 |
Синтетические алмазы и композиционные материалы на их основе
|
|
|
|
В настоящее время в странах СНГ в буровом породоразрушающем инструменте используются также синтетические алмазы и композиционные материалы на основе синтетических алмазов. Этот инструмент достаточно эффективен только для бурения пород средней твердости (VI-VIII категории).
В качестве объемных алмазов из синтетического сырья используются поликристаллические алмазы марки АРС-3 и АРК-4 размером 500-2500 мкм (7-400 шт/кар), получаемые путем дробления синтетических алмазов типа «спеки» и марки СВСП (0, 4-0, 8 кар) цилиндрической формы.
Синтетические поликристаллические алмазы АРК-4 и АРВ-1 (ГОСТ 9206-80) или АСПК и АСБ соответственно с плотными поликристаллическими образованиями с однородной мелкозернистой структурой получаются из графита путем синтеза в присутствии металлорастворителей. Они выпускаются под названием «карбонаф» в виде цилиндров диаметром 2, 3 и 4 мм, длиной до 4 мм или под названием «баллас». По динамической прочности алмазы АРК-4 превосходят природные монокристаллические алмазы.
Синтетические поликристаллические алмазы АРС-3 (ГОСТ 9206-80) или СВСП представлены цилиндрами размером 4 х 4 мм и массой 0, 6-6, 8 кар. , но могут поставляться и в дробленом виде. Их физико-механические свойства:
твердость, кН/мм2. . . 150000;
термостойкость, оС. . . 1100-1200.
Благодаря повышенной термостойкости, алмазы АРС-3 могут применяться для оснащения буровых коронок при обычной технологии спекания матрицы. По износостойкости они уступают природным алмазам.
Синтетические монокристаллические алмазы выпускаются (ГОСТ 9206-80) следующих марок:
АСО (обычной прочности), АРС (повышенной прочности), АСВ (высокой прочности) и АСС (сверхпрочные).
|
|
|
Эти алмазы имеют размер зерен 0. 04-1 мм. Из них выпускаются микропорошки с размером зерен от 1 до 60 мкм. Твердость алмазов АСС составляет 80-100 кН/мм2.
В институте сверхтвердых материалов Национальной академии наук Украины имени В. Н. Бакуля (ИСМ НАНУ) разработаны и выпускаются для оснащения бурового инструмента монокристаллические синтетические алмазы (СА), сверхтвердые композиционный алмазосодержащие материалы типа твесал и алмазно-твердосплавные пластины (АТП). Для оснащения бурового инструмента используются монокристалличские СА с размером зерен от 650/500 до 250/200 мкм. Марка алмазов обозначается цифровым индексом, обозначающим среднее арифметическое значение показателей прочности на сжатие всех зернистостей определенной марки. Например, АС-100 – алмаз синтетический со средней прочностью зерен 100 Н.
Славутич – сверхтвердый материал, уступает природным алмазам по износостойкости, но превосходит их по прочности. Изготавливается в виде штабиков или пластинок любой формы. Этот материал нашел широкое применение для армирования долот, предназначенных для бурения скважин на нефть и газ.
Кубонит – кубический нитрид бора, представляющий собой химическое соединение бора и азота. Микротвердость кубонита находится в пределах 75000-95000 МПа. Зерна кубонита имеют окраску от темно-коричневого до серого или белого цвета. Плотность 3, 45 г/см3, форма кристаллов октаэдрическая или тетраэдрическая. Кубонит применяется для обработки инструментальных сталей и сплавов, а также для армирования буровых коронок.
Алмазные порошки компании De Beers, как показывают результаты испытаний армированных ими алмазных коронок как зарубежного, так и отечественного производства, являются лучшими породоразрушающими элементами, обеспечивая наивысшие технико-экономические показатели бурения скважин.
Серия SDA+ получена в процессе синтеза на основе специального состава кобальта и высококачественного графита. Зерна этого порошка имеют кубо-октаэдрическую форму особой структуры, обеспечивающую высокую износостойкость его. Основная отличительная особенность порошка – наличие упорядоченно выстроенных металлических включений внутри каждого кристалла, что обеспечивает ему высокую адгезию к практически любой металлической связке с присутствием кобальта и никеля. Алмазы этой серии характеризуются также способностью к самозатачиванию за счет постепенных и равномерных микросколов в местах включения кобальта. Но по сравнению с алмазами SDB1000 серии они обладают немного меньшей прочностью и термостойкостью. Потеря прочности у них начинается после длительного нагрева при температуре свыше 850оС.
|
|
|
Серия SDB1000 синтезирована с применением сплава никеля и железа. Зерна этого порошка имеют также кубо- октаедрическую форму и структуру, которая отличается тем, что кристаллы алмазов имеют внутри одно, два (максимум три) небольшие металлические включения. Они не портят форму кристаллов, которые выдерживают высокие температурные режимы (до 1100оС и выше) и обладают высокой динамической и статической прочностью. Потеря прочности у них начинается после длительного нагрева свыше 900оС. Например, потеря прочности зерен SDB LBW при нагреве 1100оС в течение 8 минут составляет 4-3 %.
Характеристика алмазных порошков серий SDA и SDB, наиболее пригодных для бурения твердых и очень твердых пород, приводится в табл. 3. 9.
Таблица 3. 9. Характеристика высокопрочных алмазных порошков
| Марка | Размер | Соответствие ГОСТ 9206-80 | |
| US, Mesh | мкм, ГОСТ | ||
| SDA 45+ | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 160 АС 125 АС 100 |
| SDA 55+ | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 160 АС 160 АС 125 |
| SDA 65+ | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 180 АС 160 АС 160 |
| SDA 75+ | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 200 АС 180 АС 170 |
| SDA 85+ | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 220 АС 200 АС 190 |
| SDA 100+ | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 270 АС 210 АС 200 |
| SDAB 1045 | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 160 АС 160 АС 125 |
| SDB 1055 | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 200 АС 160 АС 160 |
| SDB 1065 | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 200 АС 190 АС 160 |
| SDB 1075 | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 200 АС 180 АС 170 |
| SDB 1085 | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 300 АС 250 АС 200 |
| SDB 1100 | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 350 АС 300 АС 230 |
| SDB 1125 | 30/40 40/50 50/60 | 500/400 400/315 315/250 | АС 400 АС 350 АС 300 |
| SDB LBW | 50/60 | 315/250 | АС 200 |
При армировке породоразрушающего инструмента синтетическими алмазами компании De Beers целесообразно сочетание серий SDA и SDB в различных пропорциях, исходя из свойств предполагаемых для бурения пород.
|
|
|
Конструкция алмазного инструмента
Алмазные коронки характеризуются следующими конструктивными элементами: конструкцией корпуса коронки, формой торца коронки, размерами объемных и подрезных алмазов, их качеством, схемой расположения алмазов, насыщенностью ими матрицы, характером и геометрическими параметрами промывочной системы.
Корпус алмазной коронки изготовляется из углеродистой стали марки 20 или 30 по ГОСТ 1050-74. Длина корпуса коронки зависит от типа колонковых труб, применяемых для бурения. Конструкции коронок для одинарных (рис. 3. 10, а) и двойных (рис. 3. 10, б) колонковых труб существенно отличаются.
Рис. 3. 10. Конструкция алмазных коронок для одинарных (а) и двойных
(б) колонковых труб
1 – стальной корпус; 2 – алмазосодержащая матрица; 3 – промывочный канал
В табл. 3. 10 приведены основные размеры коронок, применяемых с одинарными колонковыми трубами.
Алмазные коронки с удлиненным корпусом применяют в некоторых конструкциях двойных колонковых труб и в комплексах ССК и КССК.
Коронки для одинарных колонковых труб имеют наружную присоединительную резьбу, длина которой 30 мм. Коронки для двойных колонковых труб имеют внутреннюю присоединительную резьбу. Длина резьбы 40 мм. В табл. 3. 11 приведены основные размеры алмазных коронок для двойных колонковых труб.
Геометрия режущей части выбирается так, чтобы рационально разместить алмазы в матрице коронки и наиболее эффективно разрушать горную породу. Коронки имеют пять стандартных профилей форм торца матрицы.
Круглый торец (рис. 3. 11, а) имеет радиус закругления, равный половине толщины алмазосодержащей матрицы. Такой профиль позволяет наиболее равномерно разместить алмазы по режущей части поверхности матрицы и лучше закрепить их в ней. Такая форма профиля применяется в коронках зубчатого типа.
|
|
|
Полузакругленный торец (рис. 3. 11, б) имеет радиус закругления, равный толщине алмазосодержащей матрицы. Такой профиль обеспечивает лучшее закрепление алмазов в угловых точках профиля. Число алмазов, перекрывающих радиальную ширину забоя, невелико.
Таблица 3. 10. Основные размеры алмазных коронок для одинарных
колонковых труб (мм)
| D | d | Do | D1 | D2 | do | d1 | Н |
 26+0, 2
-0, 1
| 14+0, 2 - 0, 1 | 24, 5-0, 6 | 21, 5 | 19, 8-0, 3 | 15+0, 5 | 18, 5+0, 5 | |
| 36 +0, 2 -0, 1 | 22+0, 2 -0, 1 | 34, 0-0, 6 | 29, 0 | 27, 3-0, 3 | 23+0, 5 | 26, 0+0, 5 | |
| 46+0, 2 -0, 1 | 31+0, 2 -0, 1 | 44, 0-0, 6 | 39, 0 | 37, 3-0, 3 | 33+0, 6 | 36, 0+0, 6 | |
| 59+0, 2 -0, 1 | 42+0, 2 -0, 1 | 57, 0-0, 7 | 52, 0 | 50, 3-0, 4 | 44+0, 6 | 48, 0+0, 6 | |
| 76+0, 2 -0, 1 | 59+0, 2 -0, 1 | 73, 0-0, 7 | 68, 0 | 66, 3-0, 4 | 60+0, 7 | 64, 0+0, 7 | |
| 93+0, 2 -0, 1 | 73+0, 2 -0, 1 | 90, 0-0, 9 | 84, 0 | 82, 3-0, 5 | 76+0, 7 | 80, 0+0, 7 | |
| 112+0, 2 -0, 1 | 92+0, 2 -0, 1 | 109, 0-0, 9 | 101, 3-0, 5 | 95+0, 9 | 98, 0+0, 9 |
Таблица 3. 11. Основные размеры коронок для двойных колонковых труб (мм)
| Тип коронки | D | d | D1 | D3 | D2 | Н |
| Для труб ТДН-УТ | ||||||
| КУТ, КУТИ | 46+0, 2 | 44, 0 | 42, 0 | 37, 5 | ||
| КУТВ | 420, 2 | 57, 0 | 54, 0 | 50, 0 | ||
| 19ИЗГ | 76-0, 1 | 58-0, 1 | 75, 0 | 69, 5 | 65, 5 | |
| Для труб ТДН-2 | ||||||
| 10А3, 11И3 | 59+0, 2 | 38+0, 2 | 57, 0 | 52, 0 | 41, 0 | |
| 76-0, 1 | 52-0, 1 | 73, 0 | 68, 0 | 57, 0 | ||
| Для труб ТДН-0 | ||||||
| КДТО-20-59 | 59+0, 3 -0, 2 | 34, 5+0, 3 -0, 2 | 57, 0 | 52, 0 | 41, 2 | |
| КДТО-150-59 | 59+0, 3 -0, 2 | 34, 5+0, 3 -0, 2 | 57, 0 | 52, 0 | 41, 2 | |
| КДТО-20-76 | 76+0, 4 -0, 3 | 46, 0+0, 4 -0, 2 | 73, 0 | 68, 0 | 52, 0 | |
| КДТО-20-93 | 93+0, 4 -0, 3 | 60, 0+0, 4 -0, 2 | 92, 8 | 86, 0 | 72, 2 | |
Давление на контакте алмазов с породой меньше в угловых точках и больше в середине профиля. Полузакругленный профиль широко применяется в однослойных и импрегнированных коронках для бурения твердых пород. Плоский торец (рис. 3. 11, в) позволяет разместить на нем минимальное количество алмазов, что во многих случаях обеспечивает высокую механическую скорость. К недостаткам такого профиля следует отнести слабое закрепление алмазов по краям торца, что приводит к преждевременному выкрашиванию и образованию «фасок износа» на торце коронки. С плоским торцом выпускаются импрегнированные коронки. Такой профиль непригоден для однослойных коронок.
Торец формы полукупол (рис. 3. 11, г) имеет большой радиус закругления по наружной стороне матрицы и малый – по внутренней стороне матрицы. При такой форме матрицы можно расположить алмазы по наружному диаметру и увеличить стойкость коронок при бурении трещиноватых, раздробленных пород. С полукуполом выпускаются коронки, предназначенные для двойных колонковых труб.
|
|
|
Ступенчатый торец (рис. 3. 11, д) имеет более развитую площадь поверхности матрицы по наружному диаметру, что позволяет разместить на ней большее количество алмазов и увеличить стойкость коронок. В данном случае формируются дополнительные
 |
Рис. 3. 11. Профили торца алмазных коронок
а – круглый; б - полукруглый; в – плоский; г – прямой полукупол; д –ступенчатый
плоскости обнажения, что ускоряет процесс разрушения породы и стабилизирует работу коронки. С таким профилем выпускаются коронки для комплексов ССК, где требуется повышенная работоспособность породоразрушающего инструмента.
Матрица коронки представляет собой металлокерамическое кольцо, в котором закреплены алмазы. Она припаивается к стальному корпусу коронки. Матрица служит для закрепления алмазов, отвода тепла, возникающего в процессе бурения, а также для своевременного обнажения алмазов при бурении. Материал матрицы (медь, никель, порошок медный, порошок никелевый) обладает меньшей твердостью, чем зерна алмазов и изнашивается частицами разбуренной породы быстрее, обнажая их. Сильнообнаженные алмазы могут выпасть из матрицы, сколоться и не выполнить работу по разрушению породы. При недостаточном обнажении они слабо внедряются в породу, и коронка не разрушает ее. Необходимая степень обнажения алмазов регулируется износостойкостью матрицы и различными технологическими приемами (изменение параметров режима бурения, электрохимическая заточка и др. ).
Промывочная система состоит из промывочных каналов, расположенных в матрице алмазной коронки. Размер и количество промывочных каналов должны обеспечивать своевременное удаление шлама выбуренной породы с забоя скважины и охлаждение матрицы коронки. В зависимости от характера проходимых пород коронки выпускаются как с обычной промывочной системой (01А3, 01А4, 02И3, 02И4. 02И4, 03И5 и др), так и развитой (07А3, 15А3, 16А3). Коронки с обычной промывочной системой имеют от двух до десяти промывочных каналов шириной до 6 мм. Алмазы в этих коронках по боковой поверхности и торцу расположены без заданного выпуска. В коронках с развитой промывочной системой количество каналов увеличено до 18-36, в зависимости от диаметра коронки, а ширина промывочных каналов составляет 8-12 мм. Алмазы в этих коронках установлены с заданным выпуском: в боковых ребрах до 0, 3 мм, а по торцу до 30% от среднего размера алмаза.
Алмазы, расположенные в матрице, по своему назначению разделяются на объемные и подрезные. Объемные алмазы располагаются как на торце матрицы, так и внутри нее и выполняют роль породоразрушающих резцов. Они разрушают горную породу на забое скважины и обеспечивают ее углубку. Подрезные алмазы размещаются на боковых поверхностях матрицы с внутренней и наружной стороны. Внутренние подрезные алмазы обрабатывают керн и обеспечивают его свободный проход в керноприемную трубу. Наружные подрезные алмазы калибруют стенки скважины.
В породах средней твердости (VII-VIII категорий буримости) наилучшие результаты показывают коронки, армированные алмазами с зернистостью от 2-5 до 1020 шт/кар.; в твердых породах (XI-X категорий буримости) целесообразно использовать коронки с алмазами зернистостью от 20-30 до 150-400 шт/кар.
Зернистость алмазов в коронке зависит от их положения в матрице. Подрезные алмазы обычно крупнее торцевых. Места перехода от торцевой к боковой части коронки армируются более крупными алмазами.
В табл. 3. 12 приведены данные о зернистости алмазов для армирования коронок.
Таблица 3. 12. Взаимосвязь зернистости и размеров алмазных зерен
| Линейный размер, мм | Зернистость алмазов, шт/кар. | |||||
| 2-5 | 5-10 | 10-20 | 20-30 | 30-40 | 40-60 | |
| 3, 3-4, 0 | 2, 5-3, 3 | 1, 8-2, 5 | 1, 5-1, 8 | 1, 3-1, 5 | 1, 1-1, 3 | |
| Зернистость алмазов, шт/кар. | ||||||
| Линейный размер, мм | 60-90 | 90-120 | 120-200 | 200-300 | 300-400 | 400-600 |
| 1, 0-1, 1 | 0, 9-1, 0 | 0, 8-0, 9 | 0, 7-0, 8 | 0, 6-0, 7 | 0, 5-0, 6 | |
В настоящее время выпускаются различные типы алмазных коронок. Поэтому для определения типа коронки (рис. 3. 12), свойств матрицы и характеристики алмазов каждая коронка имеет свой индекс, который наносится на ее корпус.
Рис. 3. 12. Типы алмазных коронок
а - однослойная; б– импрегнированная:
1 - объемные алмазы; 2 - подрезные алмазы; 3–матрица, насыщенная мелкими алмазами; 4 – корпус коронки
Пример индексации коронки:
1) 01А3Д60К40 №728260 АИ. 1.
01 – конструкция коронки; А – однослойная, 3 – нормальная матрица (НRC 20-25), Д – объемные алмазы дробленые, 60 –зернистость объемных алмазов, шт/кар., К – подрезные алмазы овализованные, 40 – зернистость подрезных алмазов, шт/кар., № 7282-60 – заводской номер коронки, АИ – изготовлена на Терекском заводе алмазных инструментов, 1 квартал.
2) КГ-59-3 СВМ – коронка для бурения снарядом ССК-59, диаметр 59 мм, форма торца гребенчатая, твердость матрицы HRC 25-30, армированная синтетическими высокопрочными алмазами, изготовлена в ТулНИГП.
Для армирования однослойных коронок применяются алмазы с зернистостью от 5-10 до 150-200 шт/кар. Коронки этого типа применяются в плотных, малоабразивных, слаботрещиноватых породах от VI до Х категории буримости.
Схема раскладки алмазов выбирается с учетом их зернистости, формы профиля торца коронки, системы промывочных каналов, механических свойств пород, для которых предназначен инструмент. Типовые схемы раскладки алмазов изображены на рис. 3. 13.
 |
Рис. 3. 13. Типовые раскладки алмазов коронке
а – радиальная; б – спиральная; в – концентрическая;
г - с неполным перекрытием радиальной ширины забоя
В настоящее время изготовляются однослойные коронки с алмазами, имеющими заданную величину выпуска из матрицы, и с развитой промывочной системой, а также алмазные коронки без заданного выпуска алмазов и с обычной промывочной системой. Величина выпуска алмазов на торце коронки влияет на величину их внедрения в породу и степень очистки забоя от шлама. Обычно коронки с заданной величиной выпуска применяются в порядке средней твердости (VI-VIII категории). Чем больше выпуск алмазов, тем лучше очищается забой от шлама и тем выше механическая скорость бурения.
Алмазные коронки без заданного выпуска с обычной промывочной системой применяются в более твердых слаботрещиноватых породах (IX-X категории буримости). Техническая характеристика однослойных коронок с выступающими алмазами приведена в табл. 3. 13. Конструкция коронки 07А3 с выступающими алмазами приведена на рис. 3. 14, а.
Техническая характеристика однослойных коронок без заданного выпуска приведена в табл. 3. 14, а конструкция коронок 01А3 и 01А4 – на рис. 3. 14, б.
Таблица 3. 13. Техническая характеристика коронок с выступающими алмазами
| Тип коронки | Диаметр коронки, мм | Зернистость алмазов, шт/кар. | Масса алмазов, кар. | ||
| наружный | внутренний | объемных | подрезных | ||
| 16А3-СВ | 12-8; 20-12; 400-150 | 20-12 | 12-17 15-1 19-24 | ||
| 01КС | 4 мм зубки, 20-7, поликристаллы, АРС-3 | ||||
| 02КС | 20-7 | 20-7 | |||
| 04А3 | 20-12; 30-20; 40-30 | 20-12 | |||
| 07А3 | 30-20; 40-30 60-40 | 30-20 | 9, 0-12, 5 10-14 | ||
| Продолжение табл. 3. 13 | |||||
| 04ДП | 20-12; 30-20 40-30; 60-40 90-60 | 20-12 30-20 40-30 | 6-10 7, 5-15 10-20 20-24 | ||
| КАТ | 50-30 | 50-30 | 4-6 5-8 7-10 | ||
а б
Рис. 3. 14. Конструкции однослойных коронок
а - конструкция коронки 07А3, б – конструкция коронок 01А3 и 01А4
1 – объемные алмазы; 2 – промывочный канал;
3, 4 – внутренний и наружный подрезные алмазы
Коронки для двойных колонковых труб (табл. 2. 15) имеют удлиненный корпус с внутренней резьбой и более утолщенную матрицу. Форма торца матрицы в виде полукупола, твердость нормальная 20-25 НRC. Коронки оснащены алмазами ХХХV группы, подгруппы а. Подрезные алмазы ХХХIV группы, подгруппы б. Для армирования коронок используют природные и синтетические алмазы.
Алмазные коронки типа КУТ, КУТВ, 18А3, КУТИ и 19ИЗГ применяются с двойными колонковыми трубами. Коронки 10А3, 11И3, используются в трубах типа ТДН-2, с трубами ТДН-0 - коронки КДТО. Для комплектации эжекторных снарядов выпускаются коронки ДЭИ и ДЭА.
Импрегнированные коронки предназначены для бурения весьма абразивных и трещиноватых пород IX-XII категорий буримости. К ним относятся стандартные коронки 02И3, 02И4, 03И5, И4ДП, КИТ, ИКС, БС-03, БС-04. Все импрегнированные коронки изготовляют методом холодного прессования в металлических или графитовых пресс-формах с последующей пропиткой цветным металлом. Только коронку 03И5 изготовляют способом горячего прессования.
Таблица 3. 14. Техническая характеристика коронок без заданного выпуска алмазов
| Тип коронки | Диаметр коронки, мм | Зернистость алмазов, шт/кар. | Масса алмазов, кар. | ||
| наружный | внутренний | объемных | подрезных | ||
| 01А3 | 30-20 | 20-12 | 3, 5-6, 5 | ||
| 01А4 | 50-30 | 30-20 | 4, 5-7, 5 | ||
| 01А3СВ | 60-40 | 50-30 | 5, 5-10 | ||
| 01А4СВ | 10-16 | ||||
| 01А30СВ | 12-18 | ||||
| 01А40СВ | 14-20 | ||||
| АКС | 50-30 60-40 | 50-30 | 3, 5-5, 5 5-6, 5 8, 5-10 | ||
| 01А3Г | 120-90 | 60-40 | 4, 5-6, 5 | ||
| 01А4Г | 5, 5-7, 5 | ||||
| 14А3 | 20-12 30-20 60-40 | 20-12 30-20 50-30 | 5, 9-93 9, 6-14, 4 9, 8-19, 6 | ||
Таблица 2. 15. Техническая характеристика коронок для двойных колонковых труб
| Тип коронки | Диаметр коронки, мм | Зернистость алмазов, шт/кар. | Масса алмазов, кар. | ||
| наружный | внутренний | объемных | подрезных | ||
| КУТ | 30-20 | 30-20 | 7, 5 | ||
| КУВТ | 50-30 | 50-30 | |||
| 18А3 | 60-40 | 60-40 | |||
| КУТИ | 400-120 | 50-30 | |||
| 19А3Г | |||||
| 10А3 | 30-20 | 30-20 | 13, 5 | ||
| 11И3 | 400-120 | 50-30 | 12, 5 18, 5 | ||
| КДТО | 34, 5 | 30-20 | 30-20 | ||
| КДТО | 34, 5 | 400-150 | 50-30 | 11, 5 | |
| ДЭИ | 400-150 | 50-30 | |||
| ДЭА | 30-20 | 30-20 | |||
Для армирования коронок в качестве объемных алмазов используются алмазы XV группы, подгруппы «в» или XXXV группы, подгруппы «а» зернистостью 600-120 шт/кар. Для подрезных алмазов используются кристаллы XV группы, подгруппы «а» или ХХХV группы, подгруппы «б», зернистостью 90-30 шт. /кар. Также применяются порошки синтетических алмазов АРС-3, АРС-4 и монокристаллические алмазы АС-50, АС-65, АС-80. Техническая характеристика этого типа коронок приведена в табл. 3. 16.
Таблица 3. 16. Техническая характеристика импрегнированных коронок
| Тип коронки | Диаметр коронки, мм | Зернистость алмазов, шт/кар. | Масса алмазов, кар. | ||
| наружный | внутренний | объемных | подрезных | ||
| 02И3 | 400-120 | 50-30 | 5, 3 | ||
| 02И3 | 400-120 | 60-40 | 7, 5 | ||
| 02И3Г | 400-120 | 60-40 | |||
| 02И4Г | 400-120 | 60-40 | |||
| И4ДП | 400-120 | 20-12 30-20 | |||
| КИТ | 400-120 | 50-30 60-40 | |||
| БС-03 | 800-400 | твесал | 9, 3 14, 5 | ||
| БС-04 | 800-400 | твесал | |||
Коронки, армированные синтетическими поликристаллическими алмазами высокой износостойкости типов АРС-3 и АРК-4, предназначены для бурения скважин при разведке на твердые полезные ископаемые: уголь, полиметаллические и железные руды, горно-химическое сырье, а также для бурения структурных, гидрогеологических и специальных скважин. Развитая промывочная система коронок дает возможность вести бурение с промывкой как водой, так и вязко-пластичными промывочными жидкостями. Конструкция подрезной части коронок обеспечивает надежную калибровку стенок скважин и исключает необходимость разбуривания или применения расширителей.
Коронки типа 01КС (рис. 3. 15, а) предназначены для бурения малоабразивных монолитных и слаботрещиноватых перемежающихся (в пределах средней твердости) горных пород. В качестве объемных используются поликристаллические алмазы СВСП, а в качестве подрезных АРС-3. Коронки типа 02КС и КСК-03 (рис. 3. 15, б и 3. 15, в) предназначены для бурения абразивных монолитных и трещиноватых перемежающихся (в пределах средней твердости и абразивности) горных пород. Объемные и подрезные алмазы в коронках типа 02КС представлены АРС-3. У коронок типа КСК-03 объемный и подрезной слои армируются алмазами АРК-4.
Алмазные долота применяют для бескернового бурения, а также как вспомогательный инструмент при направленном и многозабойном бурении. Разработаны алмазные долота шести типов (табл. 3. 17).
Все они имеют вогнутую форму торца с центральным промывочным отверстием для промывки. Долота изготовляются с матрицей твердостью 20-25 НRC.
Однослойные долота 08А3, 09А3, АДН-08 и АДН-22 предназначены для бурения плотных, монолитных горных пород VII-IX категорий по буримости. Промывочная система в этих долотах представлена центральным отверстием с отходящими от него радиальными каналами. Подрезные алмазы расположены в боковых ребрах, объемные алмазы имеют заданный выпуск до 20% диаметра зерна.
Рис. 3. 15. Общий вид коронок 01КС-93С (а), 02КС-76С (б) и КСК03-59(в)
Для армирования долот применяют алмазы XV группы, подгруппы «а», а также алмазы XXXV группы, подгруппы «а» зернистостью 30-20 шт. /кар. Конструкция долот показана на рис. 3. 16.
Импрегнированные долота 08И3, ИДН-12 имеют конструкцию аналогичную конструкции однослойных долот и отличаются только зернистостью объемных алмазов. Для армирования долот применяют алмазы ХV группы, подгруппы “в” зернистостью 150-120 шт. /кар. Допускается армирование алмазами ХХХV группы, подгруппы «а».
|
Таблица 3. 17. Техническая характеристика алмазных долот
| Тип долота | Наружный диаметр | Зернистость алмазов, шт/кар. | Масса алмазов, кар. | |
| 08А3 | 30-20 | - | 10, 4-12, 2 | |
| 08И3 | 150-120 | 30-20 | 17-20 | |
| 09А3 | 30-20 | - | 14-26 | |
| АДМ-22 | 50-30 | - | 11-13 | |
| ИДН-12 | 150-120 | 50-30 | ||
| АДН-08 | 50-30 | 30-20 | 25-30 | |
|
|
|
