Механизм разрушения горных пород алмазными резцами. Типы долот с алмазными резцами. Область применения алмазных долот.

Выступающая часть алмазного зерна может иметь как острогранную, так и овальную или округлую форму. Высокая твердость алмаза позволяет ему легко внедряться в любую породу и при вращательном движении коронки разрушать породу.

В твердых и хрупких породах происходит как бы двухслойное разрушение породы на забое – передняя грань резца сдвигает, скалывает слой породы Одновременно под торцом резца, за счет сжатия породы возникают микротрещины, и происходит «предразрушение» слоя породы на забое. Следующий резец сдвигает, скалывает уже предразрушенный слой породы, что значительно облегчает ее разрушение и позволяет увеличить глубину внедрения резца - h_р. Предразрушение усиливается, если в микротрещины попадает промывочная жидкость с ПАВ.

 

Характерный линейный размер алмазного зерна условно называют диаметром. Величина выступающей из матрицы части алмаза называется «выпуск алмаза» (резца).

- Имеются однослойные алмазные коронки с заданным выпуском, т.е. обеспечивается при изготовлении коронки.

- В др. алмазы не выступают и обнажаются при приработке коронки за счет истирания матрицы.

Величину внедрения резца в породу называют «глубина резанья». _.

В конкретных случаях глубина резанья зависит от многих факторов, но максимальное значение h_р, главным образом, зависит от двух факторов:

- опасность скалывания выступающей части резца, поскольку прочность алмаза на сдвиг (скалывание)

- большое значение имеет величина зазора между забоем и торцом матрицы - h_ш. При малой величине этого зазора сдвигаемая передней стороной резца порода поднимается вверх (эффект бульдозера) и может касаться торца матрицы, что будет затруднять ее удаление потоком очистного агента. Под торцом коронки образуется шламовая подушка, произойдет «зашламование» забоя.

Типы долот с алмазными резцами

Известны два типа алмазных коронок:

а) резцовые коронки с различными по величине алмазными резцами (крупными и мелкими), обычно устанавливаемыми в одной плоскости

Алмазы в резцовых коронках имеют тупой угол заострения, поэтому разрушение породы на забое происходит путем смятия. По мере износа резцы затупляются и механическая скорость бурения, затухает. Износ алмазов значительно ↗ за счет недостаточного охлаждения.

б) незатупляющиеся мелкоалмазные коронки.

При бурении коронками, армированными мелкими резцами, также происходит объемное разрушение породы. Но зона разрушения породы одним резцом будет невелика.. Поэтому число оборотов при бурении мелкоалмазными коронками выше.

Функции бурового очистного агента при разрушении горных пород. Виды очистных агентов. Влияние количества подаваемого агента, плотности, вязкости, содержания твердой фазы на эффективность процесса разрушения горной породы при бурении.

1.Удаление выбуренной породы

2.Охлаждение и очистка долота.

3.Уменьшение трения м/у бур. колонной и стен­ками скважины.

4. Способствовать разрушению горных пород на забое скважины.

Виды очистных агентов:

1. По виду дисперсионной среды:

· на водной основе;

· на УВ основе;

· газообразные агенты.

2. По виду дисперсной фазы:

· с твердой фазой (дисперсии, суспензии);

· с жидкой фазой (эмульсии);

· с газообразной (аэр-ые растворы, пены);

· с конденсированной фазой;

· комбинированные.

3. По составу дисперсной фазы или солей:

· глинистые растворы (суспензии);

· силикатно-гуминовые растворы;

· меловые растворы;

· алюминатные растворы;

· гипсовые растворы;

· хлоркальциевые растворы;

· хлоркалиевые растворы и др.

4. В зависимости от обработки:

· обработанные химическими реагентами;

· необработанные.

5. По условиям применения:

· для нормальных геол-х условий;

· для осложненных

6. По способу приготовления:

· естественные-из разбуриваемых г.п.;

· искусственно приготовленные.

7. По степени минерализации:

· пресные и слабоминерализованные до 0,5 %NаСl;

· средней минерализации 1-3,5 % NаСl;

· высокоминерализованные до 10 % NаСl.

v Плотность – это масса единицы объема. Зависит от содержания и состава твердой фазы.

Хотя повышение плотности отрицательно влияет на механическую скорость бурения, в то же время она способствует созданию давления на стенки скважины и предотвращает их обрушение, притоки в скважину воды, нефти. С ↓ плотности ↓ поглощения промывочных жидкостей. Поэтому для ее снижения в промывочную жидкость вводят воздух и получают аэрированный раствор.

Однако плотность промывочной жидкости должна быть минимальной, чтобы не допустить поглощения и не ухудшать технико-экономические показатели бурения.

v Вязкость раствора должна быть достаточной для обеспечения выноса частиц выбуренной породы из скважины, предотвращения, снижения или прекращения поглощений промывочной жидкости в скважине. Однако чрезмерная вязкость повышает гидравлические сопротивления в циркуляционной системе скважины и ухудшает условия очистки промывочной системы.