Способ алмазного бурения горных пород и устройство для его осуществления Чихоткина Советский патент 1993 года по МПК E21B44/00 

Изобретение относится к бурению горных пород и может быть использовано в народном хозяйстве при алмазном колонковом бурении геологоразведочных скважин импрегнированнымм коронками пород средней и крепкой твердости.

. Целью изобретения является повышение эффективности бурения за счет увеличения продолжительности рейса.

Сущность предлагаемого способа алмазного бурения горных пород заключается в следующем.

В процессе работы коронка изнашивается по своей высоте в сторону уменьшения. Изменяясь по высоте, изменяется суммарная пропускная площадь промывочных окон. Уменьшение сечения промывочных

окон, при постоянной подаче заданного объема промывочной жидкости, ведет к увеличению скорости потока при прохождении в промывочных окнах, а следовательно и нарушению призабойного режима промывки.. .

Известно, что в процессе разрушения горных пород алмазными буровыми коронками образуется шлам, который при помощи промывочной жидкости подаваемой к забою, выносится с определенной скоростью из-под рабочего торца на поверхность.

Известно и то, что шлам образивно действует на матричный материал коронки, т.е. разрушает ее. Отсюда следует, что постоянное поддержание определенной скорости прохождения промывочной жидкости под

00

о ел

Ј

рабочим торцом коронки во время бурения, позволяет управлять процессом износа матричного материала коронки. Очевидно, что управление процессом износа матричного материала коронки, является определяющим высоту выступания алмазов из матрицы. Способ предполагает в процессе бурения, учитывая физико-механические свойства буримой породы, а также применяемый породоразрушающий инструмент, постоянную оптимальную углубку в буримую породу, изменять количество подаваемой на забой промывочной жидкости, а значит и ее скорость прохождения под рабочим торцом коронки, управлять процессом износа матричного материала, следовательно регулировать высоту выступания алмазов из матрицы, чтов целом позволит более эффективно проводить процесс бурения при этом увеличивая продолжительность рейса, сводя к нулю возникновение процесса заполи- рования алмазов.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа.

Устройство состоит из.датчиков 1 и 2 механической скорости бурения и расхода промывочной жидкости имеющего блок задания минимального расхода 3 и нормального расхода 4, нормально открытый контакт 5 и нормально закрытый контакт 6, блоков сравнения 7 и 8, усилителей 9 и 10, корректора подачи промывочной жидкости 11, пусковых реле 12, 13, 14, соленоидного вентиля 15 и блока задания минимальной скорости бурения 16.

Датчик 1 и блок 16 соединены с блоком сравнения 8. Выход блока сравнения 8 соединен с реле 14, управляющим нормально закрытым контактом б задающего блока нормального расхода 4, а также с нормально разомкнутым контактом 5 задающего блока 3 минимального расхода, Датчик 2 и выходы с контактов 5 и 6 соединены с блоком сравнения 7. Левый выход блока сравнения 7, через усилитель 9 и пусковое реле 12 соединен с соленоидным вентилем 15. Правый выход блока сравнения 7, через усилитель 10 соединен с корректором 11, выход которого через пусковое реле 13 соединен с соленоидным вентилем 15.

Устройство, реализующее данный способ работает следующим образом.

Перед началом бурения, рассчитав необходимый режим бурения, включающий в себя расход промывочной жидкости, осевую нагрузку, частоту вращения и механическую скорость, замерив параметры коронки, т.е. ее высоту и определив суммарную площадь промывочных окон, определяем скорость потока промывочной жидкости в промывочных окнах, сравнивая с предлагаемым выше соотношением скоростей. И в случае отклонения от заданной величины, определяемой соотношением вносим коррекции в расход

промывочной жидкости. После чего коронку опускаем на снаряде в забой.

Промывочная жидкость подается по снаряду, омывая забой и по скважине, вынося шлам и охлаждая породоразрушающий

0 инструмент удаляется на поверхность. Под действием осевой нагрузки при бурении алмазы торца коронки вдавливаются в забой, а при вращении снаряда, что обуславливает движение алмазов торца по забою, происхо5 дит разрушение буримой горной породы. При этом в процессе бурения двурежимный задающий блок осуществляет стабилизацию на уровне, задаваемом блоком задания нормального расхода 4. При повышении

0

расхода, напряжение появляется на правом

выходе блока 7, которое после усилителя 10 и корректора 11 попадает на реле 13, подпитывая соленоидный вентиль 15, регулируя расход в сторону снижения до

5 заданного уровня. При снижении расхода сигнал идет по левой ветви через усилитель 9, реле 12 подпитывая соленоидный вентиль 15, который регулирует расход в сторону повышения. В случае, когда при бурении

0 встречаются малообразивные или очень крупные породы, сигнал датчика 1 оказывается меньше сигнала блока задания минимальной скорости бурения 16 происходит следующее: Блок сравнения 8 пропускает

5 сигнал рассогласования на реле 14, которое возбудившись размыкает контакт 6 и замыкает контакт 5 так, что вместо стабилизации нормального расхода происходит стабилизация его минимального значения задавае0 мого блока 3, Подача промывочной жидкости резко снижается, снижается скорость ее прохождения под рабочим торцом коронки. Скапливаемый на забое шлам истирает матричный материал тем самым огот

5 ляя алмазы. Обнаженные алмазы обеспечивают более высокую скорость бурения. Когда скорость бурения становится, выше заданной блоком 16, блок сравнения перестает возбуждать реле 14, контакт 5

0 размыкается, контакт 6 замыкается, насос начинает подавать жидкость в нормальном количестве, согласно сигналу блока задания 4 с учетом выставленного шламового режима. В следствии разрушения горных пород

5 происходит естественный износ элементов конструкции коронки, например, матрицы по ее высоте. Очевидно, что при изменении высоты матрицы, изменяется суммарная пропускная площадь промывочных окон, а при постоянном количестве подаваемой на

Назначение: изобретение относится к бурению горных пород и может быть использовано в народном хозяйстве при алмазном колонковом бурении геологоразведочных скважин импрегнированными коронками пород средней и крепкой твердости. Цель изобретения - повышение эффективности бурения за счет увеличения продолжительности рейса. Способ включает измерение механической скорости бурения, суммарного поперечного сечения промывочных .окон и определение скорости промывочной жидкости перед началом бурения. При этом в промывочных окнах поддерживается постоянная скорость промывочной жидкости за счет изменения расхода последней. Устройство для осуществления способа алмазного бурения горных пород содержит датчики расхода промывочной жидкости и механической скорости бурения, двухрежим- ный задающий блок расхода промывочной жидкости, задающий блок скорости бурения, блок сравнения, усилители, пусковое реле со своими блок-контактами, корректор подачи промывочной жидкости и соленоидный вентиль регулятора подачи промывочной жидкости. 1 ил.