Представлены результаты научно-исследовательских работ по созданию породоразрушающего инструмента, оснащенного различными сверхтвердыми материалами. Проанализированы физико-механические свойства сверхтвердых и матричных материалов, используемых в буровых инструментах. Освещен процесс взаимодействия бурового инструмента с горной породой, рассмотрены особенности влияния конструктивных параметров инструмента на эффективность разрушения им горных пород. Даны рекомендации по повышению износостойкости породоразрушающей и калибрующей частей инструмента, а также результаты применения инструмента в различных геологотехнических условиях.

Рассмотрены результаты эксплуатации буровых коронок различных конструкций и влияние на их работоспособность однородности алмазных порошков по прочности. Изложена сущность процесса эффективной адгезионно-магнитной сортировки высокопрочных алмазных порошков по уровню дефектности поверхности зерен и прочностным характеристикам. Показано увеличение эксплуатационных характеристик буровых коронок при их оснащении алмазными шлифпорошками с высокой однородностью по прочности и термопрочности.

Рассмотрены физико-механические свойства нового поликристаллического алмазного композиционного термостойкого материала и возможности его применения в породоразрушающем инструменте для бурения скважин в твердых горных породах. Приведены результаты исследований по установлению влияния размера вставок нового материала на работоспособность бурового инструмента. Установлен оптимальный размер вставки для оснащения рабочего торца буровой коронки, обеспечивающий повышение производительности бурения скважин в твердых породах по сравнению с существующими типами инструмента.

Изучены содержание внутрикристаллических включений и их элементный состав в алмазных высокопрочных шлифпорошках, синтезированных с использованием Fe - Ni в качестве сплава-растворителя. Качественные исследования выполнены на приборе DiaInspect.OSM, количественное содержание и элементный состав включений в порошках алмаза измерены методом рентгенофлуоресцентного интегрального анализа с использованием растрового электронного микроскопа BS-340.

Представлены результаты исследования влияния физико-химических и физико-механических свойств шлифпорошков синтетических алмазов на эксплуатационные характеристики бурового инструмента. Показано увеличение износостойкости бурового инструмента при оснащении его алмазными шлифпорошками с высокой однородностью по прочности. Установлено, что использование алмазных шлифпорошков с более развитой поверхностью способствует лучшему удержанию зерен алмаза в связке и уменьшает износ бурового инструмента.

Представлены результаты исследования влияния добавок наноалмазов марки АСУД99 на физико-механические свойства металлической матрицы бурового инструмента. Определено оптимальное содержание добавок наноалмазных порошков в составе твердосплавной шихты. Показано, что добавки нанодисперсных алмазов в количестве 1 - 2 % (по массе) способствуют связыванию кислорода при термоокислении алмазов в процессе изготовления инструмента, что позволяет уменьшить в 1,2 раза содержание пор в структуре материала матрицы и приводит к увеличению его плотности на 1,7 % и твердости на 24,3 %.

Представлены результаты исследований по повышению эксплуатационных характеристик бурового инструмента за счет применения в нем синтетических алмазов с различной степенью металлизации. Показано, что показатели работоспособности буровых коронок при их оснащении металлизированными алмазами повышаются.

Представлены результаты исследования влияния прочностных характеристик (прочности, однородности по прочности, термостабильности) алмазных порошков на износ импрегнированных буровых коронок и энергетические затраты при разрушении ими горной породы. Экспериментально подтверждено влияние прочностных характеристик зерен порошков на работоспособность бурового инструмента. Проведенные производственные испытания показали, что с увеличением прочностных характеристик алмазов средняя проходка на коронку и механическая скорость бурения возрастают.

Исследовано влияние размера природного порошка алмаза на прочность и износостойкость алмазного композиционного поликристаллического материала.

Представлены результаты исследований по повышению эксплуатационных характеристик бурового инструмента за счет применения в нем синтетических алмазов с характеристиками определенного качества. Показано, что износостойкость при оснащении бурового инструмента алмазными шлифпорошками с высокой однородностью по прочности увеличивается.

Показано, что сортировка по степени дефектности и дополнительная классификация с выделением узких фракций зернистостей 400/355 и 250/220 алмазных порошков с магнитными свойствами, полученных из алмазов, синтезированных в присутствии феррокобальта, позволили получить элитные алмазные порошки марок АС160-Э-АС65-Э с высокой однородностью по прочностным и геометрическим характеристикам. Оснащение буровых коронок такими порошками позволяет повысить работоспособность инструмента при бурении крепких горных пород. Установлено, что с повышением прочности порошков марок АС160-Э-АС65-Э и их однородности по прочности в совокупности с увеличением однородности по линейным размерам интенсивность изнашивания коронок снижается.

Цель работы - оценка влияния повышения прочности синтетических алмазов в результате изменения их исходного напряженно-деформированного состояния (НДС) после криогенной обработки на работоспособность породоразрушающего инструмента. В качестве объекта исследований выбраны синтетические термопрочные алмазы АС160Т зернистостью 355/300 мкм. Предложена методика оценки прочности синтетических алмазов при одноосном сжатии до и после криогенной обработки в среде жидкого азота. Изменение исходного НДС алмазов, способствующее повышению их прочности в результате криогенной обработки, основано на немонотонном изменении интегральной интенсивности дифракционной составляющей линии Косселя, обусловленном изменением дефектной структуры. Работоспособность алмазного породоразрушающего инструмента оценено по результатам исследований износостойкости импрегнированных буровых коронок и энергетических затрат при бурении ими горной породы. Изучен характер изменения статической прочности алмазов из пробы, подверженной криогенной обработке. Практический интерес представляет существенное повышение значений прочности алмазов путем их перераспределения в сторону увеличения в пробе зерен с прочностью в диапазоне 350Н - 500Н. Для алмазов с исходной прочностью зерен в диапазоне 500Н - 550Н рост этого показателя незначителен, что можно объяснить низким уровнем изменения исходного НДС кристаллов.

Приведены данные по изучению влияния добавок алмазных микро- и нанопорошков на физико-механические характеристики композиционного материала матрицы бурового инструмента. Исследования выполнены на опытных образцах матриц буровых коронок. Материал матриц получен спеканием вольфрамокобальтовой шихты, пропитанной медью, и добавок. В качестве добавок использованы алмазные микропорошки зернистостью 20/14, 10/7, 1/0 и нанопорошки марок АСУД-50, АСУД-75, АСУД-95, АСУД-99. Экспериментально установлено, что добавка нанопорошков алмаза марок АСУД-50 и АСУД-75 способствует снижению плотности и твердости образцов металлической матрицы бурового инструмента за счет высокого содержания неалмазного углерода; добавка алмазных микропорошков способствует увеличению плотности образцов до 1,0 %.

Індекс рубрикатора НБУВ: К721.11 + И131-562.1

Рубрики:

Технологія виробництва устаткування для буріння

Буріння свердловин

Шифр НБУВ: Ж16228 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Исследования, выполненные в ИСМ, показывают, что использование современных методов дополнительной сортировки и классификации высокопрочных термостойких алмазных шлифпорошков обеспечивает их однородность по прочности и линейным размерам, высокую термостабильность. Производственные испытания при бурении горных пород высокой твердости импрегнированных буровых коронок типа БС-60 NQ диаметром 75,6 мм конструкции ИСМ НАН Украины, предназначенных для снаряда со съемным керноприемником типа Wire Line, свидетельствуют, что оснащение коронок такими алмазными шлифпорошками обеспечивает существенное повышение работоспособности бурового инструмента.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л465 + И131-56-03

Рубрики:

Шліфувальні шкурки та пасти

Буріння свердловин

Шифр НБУВ: Ж14166 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Приведены результаты использования специальных методов сортировки, позволяющих повысить такие показатели качества синтетических алмазов, как статическая прочность и термостабильность. Применение высококачественных термопрочных синтетических алмазов в импрегнированных буровых коронках для снарядов со съемным керноприемником позволяет существенно повысить их работоспособность.

Разрушение алмазов в стадии изготовления инструмента существенно снижает технико-экономическую эффективность его использования. Термическая прочность зерен алмазов тесно связана с графитизацией и окислением, т.е. процессами, протекающими на поверхности зерен алмазных шлифпорошков при нагреве. Для исследования были выбраны алмазные шлифпорошки, синтезированные в 2-х ростовых системах: никель - марганец - углерод и железо - никель - углерод. Показано, что скорость окисления алмазов, синтезированных на основе железо - никель выше, чем скорость окисления алмазов, синтезированных на основе никель - марганца.

Показано, что структурирование композиционного алмазосодержащего слоя буровых коронок частицами нового вида износостойкого наполнителя - карбида вольфрама газофазной карбидизации способствует повышению износостойкости породоразрушающего инструмента и эффективности его применения при бурении в твердых горных породах.

Індекс рубрикатора НБУВ: И131-561.1

Рубрики:

Буріння свердловин

Шифр НБУВ: ДС49291 Пошук видання у каталогах НБУВ