Разработка современных конструкций коронок, армированных алмазно-твердосплавными пластинами, и технологии их использования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.14, кандидат технических наук Третьяк, Александр Александрович

• Третьяк, Александр Александрович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Третьяк, Александр Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ КОРОНОК И ТЕХНОЛОГИЙ СООРУЖЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН

1.1 Анализ известных конструкций твердосплавных коронок для бурения горных пород средней и выше средней категории по буримости

1.2 Технологические рекомендации по применению коронок, армированных синтетическими алмазами

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ПО РАЗРАБОТКЕ КОНСТРУКЦИЙ КОРОНОК НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ БУРЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД СРЕДНЕЙ И ВЫШЕ СРЕДНЕЙ КАТЕГОРИИ ПО БУРИМОСТИ

2.1 Обоснование выбора рационального варианта резцов твердого сплава

2.2 Разработка конструкций коронок, армированных алмазно-твердосплавными пластинами

2.3 Разработка технологии крепления АТП на корпус коронки

2.4 Экспериментальные испытания коронок, армированных АТП, в лабораторных условиях

3. МЕТОД РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОРОНКИ АРМИРОВАННОЙ АТП

4. РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН КОРОНКАМИ, АРМИРОВАННЫМИ АТП

4.1 Влияние количества и качества промывочной жидкости на механическую скорость бурения

4.2 Влияние осевой нагрузки на механическую скорость бурения

4.3 Влияние частоты вращения коронки на механическую скорость бурения

4.4 Особенности износа АТП

4.5 Оптимизация процесса бурения горных пород коронками, армированными АТП

4.6 Разработка технологического регламента отработки коронок, армирован-

ных АТП

5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТРАБОТКИ КОРОНОК, АРМИРОВАННЫХ АТП

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

О

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка современных конструкций коронок, армированных алмазно-твердосплавными пластинами, и технологии их использования»

ВВЕДЕНИЕ

Основным средством поисков и разведки твердых полезных ископаемых является колонковое бурение, дающее возможность извлекать из земных недр образцы горных пород в виде кернов. Последние позволяют наиболее точно составлять геологический разрез, определять условия залегания и запасы полезного ископаемого. Разведочное, колонковое бурение в комплексе геологоразведочных работ является- ведущим как по объему и качеству геологической информации, так и по сумме ассигнований, выделяемых на их производство. Только по Министерству природных ресурсов ежегодно бурится с отбором керна около 25 млн. метров-скважин и затрачивается, примерно, 25% всех ассигнований на полевые геологоразведочные работы.

Поэтому дальнейшее повышение экономической эффективности геологоразведочных работ связано, прежде всего, с совершенствованием и широким применением прогрессивных способов'бурения, внедрением рациональной технологии колонкового бурения с использованием рационального поро-доразрушающего инструмента.

В России твердосплавными' коронками, выполняется 40% от объема геологоразведочного бурения. Твердосплавными коронками бурят осадочные, метаморфические и магматические породы с I по IX категорию по бу-римости с применением промывочных жидкостей или с продувкой сжатым воздухом. Относительно низкая стоимость твердосплавных коронок, возможность бурения скважин под любым углом к горизонту в разнообразных геологических условиях обусловили широкое применение твердосплавного бурения. Создание новых типов твердых и сверхтвердых сплавов в перспективе расширяет возможности твердосплавного способа, как самостоятельного, так и в комбинации с природными и синтетическими алмазами.

Бурение твердосплавными коронками малых диаметров (76 мм и менее) относится к прогрессивному способу. Как показывает практика, при переходе на бурение с коронок диаметром 93 мм на коронки диаметром 76 мм и меньше происходит качественный скачок, т.е. увеличивается ресурс коронок

и механическая скорость бурения в 2-3 раза, снижается стоимость сооружения 1 м скважин на 10 — 30%.

В настоящее время технология бурения скважин коронками диаметром более 164 мм практически не разработана, особенно по горным породам с изменяющейся категорией по буримости, а коронки диаметром 164-250 мм в заводских условиях не выпускаются.

К настоящему времени опубликовано огромное количество работ, посвященных конструированию и разработке технологии применения твердосплавных и армированных алмазно-твердосплавными пластинами (АТП) коронок. Наибольший вклад в решение этой проблемы внесли:

Г.В. Арцимович, Д.Н. Башкатов, Р.К. Богданов, Ю.Е. Будюков, Н.Н Буренков, B.C. Владиславлев, Б.И. Воздвиженский, С.А. Волков, В.И. Вла-сюк, В.Г. Володченко, JI.K. Горшков Л.Г. Грабчак, Р.Х. Гафиятуллин, А.П. Закора, A.M. Исонкин, В.П. Дверий, А.К. Калинин, В.Г. Кардыш, Е.А.^Коз-ловский, М.Г. Крапивин, Н.И. Куличихин, Б.Б. Кудряшов, М.А Комаров, Ю.Ф. Литкевич, В.Г. Михайлов, С.Г. Мирный, Б.В. Мурзаков, О.В. Ошкор-дин, А,И. Осецкий, А.Н. Попов, А,А. Погарский, В.М. Питерский, A.B. Панов, И .Я Раков, В.М. Ребрик, В.И. Спирин, А.И. Спиваков, С.С. Сулакшин, Н.В*. Соловьев, Н.И. Сысоев, B.C. Федоров, К.А. Чефранов, В.Ф. Чихоткин, Ф.А. Шамшев, Л.А. Шрейнер, P.M. Эйгелес, Е.Ф. Эпштейн, X. Рабиа, Я.Л. Кеннду, И.Л. Луммис, Р.Г. Бентсен.

Исследования в области изготовление и отработки технологии породоразру-шающего инструмента проводятся во многих странах. Традиционно работы ведутся в Швеции, России, США, Канаде. В последние десятилетия активно разрабатывается технология изготовления синтетического твердого сплава на Украине, в Китае и Германии. Сегодня геологоразведочные предприятия России покупают дорогостоящие и худшего качества коронки за рубежом, а коронки, армированные алмазно-твердосплавными пластинами (АТТТ) вообще никто серийно не выпускает. Поэтому актуальной является проблема разработки современных конструкций коронок и внедрение в производство технологий бурения скважин.

В данной работе мы попытались обобщить опыт и систематизировать результаты исследований по конструкции кольцевых коронок армированных твердосплавными резцами, а также предложить свои новые технические решения, особенно для бурения горных пород У1-1Х категории по буримости коронками диаметром от 112 мм до 225 мм.

Главной причиной не эффективного бурения с отбором керна в породах У1-1Х категорий по буримости является отсутствие на рынке породораз-рушающего инструмента коронок, способных эффективно разрушать горные породы.

Цель работы: улучшение технико-экономических показателей геологоразведочного бурения скважин за счет применения новой конструкции коронок, армированных АТП', разработка и внедрение в производство технологий-бурения скважин разработанными коронками.

Основные задачи исследования:

1. Анализ известных конструкций твердосплавных коронок, технологии бурения геологоразведочных скважин и выбор направления исследований.

2. Разработка конструкций коронок, имеющих алмазно-твердосплавное вооружение

3. Разработка технологии крепления АТП на корпус коронки.

4. Экспериментальные испытания коронок, армированных АТП, в лабораторных условиях.

5. Разработка методов расчета конструктивных параметров коронок, армированных АТП.

6. Разработка рациональной технологии бурения скважин коронками, армированными АТП

7. Оптимизация процесса бурения горных пород У1-1Х категории по буримости коронками, армированными АТП.

8. Экспериментальная проверка разработанной технологии бурения в производственных условиях

9. Разработка технологического регламента отработки коронок, армированных АТП.

Методы исследования поставленных задач имеют комплексный характер и включают анализ и обобщение известных конструкций твердосплавных коронок и технологий их отработки, теоретических, лабораторных и полевых материалов по данной проблеме, а также результатов собственных аналитических, лабораторных и производственных исследований с использованием современных установок, приборов и вычислительной техники. Для решения» данной проблемы нами используются собственные разработки в виде 6-ти патентов:БШ №2359103 МПК Е 21 В 10/48 "Кольцевая буровая коронка", заявлено 11.12.2007, опубликовано 20.06.2009г, патент на полезную модель RU №92900 МПК Е21В 10/46 "Стабилизирующее двухъярусное долото режущего типа," заявление 16.06.2008 г, опубликовано 10.04.20Юг, RU Патент № 2422613 МПК Е 21В 10/48 "Кольцевая буровая коронка" заявлено 10.12.2010г, опубликовано 27.07.2011г, RU№ - МПК Е 21В 10/48 "Кольцевая буровая коронка", заявлено 13.07.2010 г., Патент № 2435927 от 10.12.2011 г., Стабилизирующее двухъярусное долото режущего типа, заявка № 2010129126/03 от 13.07.2010, положительное решение от 15.09.2011г. Способ создания осевой, нагрузки на забой горизонтальных скважин и устройство для его осуществления, заявка №2010124483/03 от 15.06.2011г., положительное решение от 09.08.2011г.

Научая новизна работы состоит в следующем:

1. Получены аналитические зависимости, учитывающие взаимосвязь переднего угла установки АТП на корпусе коронки с технологическими параметрами и конкретной категорией горных пород.

2. Установлены зависимости износа АТП по высоте во времени в режиме резания - истирания, что позволило интенсифицировать процесс разрушения горных пород в пределах области усталостного разрушения.

3. Выявлены зависимости механической скорости бурения от конструктивных параметров коронок, армированных АТП, и параметров режима бурения ими.

Основные защищаемые положения:

1. Проектирования конструктивных параметров коронок нового типа, предназначенных для бурения горных пород У1-1Х категории по буримости необходимо осуществлять в соответствии с разработанной нами методикой, позволяющей сформировать последовательность обоснования и выбора их конструктивных параметров, а также установить взаимосвязь и влияние на эксплуатационные характеристики породоразрушающего инструмента.

2. Эффективность процесса разрушения горных пород целесообразно-оценивать на основе уточненных нами теоретических положений и полученных аналитических зависимостей учитывающих взаимосвязь технических и технологических параметров коронок, армированных АТП.

3. На основе полученных теоретических зависимостей и экспериментальных исследований установлены показатели и параметры характеризующие основные элементы рациональной технологии бурения горных пород с отбором керна, которые позволили прогнозировать технико-экономические показатели и оценивать эффективность коронок, армированных АТП.

Практическая значимость и реализация работы:

1. Разработан принцип создания коронок нового вида

2. Разработаны конструкции коронок, армированных АТП. Выполненные теоретические исследования позволили разработать методику расчета конструктивных параметров коронок, армированных АТП.

3. Разработана математическая модель трехфакторного процесса бурения коронками, армированными АТП, позволяющая оптимизировать режимные параметры по критерию максимальной механической скорости бурения

4. Разработана и внедрена в практику буровых работ рациональная технология бурения скважин, коронками, армированными АТП

5. Подготовлен технологический регламент для бурения скважин в условиях работы ОАО "Алроса".

6. Разработки по теме диссертации внедрены в ОАО "Алроса" Республика Саха-Якутия, (Мирнинская и Поморская ГРЭ), а также в учебном процессе кафедры "Бурения нефтегазовых скважин и геофизика" ЮРГТУ (НПИ) при изучении дисциплин: "Основы бурения", "Технология бурения нефтяных и газовых скважин ", и "Разработка нефтяных и газовых месторождений"

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на:

- IX Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», Москва 2010 г.

- 58, 59, 60 Научно-технических конференциях ППС и научных работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ), 2009, 2010, 2011 годы, Новочеркасск

- VI Международный научно-практической конференции "Проблемы, добычи газа и газового конденсата" г. Ставрополь, 2008 г.

- VIII Международной научно - практической конференции «Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования», 2009г., г. Новочеркасск

- X Международной научно - практической конференция «Методы и алгоритмы прикладной математики в техники, медицине и экономики», Новочеркасск, 2010г.

- X Международной конференции "Новые идеи в науках о земле", Москва, 2011г.

Публикации. Основные научные положения и результаты диссертационной работы отражены в 29 печатных работах, в том числе в 9 статьях (из которых 6 в изданиях рекомендованных ВАК РФ), 14 тезисах докладов и 6 патентах на изобретение, ссылки на которые даны по тексту.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, изложенных на 161 странице текста в ре-

9

дакторе MS Word, содержит 40 рисунков, 28 таблиц, 11 фотографий, список использованных источников из 103 наименований и трех приложений.

Диссертация является результатом производственных и научно-исследовательских работ, выполненных на кафедре "Бурение нефтегазовых скважин и геофизика" - Госконтракт № П 458 от 13.05.2010г., Госконтракт №2645 от 2.1212009 г. с министерством образования и науки РФ-и в ОАО "Алроса" - договор № 0507 от 05.07.2007г., договор № БН от 25.03.2008г., договор № 2005 от 25.07.2008г. Работа базируется на теоретических и практических исследованиях отечественных и зарубежных специалистов, а также, разработках выполненных лично автором.

Автор выражает благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору В.В. Попову за ценные советы и помощь при' подготовке диссертации. Автор считает своим долгом выразить признательность докторам технических наук профессорам -Д.Hl Башкатову, P.A. Гад-жумяну, Н.В. Соловьеву, Н.И-. Сысоеву, кандидатам технических наук Н.Н Буренкову, Ю.Ф. Литкевичу, Ю.М. Рыбальченко за советы и ценные замечания, а также сотрудникам кафедры "Бурение нефтегазовых скважин и геофизика" ЮРГТУ (НПИ) за оказанную поддержку и рекомендации при выполнении диссертационной работы.

Во введении поставлена цель исследования. В первой главе представлен анализ известных конструкций твердосплавных коронок и технологии сооружения геологоразведочных скважин. Во второй главе изложена методика исследований по разработке конструкций коронок, армированных АТП, для бурения горных пород средней и выше средней категории по буримости, описаны экспериментальные исследования в лабораторных условиях. В третьей главе приведена методика расчета конструктивных параметров буровых коронок, армированных АТП. В четвертой главе разработана технология бурения скважин коронками, армированными АТП, с внедрением в полевых условиях, предложен технологический регламент отработки коронок для условий ОАО

"Алроса". В пятой главе представлен расчет экономической эффективности

ю

отработки коронок, армированных АТП. В заключение сформулированы общие выводы и рекомендации по применению коронок, армированных АТП, для вращательного бурения горных У1-1Х категории по буримости.

1. АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ КОРОНОК И ТЕХНОЛОГИЙ СООРУЖЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН

1.1. Анализ известных конструкций твердосплавных коронок для бурения горных пород средней и выше средней категории по буримости.

Наиболее распространенным типом породоразрушающих инструментов, используемых для разрушения пород по кольцевой площади забоя, являются коронки, оснащенные резцом из твердого сплава. В настоящее время выпускается более 20 типов твердосплавных коронок, которые применяются для бурения горных пород. Следует отметить, что конструктивные особенности коронок увязаны со свойствами разбуриваемых пород. По этому признаку твердосплавные коронки подразделяются на три группы: для бурения мягких пород; для бурения малоабразивных пород средней твердости; для бурения абразивных пород средней твердости.

Характерный признак коронок для бурения мягких пород - наличие ребер на боковой поверхности, что обеспечивает максимальные зазоры между колонковой трубой и стенками скважины и хорошую очистку забоя скважины от шлама. За счет этого достигаются и лучшие показатели бурения в мягких пластичных и малосвязных породах. По конструктивному признаку эти коронки называются ребристыми.

В коронках для бурения малоабразивных пород средней крепости основное влияние на показатели бурения оказывают форма резца, его размеры и расположение по торцу коронки. Коронки этого типа называются резцовыми (тип СМ).

С учетом перечисленных выше признаков твердосплавные коронки подразделяются на следующие группы[1,2,3,4]:

о

ребристые коронки для бурения мягких пород - М5-М6;

резцовые коронки для бурения малоабразивных пород средней твердости (гладкостенные) - СМ4, СМ5, СМ6, СТ2.;

12

самозатачивающиеся коронки для бурения абразивных пород средней твердости (гладкостенные) - CAI, СА2, СА4, СА5, СА8; СА5 и СА6. По типу резцов и их расположению они подразделяются на микрорезцовые СА2, СА5, СА6, тонкопластинчатые CAI и комбинированные СА4, в которых содержаться элементы резцовых и самозатачивающихся коронок.

Основными конструктивными элементами коронок с резцами из твердых сплавов являются: расположение резцов в короночном кольце, величина их выхода, углы наклона и поворота, число резцов.

Принцип самозатачивания коронки заложен в конструктивное исполнение вставки резца твердого сплава. Режущая вставка состоит из опорной пластины из мягкой стали, к которой прикрепляются резцы твердого сплава с помощью оберточной пластины. Этот пакет пластин вставляется в паз корпуса коронки и пропаивается латунью. При бурении абразивных пород стальная пластинка, как более мягкая, изнашивается быстрее и обнажает твердосплавные резцы.

Подрезные резцы выставляют за боковую поверхность - больше за наружную и меньше — за внутреннюю. Для повышения эффективности работы основных резцов выход их над торцом делают на разную величину для того чтобы забой получился ступенчатой формы (принцип "подбойки" и "отбойки"), (рис 1.1). Располагают резцы с таким расчетом, чтобы полностью перекрывался торец короночного кольца одним двумя или двумя или тремя резцами, т.е. группой резцов. При ступенчатой расположении резцов порода разрушается более эффективно, так как образуются дополнительные плоскости обнажения породы[3].

Относительно оси вращения коронки резцы могут располагаться параллельно, наклонно и с поворотом на некоторый угол, что определяет угол резания Р, который может быть прямым ((3=90°), положительным (+(3>90°) и отрицательным (-(3<90°), а также значения переднего у„ и заднего у3 углов (рис. 1.2).

мимштитш

Р А

ІІ

у. л

і

Ьґ/ФІЇ

щ

и

м

ж

1

I

//

Рис. 1.1 Формы кольцевого забоя:

а - плоский,б - клиновой, в,г,д- одноступенчатый е,ж - многоступенчатый

Рис 1.2 Геометрические параметры резца: 1 - передняя грань, 2 - задняя грань, 3 - боковая грань, 4 - плоскость резания

Угол поворота "со" или ориентировка пластинчатых резцов также сказывается на эффективность работы имеющих значительную ширину часть из них могут быть повернуты на угол до 30°

Конструктивные элементы коронок показаны на рис.1.3: обычная (№1), с наклонными резцами (№2), с резцами клиновидной формы и комбинированными (№3), и со ступенчатым расположением резцов (№4)[3].

Наличие достаточно высокого уступа при ступенчатой форме забоя должны обеспечить большую эффективность работы коронки. Механическая скорость бурения коронки со ступенчатым расположением резцов в 1,9-2 раза превышает скорость бурения обычной коронкой.

Очевидно, использование всех благоприятных факторов — угла резания, формы врубовых резцов и ступенчатого их расположения позволяет создать более рациональные типы твердосплавных коронок. Число резцов подбирается в соответствии со свойствами пород и в зависимости от диаметра коронки, прочности бурового инструмента и самих резцов.

Промывочная система коронок в основном обеспечивается вырезами -промывочными каналами, которые симметрично располагаются по окружности коронки. Каналы в большинстве случаев выполняются в виде трапеции с высотой до 10 мм и большим основанием у торца коронки. Промывочные каналы бывают также прямоугольной формы. В гидравлическую систему коро-

нок входят и шламовые пазы, располагаемые симметрично вдоль наружной боковой поверхности короночного кольца. Форма пазов в плане - треугольная. Число и площадь промывочных каналов и шламовых пазов зависит от величины шламообразования, типа и диаметра коронки. Таким образом, элементы промывочной системы коронок - промывочные каналы, наружные и внутренние зазоры, шламовые пазы. Между промывочными каналами коронок находятся зубки, в которые ставятся резцы твердых сплавов. Выпуск резцов на боковые стороны необходим для создания кольцевых зазоров между керном и внутренней поверхностью коронки, а также между стенками скважины и колонковым набором. Зазор обеспечивает беспрепятственное поступление керна, циркуляцию промывочной жидкости и вынос шлама.

т уг ж

Рис. 1.3. Конструктивные элементы коронок: 1- короночное кольцо, 2- резцы различной геометрической формы

Особую трудность представляет бурение в перемежающихся породах У1-1Х категорий по буримости, в которых неудовлетворительно работают как твердосплавные, так в алмазные коронки Первые в этих условиях быстро выходят из строя при встрече с крепкими пропластками пород, при применении

вторых получена малая механическая скорость, особенно при буренки пород типа сланцев.

В то же время установлено[5,6,9,11] что при применении алмазного по-родоразрушающего инструмента в породах средней твердости также можно получить высокие результате. Для этого породоразрушающий инструмент, наряду с высокой износостойкостью режущих элементов, должен обладать положительными признаками твердосплавных коронок: сложной конфигурацией рабочей части, наличием развитой промывочной системы, значительным выступом алмазов и другими. Выполнение эти конструктивных элементов возможно при использовании алмазов крупных размеров, сопоставимых с размерами твердосплавных резцов.

С этой точка зрения большие возможности открываються при применение в качестве режущих элементов синтетически сверхтвердых материалов (СТМ) и синтетических алмазов (СА). Кроме увеличения производительности буровых работ и повышения их эффективности использование этих материалов позволит экономить дефицитное природное алмазное сырье и высвободить его значительную часть для бурения более твердых и абразивных пород. Для широкого внедрение синтетических алмазов необходимо решить ряд технических и технологических задач, ранее не встречавшихся.

Поэтому опыт создания и использования породоразрушающего инструмента, армированного синтетическими алмазами я сверхтвердым материалом, накопленный в отечественной и зарубежной практике, представляет несомненный интерес.

За рубежом в последнее 30 - лет в конструкциях породоразрушающего инструмента для бурения пород средней твердости природные алмазы заменяет синтетическими. При этом в качестве режущих элементов применяются как синтетические моно- и поликристаллы, так и композиционные материалы, главным образом состоящие из твердосплавных пластин толщиной 3,5-4 мм, покрытых слоем поликристаллических алмазов толщиной 0,5 — 1 мм.

Основными поставщиками искусственных алмазов для бурения являются фирмы General Electric (США) и De Beers (ЮАР).

Для бурения пород средней твердости выпускаются монокристаллические алмазы марки MB S , поликристаллические - марки Geoset и композиционные - Stratapax и S indite. Особо высокие результаты по сравнению с коронками, армированными; синтетическими алмазами, обеспечивают коронки, армированные поликристаллами марки Geoset и композиционным материа-: лом Stratapax в виде дисков диаметром 13 мм. Так, ресурс коронки с алмазами Geoset выше ресурса однослойных и импрегнированных коронок, армированных синтетическими алмазами соответственно; на 21 и 40%, а механическая скорость, на 68йи25%. Это*объясняется;тем,,что каждое зерно^толщиной 2,6 мм с размером стороны 4 мм, массой 0,3 кар состоит из большого количества; связанных между собой, мелких кристаллов; При взносе происходит обнажение острых кромок кристаллов, входящих.в состав .зёрна. Высокая' Эффективность применения Stratapax объясняется: тем;; что твердосплавная пластина; с алмазным покрытием сочетает лучшие свойства поликристаллических алмазов (высокую твердость,, износостойкость, прочность на сжатие) и твердого сплава (высокую прочность на- изгиб):; Композиционные материал» типа: Stratapax и Siadite представляет наибольший^ интерес для армирования породо-разрушавщего инструмента;для бурения пород средней твердости[10]. За последние годы освоено промышленное производство ряда сверхтвердых материалов. Созданием породоразрушающего инструмента с применением в качестве режущих элементов СТМ; занимаются, многие организации:. ИСМ АН Украины, ВИТР^ ФТУНИТП! "Тульское НЖИ," РГГРУ, СКБ НПО "Союзгео-техника" и др.

В настоящее время разработано несколько типов коронок, показавших удовлетворительные-результате на производственных испытаний. Однако по ряду причин они имеют ограниченное: применения. Трудности создания, эффективного породоразрушающего инструмента, армированного синтетически-

ми алмазами и сверхтвердым материалом, связаны с новизной решаемой задачи и специфичностью бурения перемежающихся пород средней твердости.

Синтетические сверхтвердые материалы изготавливают на основе нитрида бора(кубонит, эльбор, гексанит) и композиционных материалов (славутич, АТП или РДС).

Славутич - композиционный материал, состоящий из твердого сплава и зерен алмаза и обладавший высокой износостойкостью. Его большим преимуществом является возможность получения изделий практически любой формы в зависимости от конструкции инструмента. Крепление вставок в корпусе осуществляется путем пайки при температуре 900-1000°С.

В Институте сверхтвердых материалов. АН Украины созданы буровые коронки БС2 ж БСЗ с использованием славутича в вида резцов призматической формы на рабочем торце и цилиндрических вставок для подрезных элементов. Коронки диаметром 93 мм имеют восемь рабочих секторов, у коронки типа БС2 перекрытие забоя скважины осуществляется пятью элементами.

Во избежание сколов режущие элементы защищены спереди и сзади опорными пластинами. Промежутки между секторами образуют хорошо развитую промывочную систему, обеспечивающую возможность.использования растворов повышенной вязкости.

По результатам производственных испытаний коронок БС2 отмечено, что несмотря на увеличение их ресурса механическая скорость бурения меньше, чем при использовании твердосплавных коронок.

Ощутительными особенностями коронки БСЗ является меньшая площадь контакта рабочих элементов с породой: на рабочем торце коронки диаметром 93 мм размещено только 12 вставок и улучшена промывочная система. Перекрытие забоя осуществляется тремя вставками, расположенными поочередно в каждом секторе по две или одной (через сектор). Результаты испытаний показали, что при применении этих коронок по сравнению с твердосплавными механическая скорость бурения повышаются на 39-65%[13].

В ИСМ АН УССР, кроме указанных, с применением синтетических алмазов разработаны импрегнированные коронки для монолитных и слаботрещиноватых пород VI-X категорий - типа БС01, э для V-VIII категорий -типа БС02. Их отличительной особенностью является применение штабиков^ славутича, только в качестве подрезных элементов, а в объемном слое - синтетических алмазов марки - АСС.

Коронки имеют диаметры 36, 46, 59, 76 и 93-мм и выпускаются по ТУ 88 УССР ИСМ 725-80. Опыт эксплуатации показывает их эффективность при частоте вращения не менее 450-500 об/мин и осевой нагрузке на. 20-30% меньше, чем при использовании1 серийных коронок с природными алмазами^].

Кубический' нитрид бора (КНБ) получают обработкой нитрида бора в специальной камере при давлениях и температуре того же порядка, что и при синтезе алмазов. В зависимости от назначения имеется' возможность в процессе изготовления изменять физико-механические и эксплуатационные свойства материала в широких пределах.

С применением резцов из эльбора во ВНИИАШ разработаны коронки типа ЖР, а-в ВИТРе - типа КРК.

Коронка JIKP имеет семь секторов, в каждом из них размещены по три цилиндрических зерна эльбора-Р диаметром высотой около 4 мм. Выступа алмазов из тела матрицы нет. Косые промывочные каналы коронки способствуют свободному проходу промывочной жидкости.

Коронка КРК конструктивно выполнена более совершенной: С целью эффективного поражения забоя для увеличения удельного давления на породу угол наклона резцов к плоскости торца составляет 130°. Величина заданного выпуска резцов доведена до 1,5 мм. Для более надежного закрепления резцов их продольная ось обращена внутрь матрицы, при этом угол поворота в плоскости торца, между проекциями радиуса коронки и продольной оси, составляет 15°. Боковые поверхности секторов по наружному и внутреннему

диаметрам коронки армированы зернами природных алмазов.

Коронка КСАВ диаметром 59 мм имеет четыре сектора, в каждом из них по торцу установлено три резца с выпуском над матрицей, а продольная ось резцов параллельна оси коронки. В плане они размещены по схеме разностороннего треугольника, причем центральные резцы смещены в сторону сква-жинообразующих. В процессе испытаний отмечалось выкрашивание и сколы объемных резцов, в основном периферийных, а также сколы и отрывы секторов.

В ВИТРе также разработаны две конструкции коронок с использованием алмазов СВС-П: коронка типа РКС с целыми заготовками и типа 16АЗ СВ, 15АЗ СВ с алмазными зернами.

Коронки РКС имеют девять секторов: три с опережающими резцами и по три со скважино- и кернообразувщими резцами, причем скважино-образующие резцы по высоте расположены дальше от забоя, чем кернообра-зующие. Все резцы наклонены к плоскости резания и имеют выступ. Коронки РКС достаточно широко испытаны в различных геологических условиях, главным образом характерных для угольных месторождений.

В табл. 1.1 приведена классификация существующих типов коронок диаметром 76 мм для бурения пород средней твердости по применяемым материалам и основным конструктивным элементам. Особенностью коронок, предназначенных для работы в породах средней твердости является применение режущих элементов крупных размеров: заготовок синтетических сверхтвердых материалов или крупных фракций дробленых зерен. Большинство типов коронок имеет значительные (до 1,5 мм) выступы объемных резцов. Характерно большое сечение проходных каналов промывочной системы, в два-три раза больше, чем у мелкоалмазных коронок.

Таким образом, успешное освоение отечественной промышленностью синтеза различных марок СА и Ста позволило поставить вопрос о создании эффективных конструкций коронок для бурения пород средней твердости. Проведенный анализ позволил провести исследования величин отдельных

параметров коронок более узких пределах, ограниченных значениями, приведенными в табл. 1.1.

В настоящее время многие фирмы, специализирующиеся на выпуске коронок, пытаются наладить производство коронок которые эффективно бурили бы горные породы от І до IX категории включительно. Московский опытный завод буровой техники (ЗАО «МОЗБТ») выпускает коронки марки КТ диаметром от 93 мм. до 151 мм. Коронки типа КТ, оснащены пластинами твердого сплава типа ВК6 не могут эффективно бурить VII- VIII категорию горных пород.

Таблица 1.1 Параметры коронок

Тип коронки Режущие элементы Кол-во секторов Конструкционные особенности

объемные подрезные

материалы размеры материалы размеры

16АЗ СВ CBC-II 12-20 шт/кар СВС-П 12-20 шт/кар 24 Зубчатая форма сектора

I6A3 СВ CBC-II 8-12 шт/кар СВС-П 8-12 шт/кар 20 То же

БС2 Славутич 5x4x10 мм Славутич d=5, 8 Пластины для защиты

п=3мм славутича

ЛКР Эльбор-Р d=4 Эльбор-Р d=5, 7 Косые промывочные

Ь=4мм п=3мм каналы

КРК Эльбор-Р d=4 Природные 12-20шт/кар 6 Ступенчатая схема по-

Ь=4мм алмазы ражения забоя

КСК АС ПК d=3,5-4,2 АСПК d=3,5-4,2 6 Механическое соедине-

Ь=3,5-4,2мм Ь=2-3,5мм ние матрицы с корпусом,

выступ алмазов

КБСА АСПК d=3,5-4,2 АСПК 8-12 шт/кар 6 Элементы для защиты

1і=3,5-4,2мм матрицы от размыва,

выступ алмазов

КСАВ СВС-П d-3,5-4 СВС-П 8-12 шт/кар 6 Большое сечение про-

Ь=3,5-4мм мывочных каналов

РКС СВС-П d=3,5-4 ВС-П 8-12 шт/кар 9 Ступенчатая схема по-

Ь=3,5-4мм ражения забоя

ОАО «Терекалмаз» выпускает буровые коронки армированные синтетическими алмазами типа КС. Коронки этого типа предназначены для колонкового бурения геологоразведочных скважин в\ горных породах различной твердости и абразивности с категорией рт V до VII с пропластками до 15% VIII категории по буримости.

Александровский завод бурового оборудования выпускает коронки армированные сплавом ВК-8 формы 16050, гост 25405-90. Диаметр выпускаемых коронок изменяется от 76 мм до 380 мм. Коронки предназначены для, бурения мягких и средних пород. В случае, если в разрезе' встречаются про-пластки пород VIII категории и выше - коронки выходят из строя.

Фирма «Атлас Копко» производит для бурения по породам средней; твердости следующие коронки:

- Поликристаллические алмазные композитные коронки (ПАК). ПАК коронки как альтернатива КВ: (карбидвольфрамовым) < твердосплавным, и7 однослойным алмазным коронкам ^применяются при бур ении несвязных горных пород и пород средней твердости. Коронки разрушают горную породу скорее резанием; чем истиранием.

- Коронки Трипакс. Коронки с паянными кубическими или трехгранными' вставками из-;поликристаллического: алмазного композита (ПАК), заделанными. в матрицу. Рекомендуются • для бурения торных пород средней, категории по буримости. Эти коронки специально предназначены' для бурения с получением высококачественного керна при скорости проходки в три раза превышающей скорость проходки при обычных однослойных алмазных ког ронках '

- Карбидвольфрамовые (КВ) коронки. Используются, как правило, при колонковом бурении по породам средней категории по буримости. Фирма производит карбидвольфрамовые коронки трех различных типов: КВ: коронки с восьмиугольными вставками, КВ коронки; с пластинчатыми вставками, КОРБОРИТ коронки.

- КВ коронки с восьмиугольными вставками. Эти коронки армированы восьмиугольными вставками из карбид вольфрама, закрепленными под углом 10° для образования режущих кромок. Используется карбид вольфрама специально разработанной марки, обеспечивающий высокое сопротивление износу при вращательном бурении. КВ вставки могут быть перепаяны.

- КВ коронки с пластинчатыми вставками. Эти коронки обычно используются при бурении несвязных горных пород в сочетании с оборудованием фирмы «Атлас Копко» - колонковыми трубами типа Геобор, Т6 и Т68. Пластинчатые вставки установлены таким образом, что обломки выбуренной породы (шлам) удаляются наружу, при этом улучшается выход керна и уменьшается возможность его заклинивания.

Обзор отечественных и зарубежных конструкций твердосплавных коронок ДЛЯ1 бурения горных пород средней и выше средней категории по бу-римости позволил установить следующее:

1. При бурении в породах средней и выше средней категории по бу-римости наиболее эффективным материалом для армирования породоразру-шающих инструментов становятся сверхтвердые материалы и синтетические алмазы.

2. Выпускаемые в настоящее время твердосплавные коронки для бурения горных пород У1-УШ категории по буримости по своему качеству не высокого уровня , так как проходка на коронку не превышает 30 м, а механическая скорость 6-7 м/ч.

3. Коронки, предназначены для бурения горных пород УШ-1Х категории по буримости не соответствует техническим характеристикам и не в состоянии эффективно работать, (механическая скорость : 4-5м/ч, проходка на коронку 3-4 м)[3,4]

4. Заводы бурового оборудования практически не выпускают твердосплавные коронки диаметром более 151мм.

5. В настоящее время разработано несколько типов коронок, показывающих удовлетворительные результаты на производственных испытани-

ях. Однако по ряду причин они имеют ограниченное применение. Трудности создания эффективного породоразрушающего инструмента, армированного синтетическими алмазами и сверхтвердыми материалом, связаны с новизной решаемой задачи и специфичностью бурения перемежающихся пород средней и выше средней твердости.

Учитывая вышеизложенное нами предложены коронки, армированными АТП диаметром от 112 мм до 225мм и разработана оптимальная технология бурения горных пород отУ1 до IX категории по буримости. Считаем, что со временем, по мере усовершенствования конструкций и технологий бурения скважин, коронки типа СА, СМ и СТ будут полностью заменены на коронки, армированные синтетическими алмазами.

1.2 Технологические рекомендации по применению коронок, армированных синтетическими алмазами.

Основные показатели бурения скважин (механическая скорость и износостойкость коронок) определяются параметрами режима бурения: частотой вращения, осевой^ нагрузкой, количеством и качеством промывочной жидкости. При этом важное значение для повышения-эффективности буровых работ имеют не столько каждый из параметров в отдельности, сколько их совместное влияние.

При практических расчетах осевой нагрузки пользуются удельным значением осевой нагрузки, приходящейся на один резец для коронок резцового типа или на одну вставку для самозатачивающихся коронок.

Расчет осевой нагрузки (даН) на твердосплавную коронку проводится по формуле[14]:

Р = РуДш, (1.1)

где Руд - удельная осевая нагрузка, даН; т - число основных резцов или вставок в коронке.

В табл. 1.2 приведены рекомендуемые значения удельной осевой нагрузки.^]

Таблица 1.2 Удельная осевая нагрузка для твердосплавных коронок

Тип Удельная осевая нагрузка, даН, при категории пород по буримости

коронки VI VII УШ-1Х

СМ 80-100 100-120 -

СА 120-140 140-160 160-180

225АТП 160-180 180-200 200-220

Частота вращения бурового снаряда существенно влияет на показатели работы твердосплавных коронок. Эта зависимость также имеет вид параболы. Рост частоты вращения повышает механическую скорость до определенного максимума, затем наблюдается снижение скорости бурения, которое, очевидно, связано с износом коронок. Максимум механической скорости бурения для каждого диаметра коронки соответствует различной частоте вращения. За критерий выбора оптимальной частоты вращения коронки принимается окружная скорость коронки, равная 1,4-1,5 м/с.

Необходимая частота вращения (об/мин) рассчитывается по известной формуле [14]

п = 60 Уокр/лДр, (1.2)

где Уокр - окружная скорость коронки, м/с; - средний диаметр коронки, м,

Цр^О^+ОД/г (1.3)

где Оь наружный и внутренний диаметры коронки, м.

Малые значения частот вращения берутся для больших диаметров, а большие значения - для малых диаметров.

При бурении скважин самозатачивающимися коронками, частота вращения коронок приближается к значениям, близким для алмазного бурения. При бурении трещиноватых пород частота вращения коронок снижается на 25 %. При бурении горных пород УТ-Х1 категории по буримости частота вращения выбирается с таким расчетом, чтобы наружная скорость твердосплавной коронки не превышала 0,6-1,5 м/с; при этом предельные частоты вращения не должны превышать следующих значений[14]:

Наружный диаметр коронок, мм....... 93 114 132 151 164 184 225

Предельное значение частоты

вращения, об/мин, не более 500 400 350 300 300 300 200

Указанные значения должны уменьшаться при бурении мягких пород с пропластками более твердых или с включениями валунов и галечников.

Расход промывочной жидкости должен обеспечивать вынос частиц разрушенной породы на поверхность. Он будет определяться скоростью подъема восходящего потока жидкости, которая зависит от размера частиц, их плотности и зазора между стенками скважины и бурильными трубами. При промывке водой скорость восходящего потока должна быть не менее 0,25 м/с, а при бурении с глинистым раствором ее снижают до 0,2 м/с. Тогда расход промывочной жидкости (м3/с) определяется по формуле[14]:

6 = FVBa, (1.4)

где F - площадь затрубного пространства, м ; Van — скорость восходящего потока, м/с.

Однако часто расход промывочной жидкости находят из рекомендуемого расхода в л/мин на 1 см диаметра коронки по формуле[14]:

0 = KDj; м3/с, (1.5)

где К - удельный расход на 1 см диаметра коронки, л/мин; D] - наружный диаметр коронки, см.

Величина К определяется опытным путем и приведена в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Удельный расход промывочной жидкости

Конструкции Категория пород по буримости

коронок VI VII-IX

Резцовые 12 6-8

Самозатачивающиеся 12 6-8

112 АТП 11 9-10

255 АТП 11 10-11

Вид очистного агента выбирается в зависимости от устойчивости горных пород. В устойчивых породах VI-VIII категорий по буримости применяют воду, а

в условиях затрудненного водоснабжения - воздух, использование которого дает существенный прирост технико-экономических показателей бурения.

В интервалах неустойчивых пород целесообразно применять глинистый раствор, а в особо осложненных условиях его обрабатывают химическими реагентами с целью регулирования структурно-механических параметров.

Для успешного проведения процесса бурения необходимо пользоваться технологическими приемами, отработанными практикой.

Переход с большого диаметра на меньший, во избежание, искривления скважины, производится с помощью компоновки из колонковой трубы с коронкой меньшего диаметра и колонковой трубы предыдущего большего диаметра, соединенных специальным двойным переходником. Уступ прорабатывается специальным коническим фрезером.

Заклинивание керна в мягких породах 1-1У категорий по буримости' осуществляют притиркой керна к коронке бурением 3-6 см без промывки. Перед подъемом керна в бурильную колонну сбрасывают шаровой клапан, перекрывающий отверстие переходника и предупреждающий выдавливание керна столбом жидкости в трубах при подъеме.

При» бурении пород средней твердости для срыва керна применяют кернорвательное устройство или осуществляют заклинивание керна специальным материалом в виде дробленого кварца, обрезков алюминиевой проволоки и пр.

При бурении в трещиноватых или хрупких породах следует избегать расхаживания снаряда для предупреждения самозаклинивания и последующего истирания керна.

Оценивая конструктивные и технологические характеристики твердосплавных коронок в целом необходимо отметить, что до настоящего времени не производится выпуск коронок, способных бурить одинаково успешно горные породы с I по IX включительно по шкале буримости. Особенно остро

стоит вопрос бурения горных пород УШ-1Х категории по буримости. В на-

27

стоящее время на рынке породоразрущающего инструмента практически отсутствуют коронки диаметром 164-225мм. Все это позволяет поставить остро

1

вопрос об их проектировании и изготовлении.

Наибольшее влияние на механическую скорость на всех стадиях износа имеет частота вращения и осевая нагрузка, причем соотношение влияния факторов1 меняется по мере взноса резцов. У новой коронки большее влияете на механическую скорость оказывает частота вращения, у наполовину отработанной коронки влияние частоты вращения и осевой нагрузки выравнивается и для сильно затупленного инструмента (в конце отработки) наибольшее влияние оказывает осевая нагрузка.

По мере снижения механической скорости у изношенной коронки ее зависимость от расхода промывочной жидкости снижается, т.е. при низком, значении Умеч достаточно минимального количества жидкости (60 л/мин) для нормальной очистки забоя от шлама. В то же время при снижении« Умех и образовании площадок притупления требуется повышение осевой нагрузки для внедрения затупленных резцов в породу, значение коэффициента при Х2 в конце отработки заметно выше остальных коэффициентов.

В табл. 1.4 приведены рекомендуемые параметры режима бурения в зависимости от диаметров коронок. Для конкретных условий рациональные режимы бурения должен устанавливаться инженерно-техническими работниками экспедиций с учетом данных и рекомендаций по их изменению по. мере износа коронок.

В процессе опытных работ отмечено преждевременное выкрашивание и скалывание алмазных резцов при резком нагружении коронки при приведенных значениях осевой нагрузки и частоты вращения. Поэтому для повышения работоспособности коронок большое влияние имеет режим их приработки.

Как известно, приработку коронок в* начале каждого рейса рекомендуется проводить для всех типов коронок, однако для коронок, армированных АТП правильный режим приработки играет особую роль. Для нормальной работы коронки режим приработки должен производиться при осе-

28

вой нагрузке 200-500 ДАН, частоте вращения 100-150 об/мин. После работы при этом режиме в течение 5-10 мин осевую нагрузку и частоту вращения постепенно увеличивают до рациональных значения и производят процесс бурения. Литологический состав пород оказывает решающее влияние на эффективность работы коронок и является основным фактором применения нескольких типов коронок для одного геологического разреза.

Таблица 1.4 Рекомендуемые режимы бурения

Глубина бурения Параметры режима бурения при диаметре коронки, мм

76 93 112

П, об/мин Рос даН л/мин п, об/мин Рос даН л/мин п, об/мин Рос даН л/мин

0-500 300400 6001000 60100 250350 8001200 80-120 200300 10001400 100120

500-1000 250350 8001200 60100 200300 10001400 80-120 150250 12001600 100120

1000-1500 200300 10001400 60100 150250 12001600 80-120 100200 14001800 100120

Оценивая в целом известную технологию бурения скважин коронками, армированными синтетическими алмазами необходимо отметить:

1. Выдать конкретные рекомендации по технологии бурения коронками, армированными синтетическими алмазами, без знания условий бурения и геологического разреза невозможно.

2. В настоящее время технология бурения горных пород средней и выше средней категории по буримости (У1-1Х) коронками, армированными синтетическими алмазами, практически не разработана, особенно для бурения скважин диаметром 164-225мм.

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ПО РАЗРАБОТКЕ КОНСТРУКЦИЙ КОРОНОК НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ БУРЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД СРЕДНЕЙ И ВЫШЕ СРЕДНЕЙ КАТЕГОРИИ ПО БУРИМОСТИ.

2.1. Обоснование выбора рационального варианта резцов

Заключение диссертации по теме «Технология и техника геологоразведочных работ», Третьяк, Александр Александрович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Выполненные экспериментальные и теоретические исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Обобщен опыт и систематизированы результаты исследований по конструкции и технологии применения кольцевых коронок, армированных твердосплавными резцами.

2. Эффективность работы коронок, армированных АТП, оценивалась по следующим критериям: изменению механической скорости, изменению проходки, величине износа по высоте во времени

3. Выполненные экспериментально-лабораторные и полевых исследований, позволили создать на основе 6 изобретений оптимальные конструкции коронок с учетом количества АТП в каждой коронке, возможности их замены, расположения АТП, конфигурации промывочных окон.

4. В результате расчёта по программе КОКС8 рабочих геометрических параметров коронок, армированных АТП, было установлено, что оптимальными являются следующие углы: основной, центральный резец АТП необходимо устанавливать на коронке под отрицательным углом 20° и углом поворота в плоскости торца, между проекциями радиуса коронки и продольной оси, равным 0°; кернообразующий и скважинообразующий АТП необходимо устанавливать с передним отрицательным углом 15° и углом поворота в плоскости торца, между проекциями радиуса коронки и продольной оси, равным 15°

5. Разработана Зх факторная математическая модель оптимизации процесса бурения коронками, армированными АТП, которая позволила оптимизировать режимные параметры бурения скважин по критерию максимальной механической скорости бурении.

6. Разработанные модели коронок, обладающие абсолютной новизной, позволили достичь механической скорости бурения 11м/час, при средней категории по буримости; VIII, при этом проходка на коронку составила порядка, 150 м без замены ATI1.

7. Внедрение породоразрушающего инструмента,, армированного АТП, позволило увеличения наработки на коронку в 50 и более раз, при; этомшзно-состойкость в 65-85 раз превышает износостойкость коронок,; армированных вольфрамокобальтовым сплавом:

8. Установлено, что увеличение интенсивности промывки со 100 до 200 л/мин. вызывает повышение механической скорости .бурения?, горных пород коронками;.армированными ATI I b 1,6 раз, повышение плотности промывоч

3 ' * ной. жидкости с 1,2'до -1,3 г/см вызывает снижение механической скорости бурения в 1,2 раза, . а увеличение вязкости- с 22 до 40с. способствует снижению механической скорости бурения: в 1,4 раза; увеличение осевой; нагрузки с 30 до 3 9' кМ приводит к росту механическою скорости бурения в 1,3 раза, увеличение частоты вращения коронки в интервале 200-300 об/мин.приводит к росту механической скорости бурения; в 1,6 раза, увеличение количества АТП на коронке с 6 до 10 способствует увеличению механической; скорости бурения в 1,2 раза. . .

9: Внедрение. коронок, армированных съемными АТП, позволяет достичь производительности бурения на станок в месяц до 800м. ' ;

10. Разработана режимно - технологическая карта, регламентирующая подбор режимных параметров бурения коронками, армированными АТП, в конкретных геолого-технических условиях.

11. Экономический эффект от внедрения одной; коронки;.армированной съемными АТП, составил 90,3 тыс. руб.

12. Выполненные исследования позволили приступить, к мелкосерийному производству коронок, армированных АТП, способных успешно бурить горные породы с VI по IX категорию по буримости.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Третьяк, Александр Александрович, 2011 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Соловьёв Н.В., Кривошеев В.В., Башкатов Д.И. и др. Бурение разведочных скважин. -М.; «Высшая школа», 2007. — 904 с.

2 Калинин А.Г., Ошкордин О.В., Питерский В.М., Соловьёв Н.В. Разведочное бурение. - М:, «Недра», 2000. — 748 с.

3 Сулакшин С.С. Практическое руководство по геологоразведочному бурению -М.; «Недра», 1978, - 333 с.

4 Сулакшин С.С. Бурение геологоразведочных скважин. — М.; «Недра», 1994.-432 с.

5 Анализ работоспособности коронок КС — 76С, армированных синтетическими алмазами / Чепурной Г.П., Романько К.Л., Бадах Н.В., Кирсанов В.А. — Экспресс-информация ВИЭМС, сер. Техн. и технол. геол.-развед. работ; орг. Пр-ва. -М., 1981, вып. 24.

6 Вовчановский И.Ф. /Породоразрушающий инструмент на основе Славутича для бурения глубоких скважин. Киев, Наукова думка, 1979.

7 Зубчатые коронки с синтетическими алмазами / Илларионова Т.М., Оношко Ю.А., Шадрин И.А., Хажуев В.Ш. - Разведками охрана недр. - М.: Недра, 1981.№ 3.

8 Инструктивные указания по алмазному бурению геологоразведочных скважин на/гвёрдые полезные ископаемые. - Л., ВИТР, 1983.

9 Исаев М.И. Технический прогресс и новые достижения в колонковом бурении. -М'.: Недра, 1976.

10 Кардыш В.Г., Мурзаков Б.В., Окмянский A.C. /Применение искусственных алмазов при бурении скважин за рубежом. Обзор. ВИЭМС, сер. Техн. и технол. геол.-развед. Работ; орг. пр-ва. -М., 1982.

11 Марамзин A.B., Блинов Г.А. Алмазное бурение на твёрдые полезные ископаемые. - Л.: Недра, 1977.

12 Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин / Корнилов Н.И., Травкин B.C., Берестень Л.К., Коган Д.И. Справочник. - М.: Недра, 1979.

13 Работоспособность буровых коронок, армированных АСПК / Бере-стень JI.K., Кирсанов В.А. и др. — Синтетические алмазы. Киев, Наукова думка, 1978, вып.З.

14 Башлык С.М., Забичайло-Г.Т. Бурение скважин — М.; «Недра», 1990, -477 с.

15 DPI Technology Driven Solutions.- Oil & Gas Journal, 2002, February 25. -Р/ 7816 Lummus J.L. Drilling Optimization. - Journal Petrol. Technol, 1970, November 22.-P. 1379-1388

17 Kennedi J.L. Computer drilling system can provide optimization, rig control.- Oil & Gas J., 1971, may 10

18 Инструкция по эксплуатации породоразрушающих инструментов, оснащённых^ природными, синтетическими алмазами, композиционными алмазосодержащими материалами. РД 39-0148052-526-86/ М.Г. Абрамсон, Н.И." Козырев, А.Б. Михальчук и-др. - М.: ВНИИБТ, 1987

19 Е.С. Евстигнеев, Ю.А. Пешалов. Совершенствование конструкций породоразрушающих инструментов для бурения скважин за рубежом.

20 Башкатов Д.Н. Оптимизация процесса бурения. Н.Новгород, 2007.

21 Башкатов Д.Н. Планирование эксперимента в разведочном бурении М., Недра, 1985.

22 Шнейдер JT.A., Петров О.П., Якушев В.П. и др. Механические и-абразивные свойства горных пород - М.; Гостоптехиздат, 1958. — 274 с.

23 Барон Л.И., Глатман Л.Б. Износ инструмента при резании горных пород. -М.: Недра, 1969.-188 с.

24 Воздвиженский Б.Н., Голубинцев О.Н., Новожилов A.A. Разведочное бурение - М.; «Недра», 1979 - 510 с.

25 Владиславлев B.C. Разрушение горных пород при бурении скважин. -М.: Гостоптехиздат, 1958.-241 с.

26 Крапивин М.Г., Раков И.Я., Сысоев Н.И. Горные инструменты. -3-е изд., перераб. И доп. -М.: Недра, 1990.-256 с.

153

27 Сысоев Н.И., Буренков Н.Н„ Раков И.Я., Мирный С.Г. Научные основы выбора параметров высокоэффективных режущих инструментов горных машин. — ж. «Горное оборудование и электромеханика», 2007 г., № 10, с. 13-20.

28 Разрушение горных пород проходческими комбайнами. Том 1. Научно-методические - основы. Разрушение резцовым- инструментом. Барон Л.И., Глатман Л.Б., Губенков E.K. М.: «Наука», 1968 г., с. 216.

29 Сысоев Н.И. Методы.повышения прочности и долговечности режущих инструментов очистных и проходческих машин: Дис. Д-ра техн.наук. Новочеркасск: НПИ, 1992, -464 с.

30 Основы теории функционирования бурильных машин вращательного действия: учеб. пособие/ Сысоев Н.И., Мирный С.Г.; Юж.-Рос.гос. тех. унт (НПИ).-Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006.- 104 с.

31 Буренков H.H. Вероятностный метод расчёта износостойкости инструментов горных машин при резании пород. Горный информационно-аналитический бюллетень, № 2, 2004 г., с. 254-256.

32 Буренков H.H. Метод расчёта геоетрических параметров * буровых резцов со сложной формой режущей части// Известия высших учебных завег дений. Сев.- Кав. регион. Технические науки. 1995.№ 1-2.с. 86-89: '

33.Сысоев Н.И., Буренков-Н.Н., Морозов Н.С. Метод расчёта конструктивных параметров дифференциального долота режущего типа /Известия высших учебных заведений. Сев.-Кав. регион. Технические науки. 2009; № 3 с 71-75.

34 Борисов К.И. Динамика работы резцов, в процессе разрушения горных пород инструментами режуще-сколывающего действия типа РДС/Известия Томского политехнического университета. 2010, т. 317, № 1 с -161-164.

35 Башкатов Д.Н. Обоснование угла установки резцов в долотах лопа-

j

стного типа. НТЖ Инженер-нефтяник, 2010. № 3, с-21 -24.

36 Фёдоров B.C. Проектирование режимов бурения. — М.: Гостоптехиз-дат, 1958.

37 Алексеев Ю.Ф. Использование данных по механическим и абразивным свойствам горных пород при бурении скважин.- М.:Недра, 1968.

38 Рабиа X. Технология бурения нефтяных скважин: Пер. с англ. — М.: Недра, 1989.-413 с.

39. Эпштейн Е.Ф. Теория бурения-резания горных пород.- М,: ГОНТИ, 1939.- 179 с.

40 Медведев И.Ф. Режимы бурения и выбор буровых машин. М.; «Недра», 1986, с. -220.

41 Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Б.В. Грановский. Планирование эксперимента при поиске оптиальных решений - М.: Наука, 1988.

42 Д.Н. Башкатов. Оптимизация процесса бурения. - Н. Новгород,

2006.

43 Р.А.Ганджумян. Математическая статика разведочного бурения. — М.: Недра, 1986.

44 В.И.Игнатов. Организация и проведение экспериментов в бурении. — М.: Недра, 1978.

45 Е.А.Козловский. Стратегия оптимизации процесса разведочного бурения. -М.: Н. Техническое геологическое общество, 1991.

46 В.И.Налимов. Теория эксперимента. - М.: Наука, 1981.

47 A.A. Пожарский, К.А, Чефранов, О.П. Шишкин. Оптимизация процессов глубокого бурения. - М.: Недра, 1981.

48 O.A. Потапов. Оперативная оценка оптимального времени работы долота// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, № 7, 2006.

49 Б.М. Ребрик, А.Е. Козловский Механические критерии оптимизации разведочного бурения // межвузовский научный тематический сборник. Екатеринбург, 1996 г.

50 Д.Н.Башкатов Вопросы выбора критерия оптимизации процесса бурения. НТЖ. Инженер-нефтяник 1, 2009 с. 17-19.

51 Бревдо Г.Д. «Проектирование режима бурения», М.:Недра,1988 г, 199 стр.

52'Боголюбский К.А., Соловьёв Н.В., Букалов A.JI. Практикум по курсу промывочные жидкости и тампонажные смеси с основами гидравлики. — М.: МГРИ, 1991.

53 Соловьёв Н.В., Башкатов Д.Н., Горшков Л.К., Третьяк А.Я., Власюк В.И., Богданов Р.К., Закора А.П., Будюков Ю.Е., Спирин В.И., Осецкий А.И., Исонкин А.М. Геологоразведочный породоразрушающий инструмент на основе алмазов и сверхтвёрдых материалов. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2009.

54 Н.И.Корнилов, Н.Н.Бухарёв, А.Т.Киселёв и др. Буровой инструмент для геологоразведочных скважин. - М.': Недра, 1990.

55 Вождвиженский Б.Ч., Галубинцев О.Н:, Новожилов. А.Л. Разведочное бурение. -М.: Недра, 1975.

56 Ганджумян P.A. Практические расчёты в разведочном бурении.М.: Недра, 1986.

57 Методика' определения экономической эффективности внедрения новой буровой техники. - М.: ВНИИБТ, 1993. — 319 с.

58 Арцимович Г.В. Влияние забойных условий и режимов бурения на эффективность проходки глубоких скважин. — Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1974. — 211 с.

59 Арцимович В.Г., Лукаш В.А. Об износе твёрдых сплавов при бурении горных пород. - В кН. Горный'породоразрушающий инструмент - Киев: «Техника», 1969. - С.35-42.

60 A.c. № 1686114 (СССР). Резец для вращательного бурения / Павленко В.И., Литкевич Ю.Ф., Олейников Б.А., Свешников И.А., Красник В.Г., Вировец Л.Н., Анохин В.И., опубл. 23.10.1991; Бюл. № 39.

61 A.c. № 899914 (СССР). Резец для вращательного бурения шпуров/ Крапивин М.Г., Иванов A.A.,Фетисов В:М., Ленченко В.В., Петров Н.Г., Родионов Н:С., Ромашкин A.C., Анохин В.И., Суслов Е.И.; опубл. 01.10.1982; Бюл. № 3:

62 Литкевич Ю.Ф., Мирный С.Г. Исследование контактной температуры.. на; режущих кромках и определение максимальной .частоты: вращения, резцов, армированных АТП/ Механизация и автоматизация горных, работ: Сб. науч. тр./ Юж.-Рос.гос.техн.ун-т-Новочеркасск: ЮРГ'ГУ (1ГПИ); 1999. -С. 48-51. . '

63 Спивак А.И., Попов А.Н: Разрушение-горных пород при бурении скважин. - М. «Недра», 1994. -385 с.

64 Шрейнер Л .А. Физические основьт механики горных пород . - Mi: Гос-гортехйздат, 1950. — 126 с.

65'Эйгелес Р:М-,1Стрекалова Р.В. Расчёт и оптимизация процесса бурения.-М,:: Недра, 1977;-209 с.

66?Козловский;Е.А., Тумаркин Г.Ц. Применение математических методов^ планирования'эксперимента для определения оптимальных режимов бурения. - Реология и разведка, 1971, Л1> 3; - С. 146-151. ,

67 Козловский Е.А. Оптимизация процесса разведочного бурения. — Mi: Недра, 1975.-303 е..

68 Киселёв А.Т. Вращательно-ударное бурение геологоразведочных скважин./. А.Т. Киселёв, И:Н.Крусир. -М::Недра|, 1982.- 103Гс,,ил.. •

69 Корнилов Н.И. Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин.. Справочник./Н.ИТСорнилов, B.C. Травкин, Л.К. Берестень, Д.И. Коган. - М.: Недра, 1979. - 359 с, ил.

70 Соловьёв Н.В. Ресурсосберегающая технология алмазного бурения в сложных геологических условиях. /Н.В ¿Соловьёв, В.Ф.Чихоткин, Р.К.Богданов, А.П.Закора. - М.: ВНИИОЭНГ, 1997. - 330 с, ил:

71 Спирин В.И., Левин Д.М. Новые направления создания алмазного

породоразрушающего инструмента. Тула. 2000.

157

72 Богданов Р.К., Закора А.П., Исонкин A.M. и др. Сверхтвёрдые материалы в геологоразведочном инструменте. — Екатеринбург: Изд-во УГТГА, 2003.- 138 с.

73 Будюков Ю.Е., Власюк В.И., Спирин В.И., Алмазный породоразру-шающий инструмент. ТулНИГП, 2005.

74 Мишнаевский JI.JI. Теоретическое исследование влияния формы по-родоразрушающего инструмента на энергоёмкость разрушения горных пород.// Тез.докл. 5 Всесоюз. научно-техн. конф. «Разрушение горных пород при бурении скважин». -Уфа, 1990; - т. 1.-е. 72-74.

75 Соловьёв Н.В., Чихоткин В.Ф., Богданов Р.К., Захара А.П. Ресурсосберегающая технология алмазного бурения в сложных геологических условиях. -М.: ВНИИОЭНГ, 1997.

76 В.Ф.Чихоткин Исследование техники и технологии бурения геологоразведочных скважин и разработка нового поколения алмазного породо-разрушающего инструмента. М. ВНИИОЭНГ 1997.

77 Чихоткин В.Ф. «Исследование призабойных процессов в алмазном бурении» М. 1998.

78 Сулакшин С.С. Бурение геологоразведочных скважин. — М.: Недра,

1994.

79 Larsen-Bass J., Perrott С.М., Robinson P.M. Abrasive wear of tungsten composites. Rotary drilling tests."Mater. Sci. and Eng", № 2, 1976. — P. 13-17

80 Kenndy J.L. Drilling passes satellite test, gears for expansion. — Oil a. Gas J., 2002, № 35. -p. 79-94

81 Lummus I.L. Drilling optimization. - J. of Petr.Techn., November, 1990. -p. 128-145

82 Bentsen R.G., Wilson D.C. Optimization techniques for weight on bit and rotary speed. - The J. of Canad. Petr., 2000, № 4

83 Bentsen R.G., Wilson D.C. Optimization techniques for weight on bit and rotary speed. - The J. of Canad. Petr., 2001, № 1/

84. Коронка для бурения горных пород/ Третьяк А.Я.; Литкевич Ю.Ф.; Онофриенко С.А.и др.// Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти : тез. докл. VI Междунар. науч.-практ. конф., г. Кисловодск, 22-27 сент. 2008 г. / ОАО СевКавНИПИгаз. - Ставрополь : РИО СевКавНИПИгаз, 2008. - С. 7884

85. Технология бурения скважин коронками армированными АТП/ Студенческая научная весна - 2009 : материалы Межрегион, науч.-техн. конф. студ., асп. и молодых ученых Южного федерального округа / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2009. - С. 385-386

86. Конструкция калибрующего двухьярусного долота режущего типа/ Литкевич Ю.Ф.; Асеева А.Е.; Бурда М.Л.; Онофриенко С.А //Инновационные направления изучения, оценки и эффективности использования минерально-сырьевой базы горных ископаемых : материалы XII Всерос. угольного совещания, г. Ростов на дону, 27-29 2010апр. - Ростов н/Д. - С. 243-246

87. Оптимизация технологического процесса бурения скважин »долотами' режущего типа в сложных геологических условиях/ Литкевич Ю.Ф.; Асеева А.Е.; Бурда М.Л. и др.// Методы и алгоритмы прикладной математике в^ технике, медицине и экономике : материалы X Междунар. науч.- практ. конф., г. Новочеркасск. 26 фев. 2010г. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ,2010.-С 92-97

88. Совершенствование технологии бурения, скважин'кольцевыми коронками с алмазно-твердосплавным вооружением/ Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования : материалы VIII Междунар. науч.-практ. конф., 3 дек. 2009 г., г. Новочеркасск. - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2010. - С.123-130

89. Разработка методики расчета наработки породоразрущающего инструмента с алмазно — твердосплавным вооружнием./ Литкевич Ю.Ф; Асеева А.Е// Строительство'нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2010. -№ 12.- С. 2-5

90. Исследования по технологии отработки породоразрущающего инструмента, армированного алмазно-твердосплавными пластинами./ Сборник научно-исследовательских работ финалистов конкурса аспирантов и молодых ;ученых в области энерногосбережения в прмышленности. г.. Новочеркасск .Эврика 2010г. ст 267-271 . . -

91. Оптимизация режимных параметров; бурения ■ скважин двухъяруст-ными: долотами: режущего? типа/ Вестник, ЮРГТУ (НПИ) — Новочеркасск -2010,№1. С. 35-39

92. Технологические режимы бурения скважин кольцевыми коронками с алмазно-твердосплавным вооружением/ Вестник ЮРГТУ (НПИ) - Новочеркасск- 2010 №1. С. 104-109

93. Оптимальные технологии бурения: скважин коронками? армированными' алмазно-твердосплавными пластинами/ Новые идеи - в науках? о. Земле: X Межд. копф. Москва, 2011. - С 317

94-. Разработка технологического регламента отработка коронок, армированных алмазно-твердосплавными пластинами/ Горныйшнфо'рмационно — аналитический бюллетень -Из-во"Горная; книга" Mt 201ll~№ 12, С 233-237.

95. Технология бурения скважин коронками армированными, алмазио-твердосплавными пластинами/ НТЖ "Разведка, и охрана-недр" Ml 2011.-№12, С. 63-65 - у - О

, 96.'Зависимость механической скорости бурения горных пород коронками, армированными-ДТП, от основных технологических: параметров; Горный! информационно .-. - аналитический бюллетень. Из-во . "Горная книга" М:2011.-№12, С 233-237

97. Биополимерный? раствор для осложненных условий бурения/- Ры-бальчеико Ю.М., Oil and Gas Journal №11, 2011, G. 52-57

98. Кольцевая, буровая установка. Патент на изобретение № 2359103 Рос. Федерация-: МПК Е 21 В 10/48./ Трещев C.JL; Литкевич Ю.Ф й др.// -Заявл. 11,12: 2007 ; опубл. 20.06.2010, Бюл. №17

99. Кольцевая буровая коронка. Патент на изобретение №2422613 Рос. Федерация МПК Е21 В 10/48./Литкевич Ю.Ф; Асеева А.Е; Бурда М.Л. Оноф-риенко С,Л и др.// - Заявл 10.12.2011г; опубл. 27.07.2011г, Бюл. №21

100. Стабилизирующие двухъярустное долото режущего типа. Патент на полезную модель №92900 Рос. Федерация: МПК Е 21 В 10/46./Литкевич Ю.Ф; Асеева А.Е и др.// - Заявл. 16.06. 2008; опубл. 10.04.2010, Бюл. №10

101. Кольцевая буровая коронка. МКК Е 21В 10/48 /Литкевич Ю.Ф. и др.//заявлено 13.07.2011 г. патент №2435927 от 10.12.2011 г.

102. Стабилизирующее двухъярустное долото режущего типа. Заявка № 2010129126/03 от 13.07.2010, положительное решение от 15.09.2011 г/Литкевич Ю.Ф. и др.

103. Способ создания осевой нагрузки на забой горизонтальных скважин и устройство для его осуществления. Заявка № 2010124483/03 от 15.06.2010 г., положительное решение от 09.08.11 /Литкевич Ю.Ф. и др.