СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2005 года по МПК E21B10/08 E21B10/06 E21B10/50 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при шарошечном бурении взрывных или разведочных буровых скважин на горных предприятиях, которые осуществляют разработку полезных ископаемых с взрывным обрушением горных пород. В частности, изобретение может использоваться для повышения эксплуатационного ресурса шарошечного долота,

Известен способ управления процессом эксплуатации шарошечного долота, который предусматривает его визуальный осмотр на наличие внешних повреждений, проверку и очистку промывочных отверстий, контроль вращения шарошек в цапфах, отсутствие зацепления зубьев шарошек, контроль люфтов подшипников, наличие масла на резьбовых частях.

При бурении буровой скважины выполняют обкаточное бурение с переходом на номинальные технологические режимы. После эксплуатационного износа долото снимают с бурового станка и утилизируют металлы ("Инструкция по эксплуатации шарошечных долот", ВНИИБТ, Москва, 1965 г., с.3-22).

Недостатком известного способа является то, что перед процессом бурения в подшипниках шарошечного долота не проверяют полноту и качество масла. Долото не обкатывается на стенде для прирабатывания вращающихся частей перед технологическим бурением. Эксплуатацией долота не предполагается выполнение профилактических ремонтов. Эго снижает рабочий ресурс долота и увеличивает себестоимость буровзрывных работ.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ управления процессом эксплуатации шарошечного долота, включающий проверку его технического состояния, определение наличия антикоррозийной защиты и консервантного масла в опорах долота, исправности и соответствия присоединительной резьбы долота, проверку плавности вращения шарошек, отсутствия зацепления их твердосплавных зубков, надежности фиксации замковых пальцев, чистоты центрального и боковых продувочных каналов, диаметра выходных отверстий насадок в боковых продувочных каналах и качество их крепления, исправности обратного воздушного клапана, состояния твердосплавного вооружения шарошек, наличия и качества армирования и твердосплавного вооружения лап долота, удаление консервантного масла, установку долота на буровой станок, обкаточное бурение буровой скважины, бурение на номинальных технологических режимах с подачей в долото воздушно-эмульсионной смеси, контроль скорости бурения и вращения долота, величины его осевого усилия на забой буровой скважины, степени зашламованности, технического состояния конструктивных элементов до наступления ремонтного цикла, включающего снятие долота с бурового станка, промывку и продувку сжатым воздухом, очистку продувочных каналов и насадки, проверку состояния, ремонт или замену обратного воздушного клапана, восстановление твердосплавной наплавки спинки лап долота с набегающей стороны, и параметров их козырьков, замену подшипников и замковых пальцев, заполнение опор и подшипников маслом, смазку присоединительной резьбы долота, установку шарошечного долота на буровой станок и выполнение технологического бурения буровых скважин до наступления следующего ремонтного цикла, а при износе твердосплавного вооружения шарошек и опор - выведение долота из эксплуатации (Справочник, Корнилов Н.И., Травкин B.C., Берестень Л.К., Коган Д.И., Москва, Недра, 1979 г., с.312-323).

Недостатком известного способа является то, что, как и в аналоге, при эксплуатации долота не осуществляется его предварительная обкатка в масленой ванне, не выполняется анализ горно-технических и горно-геологических условий работы долота с целью определения оптимальных параметров бурения и определение продолжительности эксплуатации до наступления периода планового ремонта, не осуществляется обкатка долота в масляной ванне после выполнения ремонтного цикла.

В известном способе эксплуатация долота осуществляется до появления явных признаков износа, таких как неравномерное вращение бурового сплава, резкое снижение механической скорости бурения, прекращение углубления буровой скважины, заклинивание бурового сплава. Указанные признаки характеризуются значительным износом конструктивных элементов долота. К ним, как правило относятся заклинивание шарошек, частичный или полный износ, элементов подшипников, износ беговой дорожки, потеря штырей в результате скалывания, поломка цапф, значительный износ внешних поверхностей лап.

Эти разрушения приводят к необходимости утилизации долота, так как выполнять его ремонт в таком состоянии экономически нецелесообразно.

Задачей изобретения является усовершенствование способа управление процессом эксплуатации шарошечного долота за счет выполнения его предшествующего обкатывания в масляной ванне, анализа горно-технических и горно-геологических условий буровых работ и их оптимальных параметров, продолжительности текущих межремонтных циклов, а также обкатывания в масляной ванне долота после выполнения ремонтного цикла. Это позволяет увеличить рабочий ресурс долота, снизить материальные и трудовые затраты на его эксплуатацию, уменьшить стоимость буровзрывных работ и, соответственно, себестоимость добычи полезных ископаемых.

Поставленная задача решается за счет того, что способ управления процессом эксплуатации шарошечного долота включает проверку его технического состояния, определение наличия антикоррозийной защиты и консервантного масла в опорах долота, исправности и соответствия присоединительной резьбы долота, проверку плавности вращения шарошек, отсутствия зацепления их твердосплавных зубков, надежности фиксации замковых пальцев, чистоты центрального и боковых продувочных каналов, диаметра выходных отверстий насадок в боковых продувочных каналах и качество их крепления, исправности обратного воздушного клапана, состояния твердосплавного вооружения шарошек, наличия и качества армирования и твердосплавного вооружения лап долота, удаление консервантного масла, установку долота на буровой станок, обкаточное бурение в буровой скважине, бурение на номинальных технологических режимах с подачей в долото воздушно-эмульсионной смеси, контроль скорости бурения и вращения долота, величины его осевого усилия на забой буровой скважины, степени зашламованности, технического состояния конструктивных элементов до наступления ремонтного цикла, включающего снятие долота с бурового станка, промывку и продувку сжатым воздухом, очистку продувочных каналов и насадки, проверку состояния, ремонт или замену обратного воздушного клапана, восстановление твердосплавной наплавки спинки лап долота с набегающей стороны, и параметров их козырьков, замену подшипников и замковых пальцев, заполнение опор и подшипников маслом, смазку присоединительной резьбы долота, установку шарошечного долота на буровой станок и выполнение технологического бурения буровых скважин до наступления следующего ремонтного цикла, а при износе твердосплавного вооружения шарошек и опор - выведение долота из эксплуатации.

В соответствии с изобретением, после удаления консервантного масла осуществляют обкатывание шарошечного долота в масляной ванне, калибруют выходные отверстия насадок, определяют горно-технические и горно-геологические условия бурения буровых скважин, продолжительность межремонтных циклов эксплуатации долота, после чего устанавливают долото на буровой станок, а при ремонтном цикле после замены подшипников и замковых пальцев обкатывают долото в масляной ванне, наполняют опоры долота и подшипники маслом и устанавливают долото на буровой станок.

Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1-5 представлены структурные схемы предложенного способа управления процессом эксплуатации шарошечного долота.

Способ управления процессом эксплуатации шарошечного долота реализуется следующим образом.

При поступлении шарошечного долота от предприятия - изготовителя приступают к работам по проверке его технического состояния 1. В состав этих работ входит проверка наличия антикоррозийной защиты 2 на поверхности долота и консервантного масла в его опорах 3.

В процессе бурения передача вращающего момента от двигателя вращателя передается через резьбовое соединение переходника бурового става к долоту. Поэтому проверяют исправность и соответствие его присоединительной резьбы 4.

После внешнего обзора проверяют плавность вращения шарошек 5 и отсутствие зацепления их твердосплавных зубков 6, надежность фиксации замковых пальцев 7, чистоту центрального и боковых продувочных каналов 8, диаметр выходных отверстий насадок в боковых продувочных каналах и качество их крепления 9, исправность обратного воздушного клапана 10, состояние твердосплавного вооружения шарошек 11, наличие и качество твердосплавной зашиты лап 12.

Если в процессе проверки технического состояния выявлены дефекты, которые можно устранить, то долото приводится в состояние, пригодное к эксплуатации. Если дефекты неустранимы, то долото выбраковывается.

Шарошечное долото, прошедшее цикл проверки технического состояния 1, передают на предэксплуатационный цикл работ 13, при выполнении которых удаляют консервантное масло 14, осуществляют обкатывание 15 шарошечного долота в масляной ванне.

Предэксплуатационное обкатывание 15 долота при незначительной осевой нагрузке и оборотах обеспечивает приработку тел вращения и беговых дорожек, выявляет недостатки технического состояния подшипников, которые не удалось установить при визуальном осмотре долота. Кроме того, результаты обкатывания в масляной ванне позволяют получить предварительные данные о возможности использования долота применительно к той или иной категории горных пород.

После обкатывания 15 долота его опоры и подшипники наполняют консистентным маслом 16, калибруют выходные отверстия насадок 17, в зависимости от производительности компрессорной установки бурового станка, для обеспечения эффективного охлаждения долота, удаления шламов раздробленных горных пород за границы буровой скважины, а также предупреждения образования сальников вокруг бурового става.

Продолжительность общего эксплуатационного периода шарошечного долота находится в прямой зависимости от условий бурения буровых скважин. Увеличение продолжительности этого периода достигается своевременным профилактическим ремонтом. Поэтому аналитический цикл работ 18 на основе имеющегося статистического материала и теоретических расчетов, а также определенных горно-технических и горно-геологических условий эксплуатации долота 19, позволяет установить продолжительность его межремонтных циклов 20.

Эксплуатационный цикл работ 21 начинается с того, что долото устанавливают на буровой станок 22 и осуществляют обкаточное бурение буровой скважины 23. При этом давление на забой буровой скважины и вращение бурового става составляют 50% от номинального режима при максимальном давлении продувки воздухом. Обкаточное бурение 23 сопровождается подачей в долото воздушно-водоэмульсионной смеси 24, что обеспечивает необходимый смазывающе-охлаждающий эффект при взаимодействии шарошки с породным массивом и, соответственно, пылеподавление при выносе на дневную поверхность шлама. Результатом обкаточного бурения является окончательная приработка конструктивных элементов долота и возможность его эксплуатации на номинальных технологических режимах 25.

При бурении на номинальных технологических режимах 25 в долото также подается воздушно-водоэмульсионная смесь 24. Машинист бурового станка контролирует скорость бурения 26 и вращения долота 27, величину его осевого усилия на забой буровой скважины 28, степень зашламованности долота и бурового става 29. Контроль технического состояния конструктивных элементов долота 30 осуществляют при каждом его подъеме на поверхность до окончания бурения буровой скважины. После окончания эксплуатационного цикла 21 и наступлении ремонтного цикла 31 долото снимают с бурового станка 32, промывают и продувают сжатым воздухом 33, очищают боковые продувочные каналы и насадки 34, проверяют состояние обратного воздушного клапана и, при необходимости, ремонтируют его или заменяют 35.

Наиболее подверженные износу спинки лап долота восстанавливают твердосплавной наплавкой 36. При этом восстанавливаются параметры лап с набегающей стороны и козырьки. После этого, при необходимости, заменяют подшипники качения и замковые пальцы 37, обкатывают долото в масляной ванне 38, заполняют опоры и подшипники маслом 39, смазывают присоединительную резьбу 40.

Шарошечное долото устанавливают на буровой станок 41 на повторный эксплуатационный цикл 42 и выполняют технологическое бурение буровых скважин до наступления следующего ремонтного цикла 31.

Послеэксплуатационный цикл 43 наступает, если состояние долота достигло критического уровня, то есть предельно износились опоры и вооружение шарошек 44. Долото выводят из эксплуатации 45.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при шарошечном бурении взрывных или разведочных буровых скважин на горных предприятиях, которые осуществляют разработку полезных ископаемых с взрывным обрушением горных пород. Способ управления процессом эксплуатации шарошечного долота включает проверку его технического состояния, определение наличия антикоррозийной защиты и консервантного масла в опорах долота, исправности и соответствия присоединительной резьбы долота, проверку плавности вращения шарошек, отсутствия зацепления их твердосплавных зубков, надежности фиксации замковых пальцев, чистоты центрального и боковых продувочных каналов, диаметра выходных отверстий насадок в боковых продувочных каналах и качество их крепления, исправности обратного воздушного клапана, состояния твердосплавного вооружения шарошек, наличия и качества армирования и твердосплавного вооружения лап долота, удаление консервантного масла, установку долота на буровой станок, обкаточное бурение буровой скважины, бурение на номинальных технологических режимах с подачей в долото воздушно-эмульсионной смеси, контроль скорости бурения и вращения долота, величины его осевого усилия на забой буровой скважины, степени зашламованности, технического состояния конструктивных элементов до наступления ремонтного цикла, включающего снятие долота с бурового станка, промывку и продувку сжатым воздухом, очистку продувочных каналов и насадки, проверку состояния, ремонт или замену обратного воздушного клапана, восстановление твердосплавной наплавки спинки лап долота с набегающей стороны, и параметров их козырьков, замену подшипников и замковых пальцев, заполнение опор и подшипников маслом, смазку присоединительной резьбы долота, установку долота на буровой станок и выполнение технологического бурения буровых скважин до наступления следующего ремонтного цикла, а при износе твердосплавного вооружения шарошек и опор - выведение долота из эксплуатации. После удаления консервантного масла осуществляют обкатывание долота в масляной ванне, калибруют выходные отверстия насадок, определяют горно-технические и горно-геологические условия бурения буровых скважин, продолжительность межремонтных циклов эксплуатации долота, после чего устанавливают долото на буровой станок, а при ремонтном цикле после замены подшипников и замковых пальцев обкатывают долото в масляной ванне, наполняют опоры долота и подшипники маслом и устанавливают долото на буровой станок. Изобретение позволяет увеличить рабочий ресурс долота, снизить материальные и трудовые затраты на его эксплуатацию, уменьшить стоимость буровзрывных работ и, соответственно, себестоимость добычи полезных ископаемых. 5 ил.

Способ управления процессом эксплуатации шарошечного долота, включающий проверку его технического состояния, определение наличия антикоррозийной защиты и консервантного масла в опорах долота, исправность и соответствие присоединительной резьбы долота, проверку плавности вращения шарошек, отсутствия зацепления их твердосплавных зубков, надежности фиксации замковых пальцев, чистоты центрального и боковых продувочных каналов, диаметра выходных отверстий насадок в боковых продувочных каналах и качество их крепления, исправность обратного воздушного клапана, состояния твердосплавного вооружения шарошек, наличия и качества армирования и твердосплавного вооружения лап долота, удаление консервантного масла, установку долота на буровой станок, обкаточное бурение буровой скважины, бурение на номинальных технологических режимах с подачей в долото воздушно-эмульсионной смеси, контроль скорости бурения и вращения долота, величины его осевого усилия на забой буровой скважины, степени зашламованности, технического состояния конструктивных элементов до наступления ремонтного цикла, включающего снятие долота с бурового станка, промывку и продувку сжатым воздухом, очистку продувочных каналов и насадки, проверку состояния, ремонт или замену обратного воздушного клапана, восстановление твердосплавной наплавки спинки лап долота с набегающей стороны и параметров их козырьков, замену подшипников и замковых пальцев, заполнение опор и подшипников маслом, смазку присоединительной резьбы долота, установку шарошечного долота на буровой станок и выполнение технологического бурения буровых скважин до наступления следующего ремонтного цикла, а при износе твердосплавного вооружения шарошек и опор, выведение долота из эксплуатации, отличающийся тем, что после удаления консервантного масла осуществляют обкатывание шарошечного долота в масляной ванне, калибруют выходные отверстия насадок, определяют горно-технические и горно-геологические условия бурения буровых скважин, продолжительность межремонтных циклов эксплуатации долота, после чего устанавливают долото на буровой станок, а при ремонтном цикле после замены подшипников и замковых пальцев обкатывают долото в масляной ванне, наполняют опоры долота и подшипники маслом и устанавливают долото на буровой станок.