Способ алмазного бурения скважин Советский патент 1980 года по МПК C09K7/04 

1

Изобретение касается бурения скважин и может быть использовано при разбуривании твердых пород или бетонов алмазным инструментом в геологоразведке и строительстве.

Известно использование промывочных сред, таких как глинистые растворы или вода 1.

Известно также использование воз9Уха в качестве промывочной среды 2

Использование воздуха в качестве промывочной среды имеет ряд преимуществ по сравнению с промывкой глинистым раствором или водой; дефицитность воды в условиях пустынь, высокогорья и Крайнего Севера, лучшая очистка забоя от выбуренной по-, роды, высокая скорость проходки скважин, меньшие энергозатраты на привод породоразрушающего инструмента, повышенный срок службы алмазных коронок. В то же время условия охлаждения породоразрушаюыего инструмента при бурении с продувкой воздухом существенно хуже, чем при жидкостной промывке по причине низких коэффициентов теплоотдачи и весового расхода. Температура режущих граней алмазов не должна превышать

, поскольку в противном случае снижается твердость алмаза и возникают температурные деформации и, как следствие, резко падает эффективность алмазного бурения.

Целью изобретения является повышение эффективности алмазного бурения за счет снижения контактной температуры режущих граней инстру0мента и улучшения очистки забоя.

Это достигается способом алмазного бурения скважин путем промывки графито-воздушной суспензией,причем концентрация графита 5-20 кг на 1 м воздуха.

5

Графито-воздушная суспензия во время бурения подается на забой скважины, очищает его от выбуренной породы и эффективно охлаждает алмазный породоразрушающий буровой инструмент, чему способствует высокая теплопроводность графита. Трехкомпонентная система (воздух - графит - выбуренная порода) выносится

5 на устье скважины, где поступает в разделитель твердой и газовой фаз. Воздух в разделителе освобождается от пыли (графита и породы) и выходит через шинельный фильтр в

0 атмосферу. При колонковом бурении

мелких скважин целесообразно направлять пыль либо в пылесборник, откуда, графит подавать на регенерацию в электростатический сепаратор, либо рассматривать как отходы. При бурении глубоких скважин трехкомпонентная система (воздух - графит - выбуренная порода) направляется в разделитель фаз.,- в котором герметично смонтирован электростатический сепаратор. Воздух через шинельный фильтр выходит в атмосферу, а пыль (графит и порода) разделяются в сепараторе. Графит вместе с новой порцией воздуха поступает на забой скважины а ,выбуренная порода удаляется наружу.

Использование графито-воздушной суспензии в качестве про№лвочной среды при алмазном бурении стало возможным благодаря подмеченным авторами совокупности положительных свойств., характеризующих эту гетерогенную систему как один из лучших промывочных агентов: более эффективная очистка забоя скважины от выбуренной породы по сравнению с водой и глинистыми растворами, недефицитность компонентов, высокая теку- честь а также эффективное охлаждение породоразрушающего инструмента.

Введение теплопроводных частиц графита в поток воздуха приводит к увеличению объемной теплоемкости и улучшает другие теплофизические характеристики потока. Применение графито-воздушной суспензии обеспечивает значительное возрастание коэффициента теплоотдачи по сравнению с воздухом (более чем в 10 раз) , что особенно важно для обеспечения эффективного теплоотвода и снижения температур рабочих поверхностей в алмазных коронках.

На стенде производилось опытное бурение импрегнированными алмазными коронками диаметром 59 мм со встроенными в них датчиками температур (хромель-алюмелевыми термопарами), импульсы от которых фиксировались потенциометрами. В качестве очистных агентов использовались сжатый воз

дух с расходом 3,5 % и графитовозд тиная суспензия (расход сжатого воздуха 3,5 плюс 10 кг графита в виде пыли на 1 м сжатого 5 воздуха). Бурение производилось по блоку гранита X категории по ОУримости.

Результаты стендового бурения приведены в таблице.