Алмазные буровые коронки и расширители для геологоразведки

Статьи

Новости

Объявления

Классификатор компаний

Статья

Алмазные буровые коронки и расширители для геологоразведки

Статья компании ООО «АлмазМаркет»
19 января 2009

Категория:
Инструменты, техника, оборудование

В геологоразведочных изысканиях колонковое бурение проводят с целью получения из скважины образцов горных пород (кернов). Данный процесс позволяет изучить структуру и состав выбранной породы с целью определения залежей твердых и жидких полезных ископаемых в данной местности. Керн формируется на забое скважины в процессе ее углубления с помощью породоразрушающего инструмента, который разрушает горную породу лишь по кольцевому забою и оставляет в центре нетронутый целик породы (колонку). Отсюда специфическая особенность конструкции породоразрушающего инструмента для колонкового бурения состоит в том, что его вооружение располагается кольцеобразно вокруг свободного прохода для поступления керна. Задача получения достаточно полноценных образцов из скважины определяет дополнительные требования к породоразрушающему инструменту, который в этом случае должен обеспечивать не только эффективное разрушение породы на забое, но и хорошую сохранность керна при его формировании и поступлении в керноприемную трубу или грунтоноску.
Одна из наиболее важных характеристик колонкового породоразрушающего инструмента – коэффициент керноотбора, равный отношению диаметра керна к наружному диаметру инструмента.
Керны отбирают специальными колонковыми наборами (колонковыми снарядами) и грунтоносками различных типов. Простейший колонковый снаряд состоит из коронки, кернорвателя, колонковой трубы и переходника.
Для оснащения колонкового снаряда применяются алмазные буровые коронки: однослойные 01А3, 01А4, 02КС, 05КС и др., импрегнированные 02И3, 02И4 и ряд других марок, кроме того в настоящее время колонковый снаряд оснащается дополнительно алмазными расширителями типа РСА которые служат для поддержания заданного диаметра скважины и для стабилизации колонковой трубы в процессе бурения.
Буровая коронка представляет собой кольцо с присоединительной резьбой, у которого резцы (или алмазоносные сегменты) располагаются на нижнем торце и боковых поверхностях.
Для бурения в породах мягких и средней твердости по XII-балльной шкале буримости пород используют твердосплавные и алмазные однослойные коронки (или мелкоалмазные), для бурения более твердых и абразивных пород IX-XII категорий применяют импрегнированные коронки сильно насыщенные мелкими алмазными зернами.
В нефтяной и газовой промышленности колонковые снаряды принято называть колонковыми наборами, а породоразрушающий инструмент – бурильной головкой – в качестве которой и выступает алмазная буровая коронка.
Алмазная буровая коронка представляет собой кольцо с присоединительной резьбой, у которого резцы (или алмазоносные сегменты) располагаются на нижнем торце и боковых поверхностях, заготовкой для коронок является короночное кольцо, материалом для которого служит сталь марок 30, 35, 40 или Ст.4 и Ст.5. Наружный диаметр кольца В равен 74, 90, 109, 129 и 149 мм.
Из истории алмазного бурения известно, что первоначально (конец XIX в. и начало XX в.) для изготовления алмазных коронок применялись крупные алмазы массой от 0,1 до 0,4 г. Алмазы заправлялись высококвалифицированными мастерами-чеканщиками. С 30-х годов XX века начали выпускать алмазные коронки, у которых матрицы содержали множество более мелких алмазов. Такие коронки получили название «мелкоалмазных».
В настоящее время в основном применяют алмазные коронки двух типов – мелкоалмазные (или однослойные) и импрегнированные.
В мелкоалмазных коронках мелкие зерна алмазов (от 30 до 90 зерен/карат) располагаются только на рабочей поверхности – по торцу и внешней и внутренней калибрующим поверхностям. В прошлом применялись также многослойные алмазные коронки, у которых алмазы располагались в несколько слоев, но они более сложны в изготовлении и менее практичны в употреблении, чем однослойные. В настоящее время многослойные коронки изготавливают в очень ограниченном количестве.
Алмазные зерна укрепляют в матрице. Матрица может быть изготовлена методом литья или порошковой металлургии (наиболее распространенный сегодня метод) с предварительным прессованием порошковых исходных материалов (смесь порошкообразного карбида вольфрама и кобальта – ВК6, ВК8, ВК10, где индекс 6, …10 означает процентное содержание кобальта).
Однослойные алмазные коронки применяют в малоабразивных породах средней твердости VII-IX категорий по буримости. В породах более твердых (X-XII категорий) применяются импрегнированные алмазные коронки. Их отличительная особенность состоит в том, что вся алмазосодержащая матрица насыщена очень мелкими алмазами крупностью 120-150 и 140-210 зерен/карат.
Если мелкоалмазные коронки используются только частично и не доводятся до полного износа и выпадания алмазов, то импрегнированными коронками можно бурить до полного износа матрицы по высоте.