Способ алмазного бурения скважин

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. С 09 К 7/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Краснодарский политехнический институт и Всесоюзныйнаучно-исследовательский и конструкторско-технологическийинститут природных алмазов и инструмента(54) СПОСОБ АЛМАЗНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН Изобретение касается бурения скважин и может быть использовано при разбуривании твердых пород или бетонов алмазным инструментом в геологоразведке и строительстве5Известно использование промывочных сред, таких как глинистые раст - воры или вода (1),Известно также использование возууха в качестве промывочной среды 2). 1 О Использование воздуха в качестве промывочной среды имеет ряд преимуществ пО сравнению с промывкой глинистым раствором или водой; дефи цитноств воды в условиях пустынь, высокогорья и Крайнего Севера, лучшая очистка забоя от выбуренной по".роды, высокая скорость проходкискважин, меньшие энергоэатраты на 20 привод породораэрушающего инструмента, повышенный срок службы алмазных коронок, В то же время условия охлаждения породоразрушающего инструмента при бурении с продувкой 25 воздухом существенно хуже, чем при.жидкостной промывке по причине низких коэффициентов теплоотдачи и весового расхода, Температура режущих граней алмазов не должна превышать 30 600 оС, поскольку в протИвном случаеснижается твердость алмаза и возникают температурные деформации и, как.следствие, резко падает эффективность алмазного бурения.Белью изобретения является повышение эффективности алмазного бурения эа счет снижения контактнойтемпературы режущих граней инструмента и улучшения очистки забоя,Это достигается способом алмазного бурения скважин путем промывки графито-воздушной суспенэией,причем концентрация графита 5-20 кгна 1 м з воздуха,Графито-воздушная суспензия вовремя бурения подается на забойскважины, очищает его от выбуреннойпороды и эффективно охлаждает алмазный породоразрушающий буровойинструмент, чему способствует высокая теплопроводность графита, Трехкомпонентная система (воздух - граФит - выбуренная порода) выноситсяна устье скважины, где поступаетв разделитель твердой и газовойфаз, Воздух в разделителе освобождается от пыли (графита и породы) ивыходит через шинельный фильтр ватмосферу, При колонковом бурении722930 Введение теплопроводных частицграфита в поток воздуха приводит кувеличению объемной теплоемкости иулучшает другие теплофизические характеристики потока. Применение графито-воздушной суспенэии обеспечивает значительное возрастание коэффициента теплоотдачи по сравнениюс воздухом (более чем в 10 раз),что особенно важно для обеспеченияэффективного теплоотвода и снижениятемператур рабочих поверхностей валмазных коронках.На стенде производилось опытноебурение импрегнированными алмазнымикоронками диаметром 59 мм со встроен 15 ными в них датчиками температур(хромель-алюмелевыми термопарами),импульсы от которых фиксировалисьпотенциометрами. В качестве очистныхагентов использовались сжатый воэ 20дух с расходом 3,5 ни графитовоэдушная суспензия (расход сжатоговоздуха 3,5 нм/мин плюс 10 кг граФита в виде пыли на 1 мэ сжатого25 воздуха), Бурение производилось поблоку гранита Х категории По 5 уримости,Результаты стендового бурения приведены в таблице. ес- рость 2 тый воэ афито-воэдушнспенэйя Таким образом, способ согласно . изобретению путем промывки, графитовоздушной суспенэией, снижая нагрев матрицы коронки и нормализуя темпера .турные условия работы буровых алмазов, способствует повышению механической скорОсти бурения.Использование графито-воздушной суспенэии в соотношении 5-20 кг графита на 1 м воздуха при алмазном бурении по твердым породам позволяет повысить технико-экономические показатели алмазного бурения, а также снизить стоимость сверления железобетонных конструкций алмазными кольцевыми сверлами при производстве строительных работ в зимнее время, при сооружении высотных зданий, т.е 4 р условиях невозможности или нецелесообразности использования воФормула изобретен ин, и- ю и Источники ине во вниманиистер Э,Г, Хвых растворо324,мации,ри экспческая.М Н пр55 т тиэеработрае и ка бур1972,в. 2, К техноло породах 79 (про г тот ж 72 ИИПИ Заказ 308/1 писное я, 4 Патент ужгород, У илиал ПП о мелких скважин целесообразно направ лять пыль либо в пылесборник, откуда графит подавать на регенерацию в электростатический сепаратор, либо рассматривать как отходы. При бурении глубоких скважин трехкомпонентная система (воздух - графит - выбу ренная 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 промывочной 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 текучесть, а также эффективное охлаждение породораэрушающего инструмента. Способ алмазного бурения скв включающий промывку средой, о т 45 ч а ю щ и й с я тем; что, с цел повышения эффективности способа счет улучшения охлаждения инстр та и очистки забоя, промывку ве графито-воздушной суспензией, п чем концентрация графита 5-20 к 1 м воздуха.ов Б,Б, и др, Новая урения скважин в мерзлыхНедра, 1973, с, 75- )