Буровые коронки для вращательного и вращательно-ударного бурения
Буровые коронки представляют собой сменный породоразрушающий инструмент, устанавливаемый на буровые штанги и предназначенный для разрушения горной породы в забое скважины. В зависимости от типа привода и способа передачи энергии на забой, коронки классифицируются на модели для вращательного бурения с промывкой и для вращательно-ударного бурения с продувкой воздухом. Конструктивно коронка состоит из корпуса с хвостовиком, промывочными каналами и армирующих вставок из твердого сплава или поликристаллических алмазных элементов (PDC).Рабочие характеристики коронок определяются геометрией твердосплавных вставок, их количеством и схемой расположения на торце корпуса. Для разрушения пород различной крепости применяются разные профили коронок: трехперые, четырехперые, крестовые и кольцевые. Выбор конкретной модели зависит от категории породы по буримости, диаметра скважины и типа бурового станка.Конструктивные особенности и материалы
Корпус буровой коронки изготавливается из легированной стали марок 35ХГСА или 40ХН, прошедшей термическую обработку до твердости от 35 до 42 HRC. Твердосплавные вставки выполняются из вольфрамокобальтовых сплавов марок ВК-8В, ВК-11В и ВК-15В, которые обеспечивают высокую износостойкость при ударных нагрузках. Для армирования коронок, работающих в абразивных породах, применяются вставки с повышенным содержанием кобальта, что увеличивает вязкость и снижает вероятность сколов.Промывочные каналы коронок рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить эффективный вынос шлама из забоя. Для вращательного бурения с промывкой водой или глинистым раствором используются каналы увеличенного сечения, а для пневмоударного бурения каналы, оптимизированные под высокоскоростной воздушный поток. Неправильный подбор промывочных каналов приводит к повторному измельчению шлама и снижению механической скорости бурения.Типы коронок и область применения
Режуще-скалывающие коронки предназначены для бурения пород средней крепости с коэффициентом крепости по шкале Протодьяконова от 6 до 14. Они оснащаются клиновидными твердосплавными вставками, которые внедряются в породу под действием осевой нагрузки и срезают стружку при вращении. Такие коронки применяются при проходке разведочных скважин, бурении шпуров в горнодобывающей промышленности и при устройстве анкерных крепей в тоннелестроении.Штыревые коронки для пневмоударников работают в породах с коэффициентом крепости от 10 до 20. Они оснащаются цилиндрическими или коническими штырями из твердого сплава, которые разрушают породу за счет многократных ударных импульсов. Данный тип коронок широко используется при бурении скважин на воду, геологоразведке и в открытых горных работах на карьерах.Для бурения в особо крепких и абразивных породах применяются коронки с армированием из поликристаллических алмазных резцов. Такие модели обеспечивают высокую стойкость и стабильную механическую скорость бурения при проходке железорудных месторождений и крепких магматических пород.Параметры выбора и эксплуатации
При подборе буровой коронки необходимо учитывать диаметр скважины, тип бурового станка, способ удаления шлама и физико-механические свойства породы. Коронки для вращательного бурения подбираются по посадочному диаметру резьбы, а для пневмоударного бурения по типу хвостовика и диаметру ударника.| Тип коронки | Диаметр, мм | Крепость породы, f | Способ бурения | Тип хвостовика |
|---|---|---|---|---|
| Режуще-скалывающая | от 46 до 132 | от 6 до 14 | Вращательный с промывкой | Резьба К-52 |
| Штыревая трехперовая | от 76 до 160 | от 10 до 16 | Пневмоударный | Конус 1:7 |
| Штыревая крестовая | от 100 до 200 | от 14 до 20 | Пневмоударный | Конус 1:10 |
Критерии оценки износа и восстановление
Износ буровых коронок оценивается по высоте твердосплавных вставок, состоянию промывочных каналов и геометрии корпуса. Предельный износ вставок составляет от 60 до 70% от первоначальной высоты, после чего механическая скорость бурения снижается в 1,52 раза. Коронки с изношенными вставками подлежат переточке на специализированном оборудовании с последующей проверкой геометрических параметров.Восстановление коронок включает замену твердосплавных вставок, наплавку изношенных участков корпуса и восстановление промывочных каналов. После восстановления коронки проходят контроль твердости и геометрии, что позволяет использовать их в повторном цикле бурения. Экономическая эффективность восстановления составляет от 40 до 60% от стоимости новой коронки при сопоставимом ресурсе.Вопросы и ответы (FAQ)
Чем отличаются коронки для вращательного и ударно-вращательного бурения?
Коронки для вращательного бурения оснащаются клиновидными вставками и работают за счет срезания породы при вращении под осевой нагрузкой. Коронки для ударно-вращательного бурения имеют штыревые вставки, разрушающие породу ударными импульсами от пневмоударника, при этом вращение служит для перекрытия следов штырей.
Как определить необходимый диаметр буровой коронки?
Диаметр коронки определяется требуемым диаметром скважины с учетом допуска на усадку ствола. Для обсадных труб диаметр коронки должен превышать наружный диаметр муфты на величину от 10 до 20 мм, обеспечивая гарантированный зазор для свободного прохождения колонны.
Какая марка твердого сплава оптимальна для бурения по граниту?
Для бурения по граниту с коэффициентом крепости от 14 до 18 применяются вставки из сплава ВК-11В. Данный сплав сочетает достаточную твердость для разрушения кварцсодержащих пород и вязкость, предотвращающую сколы при ударных нагрузках.
Как часто необходимо проводить переточку буровых коронок?
Периодичность переточки зависит от абразивности породы и режимов бурения. В среднем переточка требуется после проходки от 50 до 150 метров скважины. Признаком необходимости переточки служит снижение механической скорости бурения более чем на 30% от первоначальной.
