Способ заточки алмазной коронки Советский патент 1992 года по МПК E21B10/48 

Изобретение относится к горному делу, в частности к бурению геологоразведочных скважин с отбором керна.

Известен способ заточки алмазной коронки, включающий передачу вращающего момента, осевой нагрузки, подачу промывочного агента на породоразрушающий,инструмент и бурение скважины с отбором керна, причем в процессе бурения осуществляют заточку породоразрушающего инструмента на забое скважины уменьшением частоты вращения, расхода промывочной жидкости и увеличением осевой нагрузки.

Недостатком этого способа является то, что бурение ведется в критическом режиме. Такая заточка и течение рейса приводит k преждевременному выходу коронки из строя за счет выпадения большей части алмазов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ заточки алмазной коронки, включающий электрохимическую обработку рабочих торцов ее секторов.

Недостатком этого способа является то, что этот способ незначительно повышает эффективность бурения скважин из-за неравномерного абразивного износа матрицы и вхождения в вибрационный режим. Не- равномернь й абразивный износ и вхождение в вибрационный режим работы коронки происходит в основном из-за скопления шлама, образовавшегося при бурении под торцом коронки.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения путем увеличения срока службы коронки и повышения механической скорости бурения.

О

о VI

Поставленная цель достигается тем, что в способе заточки алмазной коронки, включающем электрохимическую обработку рабочих торцов ее секторов, согласно изобретению коронки с длиной секторов не менее 10 мм и зернистостью алмазов не менее 400-500 шт/карат, электрохимическую обработку каждого сектора осуществляют избирательно по трем участкам равной длины, причем вначале экранируют передний по ходу вращения коронки участок и обрабатывают два других участка, а затем экранируют средний участок и обрабатывают последний участок. Предлагаемые соотношения размеров затачиваемых участков торца сектора коронки обеспечивают достижение цели изобретения.

Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе бурения скважины рабочий торец коронки путем микрорезания разрушает горную породу. Как покззы- вают исследования, проведенные с использованием скоростной киносъемки торца алмазной коронки при бурении специального блока из оптического стекла, близкого по своим свойствам к горным породам VIIHX категории по буримости, рабочие секторы алмазной коронки работают следующим образом. В передней части сектора (по ходу вращения) алмазы создают предразрушенную зону, а последующие алмазы разрушают породу, отделяя ее от массива и осуществляя процесс углубки. При этом толщина слоя породы, снимаемая одним рядом алмазов за оборот коронки, меньше, чем глубина бороздки при разрушении горной породы кристаллом алмаза при тех же нагрузках на единичный алмаз. Это объясняется тем, что образовавшийся шлам из-под торца коронки не вымывается промывочной.жидкостью, а накапливается в задней части торца сектора коронки. В связи с тем, что коронки оснащаются алмазами одной зернистости и концентрации, торец сектора коронки как бы накатывается на шламовую подушку, а затем спрыгивает с нее. Алмазы, размещенные в задней части сектора, зависают на шламовой подушке и производят углубку не на всю возможную глубину. При этом коронка на забое скважины работает рывками, с остановками и ударами корпуса о стенки скважины. Этот режим вибрации приводит к быстрому выходу из строя коронки, а скопление шлама ведет к неравномерному абразивному износу алмазосодержащей матрицы. Все эти факторы приводят к снижению проходки на коронку и механической скорости бурения из-за преждевременного снятия коронки с работы.

Исключение указанных недостатков можно осуществить, например для алмазных коронок, выполнением торца сектора коронки ступенчатым и разделением его на

несколько участков. При работе коронки шламовая подушка обычно образуется, начиная с 1 /3 длины сектора, и,в сечении имеет форму клина. Образование над шламовой подушкой некоторого пространства в виде

ступенек вторце сектора коронки позволяет шламу разместиться между алмазами. А увеличение обнажения алмазов в задней части секторов позволяет эффективно разрыхлять предразрушенную зону, так как алмазы

будут углубляться на большую величину, чем менее обнаженные.

На фиг. 1 схематически изображена коронка, общий вид; на фиг. 2 - торец коронки со ступенчатыми секторами.

Алмазная коронка состоит из корпуса 1, алмазосодержащей матрицы 2, разделенной на секторы 3 с объемными 4 и подрезными 5 алмазами, и промывочных каналов 6.

Способ заточки алмазной коронки осуществляют следующим образом.

Перед спуском колонкового набора в скважину (не показан) осуществляют избирательную электрохимическую обработку тор.ца каждого сектора 3 алмазосодержащей матрицы 2. Электрохимическая заточка осуществляется на известйой специальной установке. Алмазная коронка 1 закрепляется на изолирующей подставке. Матрица 2 коронки погружается в электролит, который

налит в металлическую ванну с диэлектрической подставкой. Коронка подключается к клемме +, ванна - к клемме - выпрямителя. В качестве электролита используется водный раствор хлористого натрия. Величина

обнажения зерен алмазов определяется по формуле

, мм,

где /J - коэффициент, учитывающий состав матрицы и конкретные электрохимические условия проведения заточки; I - сила тока, А; t - время заточки, ч,

Матрица 2 коронки перед обработкой обезжиривается бензином. Секторы 3 делят на три участка равной длины. Первый по ходу вращения участок новой коронки не обрабатывается, поэтому его экранируют,

покрывая диэлектрическим лаком или краской.

Предположим, нужно получить предварительный выпуск алмазов у коронки 01АЗГЗОК20 (диаметром 59 мм, масса алмазов 8,98 кар, площадь торца матрицы 13 см2). Необходимый выпуск алмазов для коронок этого типа и буримых пород выбирается 0,3 мм для второго участка и 0,6 мм для третьего участка. По номограмме определяют, что для заточки второго и третьего участков сектора 3 коронки 1 осуществляют (одновременно) процесс заточки при силе тока 10А, / -0,1.1 в течение t 0,35 ч. После обнажения алмазов второго и третьего уча- стков секторов 3 средний участок сектора 3 экранируют лаком или краской и обрабатывают последний участок в течение t 0,35 ч, /30,11 и при силе тока 10 А.

В связи с тем, что в секторах 3 алмазных коронок 1 используются алмазы различной крупности, применение предлагаемого способа следует ограничить как размер «и сек- торов, так и размерами алиазов. Предлагаемый способ справедлив для сек- торов длиной не менее 10 мм и зернистостью алмазов не менее 400-500 шт/карат. В противном случае при электрохимическом обнажении алмазов может произойти выпадение их из секторов 3 матрицы 2.

Для осуществления процесса бурения собирают колонковый снаряд, который спу- екают на бурильных трубах в скважину (не показаны). На коронку 1 передают вращающий момент, осевую нагрузку и промывоч- ный агент через бурильные трубы. В процессе бурения геологоразведочных

скважин образуется керн цилиндрической формы, который поступает по мере углубки скважины в колонковую трубу. А образованный шлам размещается в задней части секторов 3. Так как задние алмазы обнажены на большую величину, чем передние, то задние алмазы лучше разрушают предразрушенную зону, образованную передними алмазами, и не зависают на шламовой подушке над забоем. Шлам размещается между более обнаженными алмазами в сбегающей части сектора 3 и не мешают работе коронки Т.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет увеличить механическую скорость бурения и повысить проходку на коронку.

Формула изобретения Способ заточки алмазной коронки, включающий электрохимическую обработку рабочих торцов ее секторов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы коронки с длиной секторов не менее 10 мм и зернистостью алмазов не менее 400-500 шт/карат, электрохимическую обработку каждого сектора осуществляют избирательно по трем участкам равной длины, причем вначале экранируют передний по ходу вращения коронки участок и обрабатывают два других участка, а затем экранируют средний участок и обрабатывают последний участок.

Изобретение относится к алмазному по- родоразрушающему инструменту, а именно к способу его заточки. Цель изобретения - повышение эффективности работы коронки с длиной секторов не менее 10 мм и зернистостью алмазов не менее 400-500 шт/ка- рат. Для достижения этой цели способ заточки алмазной, коронки осуществляют посредством электрохимической обработки, при этом электрохимическую обработку каждого сектора коронки осуществляют избирательно по трем участкам равной длины. Вначале экранируют участок, расположенный в передней по ходу вращения коронки части сектора и обрабатывают два оставшихся участка, а после этого экранируют средний участок и обрабатывают последний участок.2 ил. сл С

/

Фиг.1

6 a ft и аи т J.

Фиг.2.

&a&uunm I