Способ эксплуатации долота

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при шарошечном бурении взрывных и разведывательных скважин на горных предприятиях. Техническим результатом является усовершенствование способа эксплуатации долота и контроль показателей процесса бурения. Способ включает операции периодического ввода долота в процесс непрерывного бурения и вывода долота из процесса непрерывного бурения, определения в процессе эксплуатации долота степени буримости, степени износа долота и скорости бурения, и установления критической скорости бурения для каждой однотипной по крепости породы, прерывания процесса непрерывного бурения при достижении критической скорости бурения, с последующим выводом долота, восстановлением его изношенной поверхности и переводом долота в процесс бурения в менее крепкие породы. При эксплуатации шарошечного долота в однотипной по крепости породе определяют величину фактической и относительной проходки шарошечного долота при каждом процессе его непрерывного бурения, а в момент достижения условия: 0,9≤ΣПоi≤1, где ΣПоi - сумма относительных величин проходок долота для каждого процесса его непрерывного бурения, процесс непрерывного бурения прерывают с последующим выводом долота, восстановлением его изношенной поверхности и переводом долота в процесс бурения в менее крепкие породы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относиться к горной промышленности и может быть использовано при шарошечном бурении взрывных и разведывательных скважин на горных предприятиях, которые осуществляют разработку полезных ископаемых с взрывным разрушением горной породы, в частности для повышения эксплуатационного ресурса шарошечного долота.

Известен способ управления процессом эксплуатации шарошечного долота, включающий операции ввода долота в процесс бурения горной породы, определения степени износа долота, восстановления изношенной поверхности долота, с последующим вводом долота в процесс бурения (см. «Станки технология и экономика шарошечного бурения». - М.: Недра, 1975 г. с.183-192).

Также известен способ управления процессом эксплуатации шарошечного долота по патенту Украины №49782А, МПК 6 Е21В 10/08, Бюл. №9, 2002 г., включающий операции ввода долота в процесс бурения горной породы, определения продолжительности межремонтных циклов эксплуатации долота, технического состояния долота, контроля скорости бурения, восстановления изношенной поверхности долота с последующим вводом его в процесс бурения.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению по совокупности признаков и достигаемому техническому результату является способ эксплуатации шарошечного долота по патенту Украины №4124, МПК 7 Е21В 10/08, Бюл. №1, 2005 г., путем перевода долота из процесса бурения в крепких породах в процесс бурения в менее крепкие породы, включающий операции периодического ввода долота в процесс непрерывного бурения и вывода долота из процесса непрерывного бурения, определения в процессе эксплуатации долота буримости породы, степени износа долота и скорости бурения, установления критической скорости бурения для каждой однотипной по крепости породы, прерывания процесса непрерывного бурения при достижении критической скорости бурения, с последующим выводом долота из процесса бурения, восстановлением его изношенной поверхности и переводом долота в процесс бурения в менее крепкие породы.

Причиной, препятствующей достижению технического результата при осуществлении известного способа, является то, что скорость бурения зависит от многих факторов: состояния бурового станка, бурового става, режима бурения, степени изношенности бурового инструмента. В этих условиях сложно определить причину возникновения критической скорости и ее связь с износом долота, при которой наступает необходимость проведения работ по его восстановлению. Это обусловлено тем, что в процессе бурения долото на своем пути пересекает различные по крепости породы, при проходке которых изменяется нагрузка на долото. В результате чего долото может достичь критической скорости. В зависимости от толщины слоя породы и степени износа долота данный режим может быть кратковременным, и существенного влияния на эксплуатационные свойства долота при этом не наблюдается. Однако, согласно вышеприведенным способам, процесс непрерывного бурения в данном случае прерывают. Долото выводят из процесса бурения, а работы по восстановлению долота преждевременны и нецелесообразны. В этой связи для повышения достоверности информации о степени износа требуются дополнительные критерии оценки процесса бурения.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ эксплуатации долота путем введения дополнительных операций и новой взаимосвязи между ними, обеспечить контроль показателей процесса бурения и за счет этого повысить их достоверность, увеличить эксплуатационный ресурс долота, уменьшить стоимость буровых работ и себестоимость добычи полезных ископаемых.

Поставленная задача решена тем, что в способе эксплуатации шарошечного долота путем перевода долота из процесса бурения в крепких породах в процесс бурения в менее крепкие породы, включающем операции периодического ввода долота в процесс непрерывного бурения и вывода долота из процесса непрерывного бурения, определения в процессе эксплуатации долота степени буримости, степени износа долота и скорости бурения, установления критической скорости бурения для каждой однотипной по крепости породы, прерывания процесса непрерывного бурения при достижении критической скорости бурения, с последующим выводом долота, восстановлением его изношенной поверхности и переводом долота в процесс бурения в менее крепкие породы, согласно изобретению, при эксплуатации шарошечного долота в однотипной по крепости породе, определяют величину фактической и относительной проходки шарошечного долота при каждом процессе его непрерывного бурения, а в момент достижения условия

0,9≤ΣП_oi≤1,

где ΣП_oi - сумма относительных величин проходок долота для каждого процесса его непрерывного бурения, процесс непрерывного бурения прерывают, с последующим выводом долота, восстановлением его изношенной поверхности и переводом долота в процесс бурения в менее крепкие породы.

При этом относительную величину проходки долота по породам различной крепости определяют из выражения

П_oi=П_фi/П_pi,

где П_фi - величина фактической проходки долота по породам i-й крепости;

П_pi - опорная величина проходки долота по породам i-й крепости.

На чертеже представлена блок-схема способа эксплуатации долота.

Сведения, подтверждающие возможность промышленного использования полезной модели, приведены на примере разработки месторождения Ингулецкого ГОКа, г.Кривой Рог, Украина. Тип применяемых долот ОК производства ООО «Гормаш», г.Белгород, Россия. Средняя глубина скважин 17,7 м.

Согласно данным геологической службы предприятия месторождение делят на участки по крепости пород. Перед вводом долота в непрерывный процесс бурения на площадке подготовки долот к эксплуатации проверяют техническое состояние долота в соответствии с рекомендациями завода изготовителя, производят подготовку долот к эксплуатации.

Способ эксплуатации долота поясняется блок-схемой, на которой приведены предназначенное для бурения скважин месторождение 1, разделенное на участки по крепости f₁, f₂, f_i, блок обработки информации на базе компьютера 2, в который вводят данные о крепости пород на участках 3, 4, 5. В процессе бурения контрольных скважин 6, 7, 8 долотами 9, 10, 11. Для каждого из этих участков в процессе эксплуатации долота определяют степень буримости пород, степень износа долота и скорость бурения. Устанавливают критическую скорость бурения для каждой однотипной по крепости породы и опорную величину проходки. Затем полученные данные заносят в базу данных компьютера (линии 12, 13, 14). Опорная величина проходки зависит от особенностей геологического строения, физико-механических свойств пород конкретного месторождения и конструкции применяемого долота. Опорную величину проходки долота (П_pi) и критическую скорость проходки по породам различной крепости определяют путем обработки статистических данных, собранных при ранее проведенных буровых работах на данном месторождении. При отсутствии таких данных используют результаты предварительной отработки, например не менее трех долот определенной конструкции по каждой разновидности пород месторождения. Для последующего анализа используют средние значения данных отработки этих долот.

В таблице приведены средние показатели отработки трех долот в породах различной крепости.

Показатели провеса бурения	Крепость породы, (f)
15	16	17	18	19
Критическая	0,115	0,112	0,105	0,087	0,045
скорость, м/мин
Опорная величина проходки долота (Пpi), м	352	322	264	178	64

На блок-схеме приведены участок подготовки к эксплуатации и восстановления долот 15, новое долото 16, которое после соответствующей подготовки вводят в процесс бурения, последовательность операций в процессе эксплуатации долота схематично показана на блок-схеме линией 17.

На первом этапе долото вводят в процесс непрерывного бурения, в участок месторождения, характеризующийся более крепкими породами f₁. Долото в процессе межремонтного цикла используют для бурения нескольких взрывных скважин. Процесс бурения одной скважины является непрерывным процессом бурения. В процессе непрерывного бурения каждой скважины фиксируют величину фактической проходки долота по каждой разновидности пород, присутствующей на данном участке, в том числе слоев f_п. породы различной крепости, которые пересекает буровая скважина. Эту оперативную информацию, схематически показанную на блок-схеме линиями 18, заносят в базу данных компьютера. По мере поступления оперативной информации в базу данных компьютер производит обработку исходной и оперативной информации.

Обработка постоянно поступающих оперативных данных ведется до получения условия 0,9≤ΣП_oi≤1,

где - ΣП_oi - сумма относительных величин проходок долота для каждого процесса его непрерывного бурения.

П_oi=П_фi/П_pi,

где П_фi - величина фактической проходки долота по породам i-й крепости;

П_pi - опорная величина проходки долота по породам i-й крепости.

В момент достижения вышеуказанного условия процесс непрерывного бурения прерывают, долото выводят из процесса бурения, доставляют на участок подготовки к эксплуатации и восстановления долот, где долото восстанавливают, подготавливают его к эксплуатации, затем его снова вводят в процесс непрерывного бурения на участок пород меньшей крепости и после достижения упомянутого условия долото вновь выводят из процесса бурения. Таким образом, описанный процесс повторяют до полного износа долота.

1. Способ эксплуатации шарошечного долота путем перевода долота из процесса бурения в крепких породах в процесс бурения в менее крепкие породы, включающий операции периодического ввода долота в процесс непрерывного бурения и вывода долота из процесса непрерывного бурения, определения в процессе эксплуатации долота степени буримости, степени износа долота и скорости бурения, и установления критической скорости бурения для каждой однотипной по крепости породы, прерывания процесса непрерывного бурения при достижении критической скорости бурения, с последующим выводом долота, восстановлением его изношенной поверхности и переводом долота в процесс бурения в менее крепкие породы, отличающийся тем, что при эксплуатации шарошечного долота в однотипной по крепости породе, определяют величину фактической и относительной проходки шарошечного долота при каждом процессе его непрерывного бурения, а в момент достижения условия

0,9≤ΣПоi≤1,

где ΣПоi - сумма относительных величин проходок долота для каждого процесса его непрерывного бурения,

процесс непрерывного бурения прерывают, с последующим выводом долота, восстановлением его изношенной поверхности и переводом долота в процесс бурения в менее крепкие породы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что относительную величину проходки долота по породам различной крепости определяют из выражения

Поi=Пфi/Прi,

где Пфi - величина фактической проходки долота по породам i-ой крепости;

Прi - опорная величина проходки долота по породам i-ой крепости.