Способ алмазного бурения скважин

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И-C-A-п"- -И- E

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii) 722930

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 040778 (21) 2639231/23-03 с присоединением заявки N2 (23) Приоритет

Опубликовано 250380. Бюллетень Мо

Дата опубликования описания 260380 (51)М. Кл.2

С 09 К 7/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (З) У4К6 2 2 ° 2 4 3 ° ,144,2 (088.8) P.A. Бычков, A.В. Касаточкин, Б.Б. Кудряшов, A.B..Бессчастный и Л.К. Горшков (72) Авторы изобретения

Краснодарский политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт природных алмазов и инструмента (71) Заявители! (5 4) СПОСОБ АЛМАЗНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение касается бурения скважин и может быть использовано при разбуривании твердых пород или бетонов алмазным инструментом в геологоразведке и строительстве °

Известно использование промывочных сред, таких как глинистые раст— воры или вода (1) .

Известно также использование возqyxa в качестве промывочной среды(2) 1О

Использование воздуха в качестве промывочной среды имеет ряд преимуществ пО сравнению с промывкой глинистым раствором или водой; дефи- 15 цитноств воды в условиях пустынь, высокогорья и Крайнего Севера, лучшая очистка забоя от выбуренной по-. роды, высокая скорость проходки скважин, 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 низ— ких коэффициентов теплоотдачи и весового расхода. Температура режущих граней алмазов не должна превышать Зр

600оС, поскольку в протИвном случае снижается твердость алмаза и возникают температурные деформации и, как.следствие, резко падает эффективность алмазного бурения.

Белью изобретения является повышение эффективности алмазного бурения эа счет снижения контактной температуры режущих граней инструмента и улучшения очистки забоя.

Это достигается способом алмазного бурения скважин путем промывки графито-воздушной суспенэией,причем концентрация графита 5-20 кг на 1 м з воздуха.

Графито-воздушная суспензия во время бурения подается на забойскважины, очищает его от выбуренной породы и эффективно охлаждает алмазный породоразрушающий буровой инструмент, чему способствует высокая теплопроводность графита. Трехкомпонентная система (воздух — графит — выбурен н ая порода) вын оси т ся на устье скважины, где поступает в разделитель твердой и газовой фаз. Воздух в разделителе освобождается от пыли (графита и породы) и выходит через шинельный фильтр в атмосферу. При колонковом бурении 722930

Введение теплопроводных частиц графита в поток воздуха приводит к увеличению объемной теплоемкости и улучшает другие теплофизические характеристики потока. Применение графито-воздушной суспенэии обеспечивает значительное возрастание коэффициента теплоотдачи по сравнению с воздухом (более чем в 10 раз), что особенно важно для обеспечения эффективного теплоотвода и снижения температур рабочих поверхностей в алмазных коронках.

На стенде производилось опытное бурение импрегнированными алмазными коронками диаметром 59 мм со встроен15 ными в них датчиками температур (хромель-алюмелевыми термопарами), импульсы от которых фиксировались потенциометрами. В качестве очистных агентов использовались сжатый воэ—

20 дух с расходом 3,5 " „„и графитовоэдушная суспензия (расход сжатого воздуха 3,5 нм /мин плюс 10 Kr графита в виде пыли на 1 м сжатого

25 воздУха) . Бурение производилось по блоку гранита X категории ПО Qyp мости .

Результаты стендового бурения приведены в таблице. есрость

Сжатый воздух

290

1,3

Графито-воздушная суспенэйя

170

1,6

-тм

Таким образом, способ согласно . изобретению путем промывки, графитовоздушной суспенэией, снижая нагрев матрицы коронки и нормализуя темпера.турные условия работы буровых алма- 45 зов, способствует повышению механической скорОсти бурения.

Использование графито-воздушной суспенэии в соотношении 5-20 кг графита на 1 м воздуха при алмазном 50 бурении по твердым породам позволяет повысить технико-экономические показатели алмазного бурения, а также снизить стоимость сверления железобетонных конструкций алмазными к ьцев сверла,Ы при проиэводст 55 ве строительных работ в зимнее время, при сооружении высотных зданий, т.е4 р условиях невозможности или нецелесообразности использования водые 60

Формула из обретени я

ЦНИИПИ Зак аэ 30 8/1 4 Тираж 725 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мелких скважин целе сообраэ но н аправ 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 эффектив ная 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 скважин, включаюший промывку средой, о т л ич а ю шийся тем; что, с целью повышения эффективности способа за счет улучшения охлаждения инструмента и очистки забоя, промывку ведут графито-воздушной суспензией, причем концентрация графита 5-20 кг на

1 м воздуха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кистер Э.Г. Химическая-обработка буровых растворов. М., Недра, 1972, с, 324.

2. Кудряшов Б Б. и др, Новая технология бурения скважин в мерзлых породах. Л., Недра, 1973, с. 75—

79 (прототип) .