по категориям горных пород по буримости

УП-УШ 1Х-Х Х1-П

Монолитные 36 6,6 24,7 4,7

Слаботрещиноватые 34 6,2 23,5 4,3

Трещиноватые 19 3,5 13,1 2,4

Сильнотрещиноватые 3 0,6 2,0 0,4

Весьма и исключительно сильнотрещиноватые 8 1,5 5,5 1,0

Всего: 100 18,4 68,8 12,8

- сильнотрещиноватые породы (ширина трещин больше 5мм);

- очень сильнотрещиноватые породы (керн раздроблен и представлен угловатыми обломками).

Твердость и трещиноватость горных пород оказывают наиболее существенное влияние на работу алмазных коронок [1, 15, 28, 29, 40, 41, 42,46].

С увеличением степени трещиноватости пород работоспособность коронок всех существующих типов снижается. Причем влияние трещиноватости пород на работоспособность алмазной коронки в очень твердых породах проявляется гораздо сильнее, чем менее твердых.

Твердые малоабразивные горные породы IX—XII категории характеризуются крайне низкой буримостью. При бурении таких твердых плотных по-

род часто возникает заполирование алмазного породоразрушающего инструмента. Анализ показывает, что это плотные упруго-хрупкие породы Х-ХП категории по буримости с большим процентным содержанием таких карбидообразующих элементов, как железо и кварц (таблица 1.2).

Таблица 1.2 - Горные пород, при бурении которых имеет место заполирование алмазов [7,38]

Горная Категория по бу- Основные компоненты

порода римости пород

Гранит 1Х-Х1 Кварц, полевой шпат

Аплиты 1Х-Х Кварц, полевой шпат

Горная Категория по бу- Основные компоненты

порода римости пород

Пегматит Х-Х1 Кварц, полевой шпат

Уртиты 1Х-Х Нефелин

Кварциты Х-ХИ Кварц

Джеспилиты Х1-ХИ Кварц, железо

Гранодиориты 1Х-Х1 Кварц, плагиоклаз

Альбитофиры 1Х-Х Кварц, альбит

Железистые Х-ХП Железо, кварц

кварциты

Таким образом наиболее сложными для бурения являются сильнотрещиноватые горные породы и малоабразивные твердые горные породы Х-ХН категорий по буримости.

1.2. Особенности и закономерности технологии бурения твердых пород

Анализ литературных данных [ 2, 6, 14, 15, 17, 18, 19, 35, 37, 38, 39, 42, 58,] и их обобщение показали, что на работу алмазных коронок наиболее

существенное влияние оказывают такие свойства горных пород, как их твердость и трещиноватость. С увеличением степени трещиноватости пород работоспособность коронок всех существующих типов снижается. Причем, как отмечалось ранее, влияние трещиноватости пород на работоспособность алмазной коронки в очень твердых породах проявляется гораздо сильнее, чем менее твердых [13,29, 37, 42, 44, 65]. Эта закономерность объясняется особенностями механизма разрушения трещиноватых горных пород при алмазном бурении. При бурении этих пород образуется большое количество крупных частиц шлама. Для шлама, образующегося при разрушении твердых пород, как правило, выполняется условие [42, 43, 53]

¿ш<с1в - ¿4, (1.1)

где ¿/ш - диаметр шлама, м; с1й - внутренний диаметр матрицы алмазной коронки, м; о?к - диаметр столбика керна, м.

При бурении трещиноватых пород в колонковом снаряде формируются более крупные частицы шлама: от 0,005 м до 0,01 м. В целом, размер и количество образующегося шлама, в первую очередь, зависят от внутреннего диаметра колонковой трубы, диаметра столбика керна и параметров режима бурения [2, 43, 53]. Влияние этого шлама на механизм самозаклинивания керна в колонковой трубе зависит от количества у этого шлама, размещающегося в кольцевом зазоре в единицу времени

у = т//-^, (1.2)

где т - масса шлама, кг; / - высота несорванного столбика керна, м; £ - площадь кольцевого зазора, м2; г - время нахождения шлама в кольцевом зазоре, с.

Существует критическое значение укр. Если у меньше критического значения, то шлам удаляется через промывочные окна алмазной коронки. Если у больше критического, то шлам накапливается в кольцевом пространстве и приводит к самозаклиниванию керна. Таким образом, условия работы алмазной коронки при бурении трещиноватых пород являются более тяжелыми, чем при бурении плотных пород. По экспериментальным данным забойная мощность, при бурении трещиноватых пород оказывается на 15-24% выше, чем при бурении

монолитной породы. При этом дополнительная часть энергии расходуется на разрушение, скол и выкрашивание алмазов из матрицы. Поэтому рекомендуется осевую нагрузку Р на коронку определять по формуле [53,58, 64]

Р = (1.3)

где Ру - удельная нагрузка на единицу активной рабочей поверхности торца матрицы, Н / м2; - активная рабочая поверхность торца матрицы, м2; С -коэффициент, учитывающий степень трещиноватости горных пород.

Конкретно значения коэффициента С зависят от степени трещиноватости горных пород и указаны в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Значения коэффициента С

Параметр Группы пород по трещиноватости

I II III IV V

Коэффициент С 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6

В таблице 1.4 приведены рекомендуемые значения осевых нагрузок для коронок диаметром 59мм [53].

Таблица 1.4 -Значения осевых нагрузок для коронок диаметром 59 мм

Физико-механические характеристики горных пород Группы горных пород по трещиноватости

I II III IV V

Породы VII-VIII категорий по бу-римости 550-750 550-700 500-700 450-600 450-600

Породы 1Х-Х категорий по бури-мости 750-1150 700-1100 700-1000 600-900 600-900

Породы Х1-ХП категорий по бу-римости 950-1500 900-1400 850-1350 750-1200 750-1200

Как показывает анализ данных таблицы 1.4, с увеличением степени трещиноватости горных пород, значения осевых нагрузок снижаются на 20-30%.

Активная рабочая поверхность торца матрицы рассчитывается как

^а=т1(Я2-г2)-К(Я-г)1к, (1.4)

где Я, г - наружный и внутренний радиусы матрицы алмазной коронки, м.; N -число промывочных каналов, выполненных в торце матрицы, шт.; /к - длина промывочного канала, м.

Допустимые значения частот вращения п бурового снаряда определяются по формуле [53]

п = ЪЛ,2АътЮРКа1'к<$, (1.5)

где Аа - работа, затрачиваемая на разрушение алмаза при динамическом нагружении, Дж; т - число торцевых алмазов, шт; И - наружный диаметр матрицы, м; Р - осевая нагрузка, Н; К - коэффициент, учитывающий твердость горных пород и размер алмазов; а - коэффициент, учитывающий количество трещин, встречаемых алмазом за 1 об. коронки; г - время прохождения алмазом пути длиной 1м, с; X коэффициент запаса прочности алмаза; ф - коэффициент, учитывающий динамический характер осевой нагрузки.

Рекомендуемые значения частот вращения, рассчитанные по формуле (1.5) приведены в таблице 1.5. Как показывает анализ данных таблицы 1.5, с увеличением степени трещиноватости горных пород, значения частот вращения бурового снаряда снижаются на 30-50%.

Такие снижения осевых нагрузок на породоразрушающий инструмент и частот вращения бурового снаряда обусловлены несовершенством конструкции алмазных коронок и ведут к существенному уменьшению механической скорости бурения. Эта необходимость снижения значений параметров режима бурения связана с тем, что крупный шлам, образующийся при бурении трещиноватых пород, перекрывает промывочные каналы в матрице коронки; а при высоких частотах вращения бурового снаряда бурильщик не в состоянии вовремя отследить эту ситуацию и выполнить операцию расходки бурового снаряда. В связи с этим может возникнуть прижог коронки.

Таблица 1.5- Рекомендуемые значения частот вращения для коронок диаметром 59мм [53]

Физико-механические характеристики горных пород Группы горных пород по трещиноватости

I 11 III IV V

Породы 1Х-Х категорий по буримо-сти 900-500 450-225 300-150 200-125- 175-100

Породы Х1-ХП категорий по бури-мости 500-300 300-150 200-125 150-100 125-75

При бурении твердых горных пород для оценки эффективности бурения широко применяется критерий углубки за 1 оборот коронки [2, 10, 29, 39,]. Так в зависимости от углубки за один оборот коронки (или в зависимости от механической скорости бурения) выделяются три зоны разрушения (рисунок 1.1): I - зона поверхностного разрушения; II - зона усталостного разрушения; III - зона объемного разрушения [1,51].

В зоне III выделяется три участка объемного разрушения; на участке Illa имеет место неэффективное объемное разрушение, при котором из-за недостаточной нагрузки возникает заполирование; на участке Illa из-за большой нагрузки имеет место повышенный износ алмазной коронки.

Эффективным является участок III6 объемного разрушения, где алмазная коронка работает в режиме между заполированием и повышенным износом.

Для этого участка характерно постоянное значение механической скорости бурения в зависимости от нагрузки на коронку.

h, мм"

im ■ пи

l

и

III

Рисунок 1.1 - Зависимость углубки h за 1об. коронки от осевой нагрузки Р

I, II, III - зоны усталостного, поверхностного и объемного разрушения; Illa, Шб, Шв - участки зоны объемного разрушения, соответствующие заполированию алмазов, повышенному их износу и прижогу коронки.

Известен ряд алмазных коронок (однослойных и импрегнированных), предназначенных для бурения твердых плотных и трещиноватых горных пород [1,2, 3, 12, 15, 26, 30,31,49, 50, 57,61]. В зависимости от конструкций матрицы все эти коронки можно разделить на три основные группы:

1. Коронки со стандартной толщиной матрицы.

2. Коронки с утолщенной матрицей.

3. Коронки с тонкостенной матрицей

Следует сразу отметить, что коронки с утолщенной матрицей не нашли широкого применения в практике, хотя они обладают большей износостойкостью. Это объясняется тем, что из-за большей площади торца матрицы требуются большие осевые усилия [29, 53, 62]. Однослойные алмазные коронки 14АЗ, имеющие утолщенную матрицу, меньший радиус закругления торца и большее количество алмазов по внутренней кромке матрицы, предназначены для бурения ма-

1.3. Классификация алмазных коронок для бурения твердых

горных пород

лоабразивных и абразивных трещиноватых пород УШ-Х категорий по буримости. Коронки армируются дроблеными и овализованными алмазами зернистостью 2030 шт/карат. Технические параметры коронок приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Техническая характеристика коронок МАЗ [53]

Показатели Типоразмер коронок

14АЭ-93 14АЗ-76 14АЗ-59

Диаметр наружный, мм. 93 76 59

Диаметр внутренний, мм. 69 54 38

Толщина матрицы, мм: 12 11 10,5

Число секторов, шт. 8 6 4

Однако повышение механической прочности и износостойкости коронки за счет увеличения толщины ее торца не является лучшим решением, так как бурение коронкой с утолщенной матрицей приводит к увеличению объема разбуриваемой горной породы, увеличению энергозатрат и, в конечном счете, к снижению механической скорости бурения (таблица 1.7).

Таблица 1.7 - Технико-экономические параметры отработки алмазных

коронок [53]

Тип коронки Проходка на коронку, м Механическая скорость бурения, м/ч Проходка за рейс, м Расход алмазов, карат/м

МАЗ 17,1 0,68 2,60 0,85

01 АЗ, 02ИЗ 10,2 0,72 2,35 1,24

Использование коронок с утолщенной матрицей для бурения трещиноватых пород обеспечивает увеличение их ресурса относительно серийных коронок за счет снижения случаев появления трещин в секторах матрицы и сколов секторов,

однако не дает преимуществ в решении проблемы повышенного износа матрицы по внутренней кромке. Кроме этого, для обеспечения требуемого осевого усилия на коронку с утолщенной матрицей необходимо прикладывать более высокие нагрузки к буровому снаряду, что негативно сказывается на прочности его элементов и приводит к увеличению аварийности.

Так, для коронок с утолщенной матрицей с наружным диаметром 59мм осевая нагрузка составляет свыше 2000 даН, а допустимые значения осевых нагрузок при бурении с применением ЛБТН составляют 1800 даН. Поэтому при бурении коронками с утолщенной матрицей довольно часто возникают обрывы бурового снаряда.

Более эффективно для бурения трещиноватых горных пород применять коронки первой группы. Основные среди них - это коронки с секторной и со сплошной матрицей [9, 14, 23, 29, 37, 4347, 57, 62,63].

Коронки с секторной матрицей, можно разделить на две подгруппы:

1) Коронки с прямоугольной формой секторов;

2) Коронки со скошенным сектором в набегающей части.

Коронки с прямоугольной формой сектора (однослойные и импрегнирован-ные) весьма эффективно работают при бурении плотных твердых пород. Оптимальный режим разрушения связывается с количеством шлама СЬ, накапливающегося в межконтактном пространстве [4, 5, 37, ].

31850РДК

б3=-

р р

т

{к-к)

\ крр{/,)• 800

(1.6)

Ри^сп

где Р - осевая нагрузка, Н; Яр - коэффициент, учитывающий характер разрушения горной породы, зависит от упруго-пластичных свойств горной породы; Кр - коэффициент разрыхления шлама; ш - число секторов, шт.; Ив - среднее значение выпуска алмазов из матрицы, м; /гс - среднее значение толщины срезаемого слоя породы, м; К - относительная концентрация алмазов в объеме матрицы; /? -коэффициент, определяющий содержание работоспособных зерен алмазов на поверхности инструмента; - вероятность появления зерен алмазов в интервале

их выпуска, равном внедрению алмазов в породу; Рш - твердость породы по Шрейнеру, Па; е - количество зерен алмазов, контактируемых с горной породой, шт.; dcn - средневзвешенный кубический размер зерен алмазов, м3.

Для расчета оптимальной длины сектора предложена формула [32]

Lc = QJK VMex п (ha-hcp) (D-d), (1.7)

где Qm - концентрация шлама в призабойной зоне, %; п - частота вращения, мин"1; ha - величина выступания алмазов, м: hcp- средняя толщина срезаемого слоя, м; Д d - наружный и внутренний диаметр коронки, м; Кмех - механическая скорость бурения, м/ч; ^-коэффициентразрыхления шлама горной породы.

Однако при бурении трещиноватых горных пород имеет место несколько иной механизм образования шлама, при котором следует учитывать степень тре-щиноватости горных пород. Анализ формулы (1.6) показывает, чем больше в коронке секторов, тем меньше под ними будет шлама и более эффективно будет работать коронка. Однако алмазные коронки, по геометрии удовлетворяющие условию (1.6), довольно часто снимаются с дальнейшей эксплуатации из-за скалывания секторов. В то же время из формулы (1.7) следует, что с увеличением частоты вращения необходимо увеличивать длину сектора. Дополнительно при бурении такими коронками возникает самозаклинивание керна в короночном кольце, в результате чего приходится выполнять расходку бурового снаряда. Для исключения этого явления в работах [42, 43] предложена алмазная коронка с подвижной втулкой в короночном кольце. В корпусе коронки выполнены дополнительные промывочные каналы. Внутри корпуса коронки размещена вращающаяся втулка, в которой выполнены аналогичные отверстия. Буровой шлам, попадая в пространство между столбиком керна и втулкой, замедляет ее вращение. При замедлении вращения втулки ее отверстия периодически совпадают с отверстиями в корпусе коронки и происходит выброс шлама в затрубное пространство, что предупреждает накопление шлама в коронке. Однако данная конструкция коронки не исключает скалывание секторов матрицы при ударных нагрузках, т.е. ей присущи ранее отмеченные недостатки для секторных коронок.

Для уменьшения действия ударных нагрузок на набегающую часть секторов разработаны коронки со скошенной набегающей частью сектора - алмазные коронки типа БИТ [23,25, 63]. Выполнение секторов со скошенной набегающей частью позволяет уменьшить осевые нагрузки на коронку и за счет этого уменьшить ударные нагрузки. Дальнейшее развитие данный тип коронок получил в работах [67,68,69,70]. Для уменьшения гидроабразивного износа набегающей части секторов коронка снабжена безалмазными пластинами из мягкого металла. Пластины устанавливаются на передней грани алмазосодержащих секторов. Толщина пластин увеличивается в направлении к приварочному слою. Коронка такого типа имеет повышенную защиту от абразивного износа шламом.

Высота секторов коронки определяется по формуле [69]

h = a ml2 (D-d) /12 Pfv , (1.8)

где h - высота сектора, м; а - предел прочности сектора, Па; т - количество секторов, шт; I - длина сектора, м; D, d- наружный и внутренний диаметры матрицы, м; Р - осевая нагрузка, Н; /- коэффициент трения матрицы о горную породу; v - коэффициент запаса прочности сектора на изгиб.

Однако, при бурении в трещиноватых горных породах наблюдается скалывание торцевых алмазов объемного слоя под действием ударных нагрузок, возникающих при прохождении алмаза через трещину. Количество (Е) ударов может быть определено по формуле [53]

Е = 2ntW, (1.9)

где п - частота вращения бурового снаряда, минt - время бурения, с; W - показатель трещиноватости горных пород.

Для исключения этого недостатка предложены коронки аналогичной конструкции, в которых, для улавливания выкалывающихся из тела матрицы, из вязкого металла выполнено рифление, аналогичное рифлению на твердосплавной пластине [68, 70]. Сколотые алмазы, перемещаясь под торцом матрицы, доходят до твердосплавной пластины и накапливаются перед ней. Под действием осевого усилия алмазы внедряются в пластину из мягкого металла и продолжают дальше выполнять работу по разрушению породы.

Предложенная модернизация повысила эффективность работы коронок в трещиноватых породах, но и в этих коронках не устранила скалывание секторов. На наш взгляд, наибольшей износостойкостью при бурении трещиноватых горных пород обладают коронки со сплошной матрицей [3, 20, 38, ]. Коронки со сплошным алмазосодержащим слоем предназначены для бурения в умеренно абразивных породах. Они выполняются без промывочных каналов в матрице. Объемные алмазы - крупные алмазы зернистостью 25 шт/карат [38], т.е. промывочная система коронки обеспечивается высотой выступания объемных алмазов из тела матрицы. При бурении такими коронками для исключения прижога бурение следует вести с расходкой бурового снаряда. Это, в свою очередь, приводит к снижению эффективности бурения (в первую очередь - к уменьшению механической скорости бурения). Также из-за высокого выступания алмазов из тела матрицы при бурении скважин в трещиноватых породах будет наблюдаться скалывание алмазов. Дополнительно следует отметить, что для импрегнированных коронок такая конструкция приведет к их прижогу. Известны коронки, в которых в промывочных каналах установлены вставки из легкоразрушаемого или легкоплавкого материала [2,45]. За счет этих вставок как бы образуется сплошная матрица или существенно снижается высота промывочных каналов. Для испытаний были изготовлены алмазные импрегнированные коронки с уменьшенной толщиной матрицы КИТ-59 в двух вариантах (со вставками и без вставок) по 10 коронок каждой модификации: в первом - вставки из олова, во втором - из алюминиевых сплавов. В результате стендовых исследований установлено, что вставки из олова изнашиваются шламом и выпадают. Вставки из сплавов алюминия изнашивались равномерно с износом матрицы. При этом профиль матрицы до полной ее отработки не менял свою форму. Было установлено, что толщину вставок следует подбирать по интенсивности износа матрицы. При опытном бурении коронки со вставками были отработаны до полного износа без появления фасок. В серийных коронках наблюдалось образование фасок. Причем в последних рейсах при бурении коронками со вставками механическая скорость не уменьшалась при постоянной нагрузке на коронку. Отсутствие фасок объясняется тем, что под торцом коронки

проходит постоянно большое количество промывочной жидкости и отсутствуют гидравлические подпоры, так как площадь сечения промывочных каналов остается постоянным в течение всей отработки импрегнированной коронки. Вместе с тем коронки с уменьшенной толщиной матрицы из-за ударных нагрузок не рекомендуется применять при бурении трещиноватых пород.

За рубежом производством алмазных коронок для геологоразведочного бурения занимается свыше десятка фирм [74, 75, 76, 77]. Ведущими из них являются: фирма " Диамант Боарт" (Бельгия), фирма "Крелиус" (Швеция), фирма "Аккер Дрилл" и фирма "Лонгир" (США). Фирма "Крелиус" предлагает 6 типов коронок "Диаборит" для конкретных комплексов горных пород [75]. При этом коронки отличаются конфигурацией профиля, типом матрицы и рекомендуются для конкретного типа колонковых труб. Индекс коронки аналогичен индексу матрицы (SS, KL, KM, НМ, НН, ЕС): SS- твердая матрица для очень абразивных и раздробленных горных пород; ЕС- матрица для нового ряда коронок, называемых "Economy Bits", обеспечивающих хорошие результаты не только в очень твердых малоабразивных породах (в области назначения коронок KS и КМ), но и в абразивных горных породах.

Фирма "Диамант Боарт" [75] имеет 30 - летний опыт в изготовлении бурового импрегнированного инструмента. В последнее десятилетие она существенно усовершенствовала свою продукцию за счет разработки новых матриц, применения высококачественных синтетических алмазов различной зернистости, разработки уникального способа равномерного распределения алмазов в матрице, это достигается путем специальной обработки алмазов и использования четырех градаций насыщенности алмазами импрегнированного слоя. Фирма выпускает им-прегнированные коронки с 5-ю типами матриц применительно к различным комплексам пород. Для бурения трещиноватых горных пород рекомендуются:

- Т- твердые, абразивные, среднетрещиноватые;

- Х-среднетвердые, высокой степени абразивности и трещиноватости.

В Китайской Народной Республике доля бурового импрегнированного инструмента из синтетических алмазов в 1985 году составила 93% в объеме общего выпуска. Основными формами матриц являются следующие:

- плоская - для всех комплексов твердых пород при бурении с одинарными, простыми двойными и снарядами типа ССК;

- пилотная - для бурения перемежающихся по твердости горных пород и трещиноватых горных пород.

Перечисленные коронки относятся к секторным и всем им присущ общий недостаток - скалывание секторов при бурении скважин в трещиноватых породах. Во Вьетнаме, в основном, используются коронки, изготавливаемые в Китае.

1.4 Анализ и классификация видов износа алмазных коронок при бурении скважин в твердых горных породах

Анализ видов и характера износа коронок выполнялся в производственных условиях при бурении твердых горных пород на месторождениях Социалистической Республики Вьетнам. Конкретные виды износа алмазов, матрицы и коронки в целом, определялись по осмотру породоразрушающе-го инструмента. На рисунке 1.2 показана классификация износа алмазных коронок. В основу классификации положены конструктивные элементы алмазной коронки: алмаз, матрица, корпус коронки. В зависимости от природы износа для алмазов выделен механический износ, физико-химический, теплофизический. Для матрицы выделен теплофизический и механический износы. Применительно корпуса коронки рассмотрен механический износ. Предложная классификация отражает основные виды износа при бурении как твердых трещиноватых, так и малоабразивных горных пород и создает основу для разработки породоразрушаю-щего инструмента более устойчивого к механическому и теплофизическому износу. Механизм отдельных видов износа достаточно детально рассмотрен в ряде работ [2, 5, 7, 29, 37, 51, 53].Рассмотрим наиболее характерные виды износа.

Рисунок 1.2 - Классификация износа алмазных коронок

В соответствии с классификацией видов износа алмазного породоразрушающего инструмента (рисунок 1.2) выделен износ алмазов, матрицы и корпуса коронки. Применительно к алмазам выделены механический, физико-химический и теплофизический виды износа. К механическому износу отнесены скалывание алмазов и нормальный износ. Причем скалывание алмазов при бурении трещиноватых горных пород будет аналогичным скалыванию алмазов, например, из-за вибраций бурового снаряда при бурении монолитных пород. К физико-химическому износу относится заполирование алмазов; к теплофизическому износу отнесены растрескивание и графитизация алмазов. При этом заполирование алмазов связывается с химическим сродством разбуриваемых горных пород и алмазов, температура на торце матрицы при заполировании составляет 200 - 300°С [20]. Растрескивание и графитизация, наоборот, связываются с высокими температурами на торце матрицы. Применительно к матрице коронки выделен механический и теплофизический износ.

К механическому износу отнесен нормальный износ алмазов и матрицы, скалывание алмазов и секторов матрицы и образование канавок по торцевой и боковым поверхностям матрицы. При этом основными изнашивающимися элементами являются сектора алмазной коронки. К теплофизическому износу отнесены повышенный износ и прижог алмазных коронок. Применительно к корпусу алмазного породоразрушающего инструмента выделены такие виды механического износа как смятие корпуса, размыв корпуса очистным агентом, повреждения резьбовой части корпуса коронки. Учитывая, что при бурении твердых горных пород эти формы износа корпуса маловероятны, в дальнейшем они не будут рассматриваться.

Предложная классификация отражает основные виды износа при бурении твердых пород, позволяет обоснованно выполнить анализ основных видов износа коронок при бурении твердых горных пород и создает основу для разработки породоразрушающего инструмента более устойчивого к механическому и теплофизическому износу.

При бурении в твердых и трещиноватых породах наиболее распространенными формами износа алмазных коронок являются скалывание алмазов и секторов матрицы, заполирование и прижог (рисунки 1.3 - 1.5).

Рисунок 1.3- Алмазная коронка со сколотым сектором матрицы

Рисунок 1.4 - Алмазная коронка со сколотыми секторами матрицы

Рисунок 1.5 - Заполированная алмазная коронка

Также довольно часто встречается образование канавок по торцу матрицы (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Алмазная коронка с канавками по торцу матрицы

Как отмечалось ранее, 21% отработанных алмазных коронок снимаются с дальнейшей эксплуатации из-за заполирования алмазов и 12% - из-за прижо-га. Кроме того, проявление этих форм аномального износа приводит к увеличе-

нию частоты спуско-подъемных операций (СПО), а в случае аварии в скважине требуются значительные сроки на ее ликвидацию.

«Заточка» коронки на забое скважины также зачастую приводит к при-жогу алмазного породоразрушающего инструмента; прижог возникает и при бурении в твердых трещиноватых породах 1Х-ХН категорий по буримости. Особенно часто прижоги алмазных коронок имеют место при высокоскоростном бурении[2, 41]. Время на ликвидацию прижогов составляет 38,5% от общего времени, затрачиваемого на ликвидацию аварий.

В результате анализа многочисленных исследований характера и условий заполирования алмазных коронок установлены следующие особенности этого процесса [7, 30]. Из анализа исследования площадок износа установлено, что процесс заполирования интенсивно проявляется при прохождении алмазом пути, в среднем, около 300м. При этом возникает заполирование горной породы вдоль так называемой «дорожки трения».

При бурении в стендовых условиях установлена существенная зависимость процесса заполирования от нагрузки на породоразрушающий инструмент и вида промывочной жидкости и, в меньшей степени, от частоты вращения бурового снаряда. Заполированию предшествует фрагментационный износ алмаза. Линии скольжения ориентированы по направлению вращения алмазной коронки.

При температуре 500-600°С при бурении силикатных пород зафиксировано, что заполирование произошло за счет адгезионных процессов и наблюдался повышенный износ алмазной коронки и повышенная механическая скорость бурения.

На причины заполирования указаны недостатки в применяемой технологии бурения и физико-механические свойства горных пород. Причем определяющими заполирование признаками горных пород являются их высокая твердость, низкий коэффициент пластичности, малая вариация твердости. К таким породам относятся горные породы с повышенным содержанием кварца [7, 20 ].

В результате микроударного взаимодействия алмаза с горной породой имеет место скол острых вершин алмаза. Далее, вследствие упругой реакции забоя, притуплённый алмаз работает в режиме упругого оттеснения и скольжения по поверхности забоя, то есть механизм заполирования связан с механизмом разрушения упругой твердой горной породы, причем интенсивность процесса заполирования увеличивается при понижении нагрузки на породоразру-шающий инструмент коронок, и является функцией свойств горных пород, технологических параметров бурения.

В результате наблюдений за износом коронок и изменением механической скорости бурения также выявлено, что горные породы, при бурении в которых возникает заполирование алмазов, неоднородны по физико-механическим свойствам. Повышенный износ корпуса и матрицы коронок скважин свидетельствует о высокой, по отношению к ним, абразивности горных пород. В то же время заполирование алмазов указывает на малую абразив-ность разбуриваемых пород по отношению к алмазам. Общим для этих пород являются преобладание таких породоразрушающих минералов, как кварц, пирит, арсенопирит и т.п. При бурении по жильному кварциту заполирование наблюдалось через 20 см углубки [7,30].

Механизм прижога связан с переходом в пластическую стадию материала матрицы - ее размягчением. Размягчаясь, матрица теряет свои прочностные свойства; большая часть алмазов преждевременно выпадает. Для объяснения механизма работы алмазной коронки принята гипотеза разрушения горной породы в режиме «сухого» и «мокрого» трения [46]. Пусть - глубина приповерхностного слоя, нарушенного сетью микротрещин, по которым происходит его «смачивание», /г2 - высота выступания алмаза из алмазной коронки. Если Ь2<к}, имеет место нормальный износ коронки. Если кто наблюдается режим повышенного износа алмазной коронки.

Наиболее полно механизм прижога, его признаки и методы предупреждения исследованы и разработаны в работах [15, 19, 20, 46,71,]. Авторами уста-

новлены два этапа развития прижога алмазных коронок. Первый этап связан только с увеличением мощности. При этом на матрице наблюдаются щламовая корка и участки оплавления. Износ матрицы незначителен.

На втором этапе, характеризующемся знакопеременным изменением уровня мощности, матрица коронки изнашивается полностью.

В результате иследований установлено:

- интенсивность прижоговых процессов возрастает с увеличением уровня режимных параметров;

- механическая скорость в процессе прижога близка к нормальной;

- возможны ситуации, в которых при выключенном промывочном насосе не наблюдается прижога;

- оглавление матрицы коронки может произойти за 10-30с.

Механизм прижога объясняется тем, что при определенной механической скорости шлам не удаляется из под торца матрицы, что приводит к высоким температурам в зоне контакта коронки с забоем скважины [20, 22, 72, 73]. Так как разрушение горной породы продолжается, накапливаемый шлам спрессовывается. Образуется шламовая подушка, наличие которой способствует «сухому» трению. Разогретый шлам передает тепло матрице. Нагретая матрица начинает плавиться. Этот процесс связывается с условием объемного разрушения горной породы.

1.5 Выводы по главе 1. Задачи исследований 1. На работу алмазных коронок наиболее существенное влияние оказывают такие свойства горных пород, как их твердость, химическое сродство с алмазами и трещиноватость. С увеличением степени трещиноватости пород работоспособность коронок всех существующих типов снижается. Причем влияние трещиноватости пород на работоспособность алмазной коронки в очень твердых породах проявляется гораздо сильнее, чем

менее твердых, где более существенным фактором является химическое сродство с алмазами.

2. При бурении трещиноватых горных пород алмазными коронками с секторной матрицей из-за больших ударных нагрузок рекомендуется снижать осевую нагрузку на коронку на 20-30%, а частоту вращения - на 30-50%. В свою очередь, это приводит к снижению технико-экономических показателей бурения.

3. При бурении трещиноватых пород в колонковом снаряде формируются более крупные частицы шлама (от 0,005 до 0,01 м). Размер и количество образующегося шлама, первую очередь, зависят от внутреннего диаметра колонковой трубы, диаметра столбика керна и параметров режима бурения.

4. Существующие конструкции алмазных коронок не обеспечивают удаление шлама, образующегося в области короночного кольца на границе с матрицей, вследствие чего возникает самозаклинивание керна и прекращение циркуляции очистного агента. Частично данная проблема решена в коронке с вращающимся внутренним кольцом и радиальными промывочными каналами, выполненными в корпусе коронки.

5. Наиболее частыми видами износа матрицы секторных алмазных коронок при бурении трещиноватых горных пород являются скалывание секторов и образование трещин в матрице. Частичное уменьшение этих форм износа за счет увеличения толщины матрицы ведет к снижению механической скорости бурения и повышенным осевым нагрузкам.

6. При бурении трещиноватых пород эффективность работы алмазной коронки не целесообразно определять исходя из количества шлама, образующегося под торцом коронки, как и при бурении монолитных пород. Наличие на забое скважины трещин способствует перераспределению и удалению шлама. Основным критерием работоспособности алмазной коронки является прочность секторов матрицы.

7. При бурении монолитных твердых пород наиболее частыми видами износа коронок являются заполирование и, как следствие его ликвидации, прижог. Эффективность работы алмазной коронки целесообразно определять исходя из ее конструкции, количества шлама, образующегося под торцом коронки.

8. Механизм возникновения прижога частично объясняется самозаклиниванием керна в матричном кольце коронки и в корпусе коронки. Как правило, самозаклинивание керна связывается с созданием крупных частиц шлама, которые по мере их накопления перекрывают кольцевой зазор между керном и внутренней стенкой корпуса коронки, а вместе с ним и промывочные каналы в матрице, что вызывает нарушение циркуляции очистного агента и, соответственно, перегрев алмазного инструмента.

9. Заполирование и прижог, как формы аномального износа, связаны с технологией бурения и способом разрушения горной породы. При вращательном бурении механизм разрушения горной породы определяется, в первую очередь, частотой вращения и нагрузкой на породоразрушающий инструмент. В зависимости от этих параметров процесс разрушения может иметь характер поверхностного истирания, усталостного или объемного разрушения. Наряду с этим существует еще ряд факторов и параметров (например, число алмазов, участвующих в разрушении; величина углубки алмазов; объем межконтактного пространства пары «матрица-забой»), которое также определяют механизмы разрушения горной породы, заполирования и прижога .

10. Предлагаемая автором классификация алмазных коронок и видов их износа позволяет определить основные направления повышения износостойкости матрицы коронок: выполнение матрицы сплошной и выполнение промывочных каналов в в корпусе коронки, что позволит исключить скалывание секторов матрицы и осуществлять циркуляцию очистного агента через промывочные кналы, выполняемые в корпусе коронки.

Задачи исследований.

Исходя из выполненного анализа основными задачами дальнейших исследований является.

1. Выбор методики исследований.

2. Теоретические и экспериментальные исследования и выбор конструкции алмазной коронки для бурения твердых горных пород.

3. Исследование механизма удаления шлама с забоя скважины.

4. Расчет времени ликвидации заполирования и предупреждения при-жога алмазных коронок.

5. Разработка методических рекомендаций по технологии углубки скважины в твердых горных породах.

Заключение диссертации по теме «Технология и техника геологоразведочных работ», Ву Ван Донг

4.6 Выводы по главе 4

1. Для проведения экспериментальных исследований изготовлены шнековая колонковая труба, опытная и серийная алмазные коронки. Опытная коронка отличается от серийной наличием в корпусе конусных промывочных коналов и отсутствием промывочных каналов в матрице (сплошная матрица).

2. В результате исследований установлено, что шлам из-под торца матрицы удаляется в затрубное пространство под действием центробежных сил и поднимается по затрубному пространству на высоту И, которая больше высоты матрицы алмазной коронки.

3. При ликвидации заполирования заточкой коронки за счет бурения «всухую» шлам перекрывает промывочные каналы в матрице коронки, что в дальнейшем не позволяет восстановить циркуляцию очистного агента и продолжать процесс бурения; при наличии промывочных каналов в корпусе коронки циркуляция очистного агента восстанавливается.

4. При бурении твердых трещиноватых пород для опытной коронки характерен меньший разброс значений механической скорости бурения. Причем с увеличением частоты вращения снижается влияние механизма самозаклинивания керна на значения механической скорости бурения; так при частоте вращения 390 об/мин и нагрузке на коронку 1000 даН значения механической скорости бурения соответствуют диапазону от 7,7 до 11,9 м/ч. (при среднем значении механической скорости бурения 12,5 м/ч). При частоте вращения 710 об/мин и нагрузке на коронку 1000 даН значения механической скорости находятся в диапазоне от 13,8 до 17,2 м/ч (при среднем значении механической скорости бурения 15,67 м/ч).

5. Для серийной коронки, наоборот, с увеличением частоты вращения увеличивается ширина интервала значений механической скорости бурения. Так при частоте вращения 390 об/мин и нагрузке на коронку 1000 даН значения механической скорости бурения соответствуют диапазону от 4,4 до 9,5 м/ч., среднее значение механической скорости составило 7,3 м/ч. При частоте вращения 710 об/мин и нагрузке на коронку 1000 даН значения механической скорости находятся в диапазоне от 7,7 до 17,8 м/ч (при среднем значении механической скорости бурения 12,0 м/ч).

6. В результате исследований выявлен механизм увеличения проходки за рейс и механической скорости бурения при бурении опытными коронками. При бурении опытными коронками при самозаклинивании керна в колонковом наборе очистной агент продолжает циркулировать через дополнительные промывочные каналы, выполненные в корпусе коронки. В результате этого не наблюдается увеличения давления в нагнетательной линии промывочной системы, и нет необходимости выполнять разгрузку бурового снаряда. Режим работы коронки практически не меняется, обеспечивается стабильное охлаждение матрицы.

7. При бурении твердых малоабразивных пород опытными коронками циркуляция очистного агента восстанавливается после ликвидации заполирования заточкой коронки бурением «всухую». Расчетное время ликвидации заполирования соответствует опытному. При бурении серийными коронками циркуляция очистного агента не восстанавливается после ликвидации заполирования заточкой коронки бурением «всухую», из-за перекрытия промывочных каналов шламом.

8. Разработанные методические рекомендации для бурения твердых пород коронками с конусными промывочными каналами, выполненными в корпусе коронки и со сплошной матрицей, в основу которых положены откорректированные существующие рекомендации для серийных коронок, могут быть использованы в практике алмазного бурения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Наиболее существенное влияние на механизм износа алмазных коронок при бурении твердых горных пород оказывают такие свойства горных пород, как их трещиноватость и абразивность.

2. Наиболее частыми видами износа матрицы секторных алмазных коронок при бурении трещиноватых горных пород являются скалывание секторов и образование трещин в матрице, при бурении малоабразивных горных пород возникает заполирование алмазов.

3. При бурении трещиноватых пород в колонковом снаряде формируются более крупные частицы шлама: от 4 мм до 8 мм. В целом, размер и количество образующегося шлама, первую очередь, зависят от внутреннего диаметра колонковой трубы, диаметра столбика керна и параметров режима бурения.

4. Механизм возникновения прижога частично объясняется самозаклиниванием керна в матричном кольце коронки и в корпусе коронки. Как правило, самозаклинивание керна связывается с созданием крупных частиц шлама, которые по мере их накопления перекрывают кольцевой зазор между керном и внутренней стенкой корпуса коронки, а вместе с ним и промывочные каналы в матрице, что вызывает нарушение циркуляции очистного агента и, соответственно, перегрев алмазного инструмента.

5. Существующие конструкции алмазных коронок не обеспечивают эффективное удаление шлама , образующегося в области короночного кольца на границе с матрицей, вследствие чего возникает самозаклинивание керна и прекращение циркуляции очистного агента, а крупный шлам вторично переизмельчается под торцом матрицы .

6. Для повышения износостойкости и работоспособности алмазной коронки для бурения твердых горных пород целесообразно матрицу выполнять сплошной (без промывочных каналов), а промывочные каналы выполнять в форме конусных отверстий в корпусе коронки.

7. Для обеспечения эффективного удаления шлама и охлаждения сплошной матрицы коронки диаметр радиальных промывочных каналов, выполняемых в корпусе коронки, должен выбираться из условия = где г1 -толщина стенки корпуса коронки, а для исключения заклинивания в них частиц шлама, каналы должны бать конусными с расширением к наружной поверхности корпуса коронки.

8. Установленная зависимость времени ликвидации заполирования от конструктивных параметров коронки и параметров режима бурения позволяет выполнять заточку коронки на забое скважины без возникновения прижога.

9. При бурении трещиноватых горных пород опытными коронками ,в отличии от бурения серийными коронками, характерно незначительное колебание механической скорости относительно ее среднего значения, что объясняется исключением операции «расходки» бурового снаряда за счет беспрерывной циркуляцию очистного агента через промывочные каналы, выполненные в корпусе опытных коронок.

10. Предлагаемые методические рекомендации способствуют повышению износостойкости матрицы и механической скорости бурения за счет исключения операции «расходки» бурового снаряда при бурении трещиноватых горных пород и предупреждения заполирования при бурении малоабразивных пород.

11. Для дальнейшего развития технологии бурения твердых пород необходимо продолжить исследования механизма удаления шлама как из-под торца сплошной матрицы, так и через радиальные промывочные каналы в корпусе алмазной коронки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ву Ван Донг, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алмазосберегающая технология бурения/ Блинов Г. А., Васильев В. П., Глазов М. Г. и др. - Л.: Недра, 1989. - 184с.

2. Башкатов Д. П., Кудайкулов С. К. Исследование влияния режима промывки на процесс образования фасок на алмазных импрегнированных коронках // Применение синтетических алмазов в бурении: сб. науч. тр.- СПб.: ВИТР, 1992.-С. 81-85.

3. Блинов Г. А., Гореликов В. Г. Исследование влияния диаметра дополнительных промывочных каналов, выполняемых в корпусе алмазных коронок, на интенсивность теплофизического износа матрицы Породоразрушающий инструмент, армированный природными алмазами: сб. научн. тр. - Л.: ВИТР, 1989. - С. 80-84.

4. Богданов Р. К., Опольский, В. И., Бугаев А. А. и др. Исследование влияния формы профиля буровых коронок на эффективность разрушения горных пород //Породоразрушающий инструмент, армированный природными алмазами: сб. науч. тр. -Л.: ВИТР, 1989 - С. 89-96.

5. Богданов Р. К., Исонкин А. М., Лившиц В. Н. Гранулометрический состав шлама и его влияние на износ алмазного бурового инструмента. // Проблемы физико-химии и технологии дисперсных систем в бурении: Тез. докл. Межреспубликанской конф. Екатеринбург, 1994. - С. 5-7.

6. Боярских Г.А. Обоснование и выбор параметров и создание буровых коронок: автореферат дис.... к-та техн. наук. - Екатеринбург, 1997. -20с.

7. Быченков Е. И. Исследование износа алмазных импрегнированных коронок // Исследование и разработка методов и средств для реализации высокоэффективной ресурсосберегающей технологии геолого-разведочного бурения: сб. науч. тр. - Л.:, 1990. - С. 75-82.

8. Воздвиженский Б. И., Воробьев Г. А., Горшков Л. К. Повышение эффективности колонкового алмазного бурения. - М.: Недра, 1990. - 208 с.

9. Волков Л. С. Создание алмазного породоразрушающсго инструмента. //Породоразрушающий инструмент, армированный природными алмазами: сб. науч. тр. - Л.: ВИТР, 1989. - С. 52-63.

10. Васильев В.И., Каулин В.А., Зорин В.Н. Величина углубки породоразрушающего инструмента за 1 оборот как определяющий фактор разработки параметров режима высокоскоростного бурения. //Разработка и совершенствование технологии алмазного бурения в сложных горногеологических условиях: сб. науч. тр. - М.: ВПО «Союзгеотехника», 1983. -С.36-43.

11. Власюк В.И., Будюков Ю.Е, Горшков Л.К. и др. Новые технологии в создании и использовании алмазного породоразрушающего инструмента. -М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2002. -140 с.

12. Власюк В.И., Чихоткин В.Ф. Менеджмент производства алмазного породоразрушающего инструмента. - М.: МГГА, 200. - 59 с.

13. Воздвиженский Б.И., Володченко В.К., Воробьев Г.К. и др. Пути повышения эффективности колонкового алмазного бурения// Техн. и технол. геол. развед. работ; орг. производства. Обзор ВИЭМС, М., 1980. - 57 с.

14. Гинзбург И.М., Оношко Ю.А. Методы выбора конструктивных параметров алмазного породоразрушающего инструмента. // Техн. и технол. геол.-развед. работ; орг. производства. Обзор ВИЭМС, М.: 1983 - 53с.

15. Горшков Л.К., Медведев О.П. Рекомендации по технологии алмазного бурения с учетом действия температурного фактора. - М.: Мингео РСФСР,1983.-105 с

16. Гореликов В.Г., Ву Ван Донг. Анализ технологических особенностей алмазного бурения твердых горных пород. // Записки Горного института. -СПб, 2011, т. 189. -С. 179—181.

17. Гореликов В. Г. , Лыков Ю.В., Ву Ван Донг. Выбор параметров промывочной системы алмазных коронок для бурения твердых горных пород.// Горная механика и машиностроение. - Минск, 2012, № 2, -С. 52-55.

18. . Горшков Л.К., Гореликов В.Г., Нгуен Суан Тхао, Ву Ван Донг. Обеспечение экологической чистоты при бурении геологоразведочных скважин. // Экология и развитие общества. - СПб.: Манэб, 2011, №3-4. - С 75-78.

19. Горшков Л.К. Современная технология бурения геологоразведочных скважин. - Л.: ЛГИ, 1983. - 101с.

20. Горшков Л.К., Гореликов В.Г. Температурные режимы алмазного бурения. - М.: Недра, 1992. - 173с.

21. Евдокимов Ю. А., Колесников В. И., Теренин А. И. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. -М.: Недра, 1980. 150 с.

22. Жарков С.Н. Анализ температурного режима работы алмазных коронок при бурении глубоких скважин. // Разработка и совершенствование алмазного породоразрушающего инструмента: сб. науч. тр. - М.: ВПО «Союзгеотехника», 1989. - С31- 35.

23. Закора А. П. Буровые коронки с равноизносостойким профилем матрицы, оснащенной СА и СКАМ //Тез. докл. научи.- техн. конф. "Научные разработки - геологоразведчикам региона". -Днепропетровск: ДГИ, 1990.

24. Закора А. П., Богданов Р. К. Алгоритм расчета удельных нормальных нагрузок и их распределение по профилю матрицы импрегнированной коронки // Применение синтетических алмазов в бурении: сб. науч. тр. -Л.: ВИТР, 1991.3

25. Закора А. П., Чихоткин В. Ф. О регулировании износостойкости алмазной буровой коронки // Изв. вузов. Сер. "Геология и разведка". - М., 1996.-№5.-С. 134-135.

26. . Зимин Б. В., Бронникова Т. П., Коробков С. А. и др. Методические рекомендации по организации и технологии высокооборотного алмазного бурения. - Л.: ВИТР, 1990 - 66с.

27. Иванов О.В., Блинов Г.А.Обработка технологических данных алмазного бурения (Методические рекомендации). - Л.: ОНТИ ВИТР, 1977, 97с.

28. Ивженко А.Н. Пути повышения эффективности бурения трещиноватых пород // Синтетические алмазы и их применение в практике геологоразведочного бурения: сб. науч. тр. - Киев, ИСМ АН УССР, 1991. С -40-44.

29. Инструктивные указания по алмазному бурению геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые. / В.И. Васильев, Г.А. Блинов, П.П. Пономарев и др. - Л.: ВИТР, 1983, 216с.

30. Исаев М. И., Ширко Г. И., Быченков Е. И. и др. Исследование процесса работы алмазной коронки при бурении трещиноватых и перемежающихся по твердости пород. //Геология и разведка. -Л., 1971. - № 9. - С. 134-140.

31. Исонкин А. М., Богданов Р. К., Кебко В. П. Влияние интенсификации режимов бурения на свойства материала матрицы импрегнированных коронок. // Свердловского горного ин-та: сб. науч. тр. - Свердловск, 1989, -Вып. 12.-С. 39-43.

32. Исонкин А. М., Богданов Р. К. Влияние размера секторов коронки на показатели ее работоспособности // НТИС. Научно-технические достижения и передовой опыт в области геологии и разведки недр. - М.: МГП "Геоинформарк", 1992,-Вып. 11.-С. 45-48.

33. Исонкин А. М., Богданов Р. К., Чихоткин В. Ф. Влияние параметров режима бурения и прочностных характеристик алмазов на износ импрегнированных буровых коронок // Изв. вузов. Сер. "Геология и разведка". 1997, № I. - С. 14— 17.

34. Казика В. Ф. Разработка метода расчета импрегнированного слоя алмазного инструмента посредством понятия о единичной шаровой грануле: автореферат дис.... к-та техн. наук. - СПб, 1999г.

35. Казика В- Ф. Исследование процесса разрушения горных пород и удаления продуктов разрушения при вращательном бурении. //

Совершенствование технических средств ССР и повышение эффективности их внедрения: сб. науч. тр. -Л.: ВИТР, 1987. - С. 109-107.

36. Казика В. Ф. Один из аспектов расчета буровых коронок при проектировании. // Применение синтетических алмазов в бурении: сб. науч. тр.-Л.: ВИТР, 1991.-С. 38^7.

37. Казика В, Ф., Гореликов В. Г., Бакаржиев Ю. А. Исследования процесса бурения трещиноватых горных пород. - // Создание и внедрение породоразрушающего инструмента с синтетическими алмазами и сверхтвердыми материалами: сб. науч. тр. - Л.: 1987. - С 68-71.

38. . Кичигин А. Ф., Игнатьев С.И., Климов Ю. И. Алмазный породоразрушающий инструмент для разрушения крепких горных пород. -М.: «Недра», 1980.-253 с.

39. Козловский А.Е. Оптимизация процесса бурения (Структура и элементы управления). - СПб.: Изд-во СПб. картограф, фабрики ВСЕГЕИ, 2000. - 246с.

40. Козловский Е. А. Оптимизация процесса разведочного бурения. -М.: Недра, 1975.-231с.

41. Корнилов Н. И., Блинов Г. А. Курочкин П. Н. Технология бурения скважин алмазным инструментом при высоких скоростях вращения. - М.: Недра, 1978.- 153 с.

42. Кочкарев А. В., Башкатов Д. Н. Современное представление о механизме самозаклинивания керна. - М.: ВИЭМС, 1987. - 42 с.

43. Кочкарев А. Разработка колонковых снарядов и технологии бурения, направленных на увеличение углубки за рейс при бурении скважин с отбором керна в условиях его самозаклинивания: автореферат дис...к-та техн. наук. - М.: МГРИ, 1987.

44. Кудайкулов С.К. Самозаклинивание керна при бурении наклонных скважин в трещиноватых породах. //Избранные доклады. Материалы VIII международной конференции « Новые идеи науки о земле» -М., апрель 2005г.

45. Кудайкулов С.К. Алмазные буровые коронки высокой стойкости. Сб. IV Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природосберегающие технологии освоения недр» - М.: 2007. - С.51-53.

46. Лившиц В.И. Исследование работоспособности геологоразведочных коронок, импрегнированных синтетическими алмазами: автореферат дис.. .к-та техн. наук. - Киев. ИСМ, 1975.

47. Мпезо Мавамбо. Исследование влияния конструктивных параметров алмазной коронки на ее работоспособность. //Записки горного института. СПб.: 2002, т. 152. С- 133-134.

48. Насонов М.Ю., Гореликов В.Г., Ву Ван Донг. Анализ и выбор конструктивных параметров алмазных коронок //Вестник Кузбасского гос. тех. унив., 2012, №3. - С 36-39.

49. Опольский В. И., Богданов Р. К. Исследование закономерностей изменения формы промывочных каналов в алмазных буровых коронках. Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. // Межвуз. научн, темат. сб. Екатеринбург УГГА, -1996.-Вып. 19.-С. 90-95.

50. Опольский В. И., Богданов Р. К. Исследование и разработка алмазных буровых коронок с равноизносостойкой рабочей поверхностью // Сб. Бурение скважин в осложненных условиях / Докл. науч.-техн. конференц., посвященной 25-летию кафедры "Технология и техника геологоразведочных работ", -Донецк: ДОНГГУ, 1996. -С. 64-67.

51. Отраслевая методика по разработке технологии бурения на твердые полезные ископаемые. / В.И. Васильев, П.П. Пономарев, Г.А. Блинов и др. - Л.: ВИТР, 1984, 130с.

52. Привало К.И. Математические основы теории планирования эксперимента. Курск, 2001 - 198с.

53. Пономарев П. П. Алмазное бурение трещиноватых пород. - Л.: Недра, 1985. - 144с.

54. Романенко В.Н., Никитина Г.В. Основы исследовательской работы. СПб., 1995. - 138с.

55. Саушев A.B. Планирование эксперимента. СПб., 2001. -75 С.

56. Сахаров А. В. Анализ распределения мощности на забое скважины при бурении алмазными коронками. //Пород оразрушающий инструмент, армированный природными алмазами: сб. науч. тр. —Л.: ВИТР, 1989. - С. 3739.

57. Соловьев Н.В. Научные основы технологии алмазного бурения в сложных геологических условиях с применением ГЖС: автореферат дис. ... д-ра техн. наук. - М.: МГРИ, 1995. - 48с.

58. Спутник инженера-буровика. / И.С. Афанасьев, П.П. Пономарев, В.А. Каулин. - СПб.: ВИТР, 2003. - 640 с.

59. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. / И.С. Афанасьев, Г.А. Блинов, П.П. Пономарев и др. - СПб.: ООО «Недра», 2000. -712 с.

60. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин: в 3-х томах/ Е.А. Козловский. -М.: Недра, 1984.

61. Спивак А. И., Попов А. Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. М.: Недра, 1986,- 208с.

62. Сулакшин С. С. Бурение геологоразведочных скважин. М.: Недра", 1994.-432с.

63. Сыздыков А. X. Создание буровых коронок с синтетическими алмазами: автореферат дис.... к-та техн. наук. - ЛГИ. 1988. - 21с.

64. Технология и техника разведочного бурения / Ф.А. Шамшев. -СН. Тараканов, Б.Б.Кудряшов и др. М., Недра,1983. - 458с.

65. Уржумов А.И. Самозаклинование керна при бурении ССК-59 и его влияние на искривление скважины. //Повышение эффективности технологии и техники бурения скважин: сб. науч. Тр. - Алма-Ата: КазПТИ, 1988.-с. 30-35.

66. Хастингс Н., Пинкок Дж. Справочник по статистическим распределениям. -М.: Статистика, 1980. -95с.

67. Чихоткин В. Ф. Создание эффективного бурового алмазного инструмента на основе изучения процесса взаимодействия его с горной породой: автореферат дис.... к-татехн. наук-Дненропетровск, 1996. -32с.

68. Чихоткин В. Ф. Исследование техники и технологии бурения геологоразведочных скважин и разработка нового поколения алмазного породоразрушающего инструмента. М.: 1997.- 241с.

69. Чихоткин В. Ф., Богданов Р. К., Закора А. П. Исследование влияния конструктивных параметров торца коронки БИТ на эффективность разрушения горных пород при бурении // Бурение скважин в осложненных условиях: сб. науч. тр. - Донецк: ДОНГТУ, 1996. - С 95-97.

70. Чихоткин 3. Ф., Богданов Р. К., Закора А. П. Влияние конструктивных особенностей промывочного канала импрегнированной коронки на разрушение горных пород. // Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые: сб. науч. тр. - Екатеринбург УГТТА, 1996. - Вып. 19. - С. 68-78.

71. Шерстюк О.И. Исследование и разработка метода оперативного управления процессом бурения скважин в твердых породах автореферат дис. ...к-та тезн. наук.-JI.: ЛГИ ,1982.-23с.

72. Яковлев A.A., Козлов A.B. Математическое моделирование температурного поля в теле работающих алмазных коронок с различной формой матрицы. //Породоразрушающий инструмент, армированный природными алмазами: сб. науч. тр. - Л.: ВИТР, 1989. - С30-36.

73. Яковлев A.A., Козлов A.B. Моделирование и анализ температурного режима алмазного породоразрушающего инструмента// Тезисы докладов на 2-ом Международном симпозиуме по бурению скважин в осложненных условиях (4-9.06.92, СПб.). - СПб.: СПГГИ (ТУ), 1992, 35с.

74. Exploration drilling equipment. Mining. Mag. 1981, Feb.

75. Technologiczne aspekty zuzywenia sie diamentjw narzedziach wiertniczych/ Woicik Michal // Techn. poszuk. geol. Geosinoptikai geotermia. 1992, -31, №3 -c 25-31

76. Analiza z wykorzystaniem technikifilmowania. character ystycznych wlascwjsci prasy przewodu wiertniczego z koronka diamentowa/ /Ziela Antoni, Rzyczniak Miroslaw,Glut Barbara. //Zesz. nauk.Ag. // im Stanislawa Staszica Gor. 1992, -16. №1 -c 5-15.