§ 4. Конструкции коронок с резцами из синтетических алмазов и сверхтвердых материалов

В ряде организаций (ИСМ, СКВ НПО «Геотехника», ВНИИАШ и др.) разработано большое количество коронок с использованием синтетических алмазов и сверхтвердых материалов: КАИ, БСС, АКС, ИКС, ЛКР, КСК, ДКР, КС, КСАВ и др.

Коронки КАИ, импрегнированного типа, оснащают синтетическими алмазами размером 0,2—0,4 мм. Матрица коронок повышенной износостойкости с твердостью HRC = 5+30. Коронки имеют развитую промывочную систему, состоящую из 8 и 12 каналов у коронок диаметром 59 и 76 мм соответственно. Предназначены такие коронки для бурения пород VII—X категорий по буримости.

Коронки КСК (рис. 2.9, а) армируют синтетическими алмазами АСПК (поликристаллические карбонадо). Предназначены эти коронки для бурения пород VI—VIII, частично V и IX категорий по буримости. Коронки имеют хорошо развитые промывочные окна. Масса синтетических алмазов составляет 19—21 кар.

Коронки ЛКР армируют резцами из эльбора-Р. Резцы, имеющие диаметр и высоту 4 мм, устанавливают группами в торце утолщенного короночного кольца с достаточно большим выпуском, что обеспечивает их хорошее охлаждение. Твердость материала резцов HRC = 90-5-100. Конструкция коронки допускает трех- и

a I

б

1

i —корпус коронки, 2 — матрица, 3 — вставки с син­тетическими алмазами

³ \л 3 t^{s 3}

г

Рис. 2.9. Конструкции коронок, армированных синтстнческимн ачмазами КСК и КСАВ:

четырехкратную перезаточку резцов, что существенно повышает общую проходку на коронку. Предназначены такие коронки для бурения пород VII—XI категорий по буримости, вплоть до оквар- цованных железистых образований (железистые кварциты, гемати- томартитовые роговики).

Коронки КСАВ (рис. 2.9, б) армируют резцами из синтетических алмазов поликристаллического строения (СВСП). Резцы имеют цилиндрическую форму размером 3,5 * 4,0 или 4,0 * 4,0 мм с массой 0,6—0,8 кар. Коронки диаметром 59 мм имеют по четыре сектора, в которых устанавливается по три режущих элемента. При работе в сильно абразивных породах алмазные вставки хорошо обнажаются и разрушают породу.

Коронки КС-76 вооружены синтетическими поликристалли- ческими алмазами СВСП. Торцовые алмазы имеют зернистость 1—2 шт/кар, а подрезные —до 12 шт/кар. Твердость матрицы IIRC = 30-40.

§ 5. Алмазные долота

Алмазные долота служат для бескернового бурения скважин, а также для забуривания дополнительных стволов при направленном бурении. Известно большое количество конструкций и типоразмеров долот, основными элементами которых являются

корпус с присоединительной резьбой, матрица, содержащая алмазы И имеющая промывочные каналы (рис. 2.10). Форма торцовой (рабочей) части матрицы у долот может быть вогнутой, выпуклой, ятупенчатой и комбинированной.

Fbc. 2.10. Алмазное долото:

1 — матрица; 2 — алмазные резцы; 3 — циркуляционные каналы; 4 — дополнительные циркуляционные каналы; 5 — корпус; б —присоединительная резьба

Вид А

В геологоразведочной практике для бурения скважин применяют два типа алмазных долот: однослойные 08АЗ-46, 09АЗ-59 и им- прегнированные — 08ИЗ-46. У всех долот матрица имеет вогнутую форму торца и центральное отверстие для циркуляции промывочной жидкости. Твердость матрицы HRC = 20-5-25. Кроме того, выпускают и специальные долота для направленного бурения скважин типа АДН-08, АДН-22, ИДН-12 (табл. 2.6).

Таблица 2.6. Характеристика алмазных долот

Тип	Диаметр, мм	Зернистость алмазов, шт/кар		Масса алмазов, кар
		объемных	подрезных
08АЗ	46	30-20	30-20	10,4-12,2
09АЗ	59	30-20	30-20	14-26
08ИК	46	150-120	30-20	17-20
АДН-22	59	50-30	30-20	11-13
АДН-08	76	50-30	30-20	25-30
ИДН-12	59	150-120	50-30	18

Долота 08АЗ (см. рис. 2.10) оснащаются алмазами XV группы, которые имеют заданный выпуск (около 25% от линейного размера). Предназначены такие долота для бурения монолитных плотных пород VII—IX категорий по буримости.

Торцовая часть матрицы долота 09АЗ имеет форму внутреннего конуса с углом при вершине 80°, а наружная часть закруглена по радиусу R = 11 мм. Кроме центрального отверстия диаметром

8 мм долото снабжено еще тремя отверстиями диаметром 4 мм, выходящими в спиральные промывочные каналы. Долота этого типа предназначены для бурения плотных монолитных пород сред-i ней абразивности VIII—IX категорий по буримости.

Долота 08ИЗ им премированного типа по конструктивному исполнению аналогичны долоту 08АЗ. Только в качестве объемных резцов используют алмазы зернистостью 120—150 шт/кар XV группы. Предназначены такие долота для бурения абразивных и сильно трещиноватых пород VIII—X категорий по буримости.

В СКВ НПО «Геотехника» и ИСМ разработана новая конструкция долота с вооружением из композиционного материала АТП для бурения в породах IX категории по буримости. Резцы у таких долот диаметром 13,5 мм имеют алмазный слой толщиной 0,8 мм. При испытании долот в условиях Донбасса скорость бурения в среднем составила 5—8 м/ч, а максимальная достигла 30 м/ч при высокой износостойкости.