автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.14, диссертация на тему:Научные основы предупреждения аномального износа алмазных коронок

«г 5 ОД

- - На правах рукописи

ГОРЕЛИКОВ Владимир Георгиевич

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ АНОМАЛЬНОГО ИЗНОСА АЛМАЗНЫХ КОРОНОК

Специальность 05.15.14 - 'Технология и техника

геологоразведочных работ"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте методики в техники разведки (ВИТР)

Научный консультант - доктор технических наук, профессор Горшков Л.К.

Ведущее предприятие - Северо-Западное государственное геологическое предприятие "Ссвзалгеолопш"

Защита диссертации состится "Лв " 1996 г.

в 15 я 30 мин. на заседании диссертационного Совета Д.063.15.12 в Санкт-Петербургском государственном горном институте до адресу: 199026, Санкт-Петербург, В-26, 21 линия, дом 2, зал N 2

С диссертацией можно будет ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан ^/¡•г/./ 1996 Г.

Ученый секретарь диссетационного

Совета Д.063.15.12, проф. Тимофеев И.П.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доктор технических наук, доктор технических наук, профессор

Мельничук И.П. Соловьев Н.В. Яковлев А.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А кхууш > 11 о сгьу а б от ы. Снижение непроизводительных потерь алмазного сырья и повышение эффективности алмазосберегающей технологии бурения в твердых горных породах связывается с разработкой научных основ, технологий и технических средств для предупреждения аномального износа алмазных коронок. До одной трети количества алмазного породоразрушающего инструмента снимается с дальнейшей эксплуатации по причине прижога и заполирования. Наличие этих форм аномального износа ведет к снижению величины механической скорости бурения, к увеличению времени на спуско-подъемные операции и ликвидацию осложнений в скважине. Наиболее частым проявлением аномального тноса следует считать прижог, являющийся причиной большинства аварий, на ликвидацию которых затрачивается значительная часть рабочей смены, а иногда приходится забуривать новый ствол. Таким образом, предупреждение этих форм аномального износа способствует повышению эффективности алмазосберегающей технологии бурешш. Теоретическая база алмазосберегающей технологии строится на результатах исследований механизма контактирования алмазов с забоем скважины, изучения схемы удаления шлама из-под коронки и механизма углубки скважины за 1 оборот коронки. На основе этих исследовании даются рекомендации по технолопш приработки и эксплуатации алмазных коронок, строятся различные гипотезы, объясняющие механизмы «полирования и прижога, и проектируются методы и технические средства для контроля процеса углубки скважины. Эти исследования являются также и основой для совершенствования конструкций алмазных коронок. Если учесть, что к настоящему времени не разработан эффективный породоразрушающий инструмент для бурения в твердых горных породах (Х-ХН категория по буримости), отсутствуют методы и технические средства для автоматизированного контроля форм аномального износа алмазных коронок, а существующая теория винтовой углубки скважины содержит ряд существенных противоречий, то все эти обстоятельства определяют постановку актуальной проблемы - разработку научных основ предупреждения аномального износа алмазных коронок.

Работа выполнялась во Всероссийском научно-исследовательском институте методики и техники разведки (ВИТР). Исходными ма-

терналами диссертационной работы являются результаты теоретических, экспериментальных и опытно-производственных исследований, начатых автором с 1974 г. и проводимых в соответствии с отраслевой программой б.Мингео СССР по проблеме XIX H.I7CI) 88 "Разработка системы оптимального управления работами на геологоразведочном объекте- (на примере бурения скважин)", программой Роскомнедра "Разработка технологий и технических средств для бурения геологоразведочных. скважин на твердые полезные ископаемые и воду" и планами НИОКР ВИТР по хоздоговорным и госбюджетным темам (N гос. регистрации 77031024, 80029437, 8105091S н др.).

Теории алмазосберегающей технологии бурения и решению отдельных методических, технических и технологических вопросов данной проблемы посвящены работы Афанасьева И.С., Багакатова Д.Н., Блинова ГА., Быченкова Е.И., Васильева В.И., Воробьева В А., Глазова М.Г., Головина О.С., Горшкова JI.K., Кардыша В.Г., Козловского ЕЛ., Комарова М.А., Кудряшова Б.Б., Курочкина П.Н., Марамзина A.B., Лившица В.Н., Маруса В.И., Меяьничука A.B., Михеева H.H., Новожилова В .К., Окмянского A.C., Онищина В.Н., Питерского В.М., Пешалова ЮА., Сахарова A.B., Соловьева Н.В., Сулакшина С.С., Флянтикова ВА., Шерстюка О.И. и ряда других исследователей.

Цель работы - научное обоснование и разработка методов и технических средств для предупреждения аномального износа алмазных коронок, способствующих сокращению непроизводительных потерь алмазного сырья и повышению эффективности алмазосберегающей технологии бурения.

Идея работы - развитие теории углубки скважины за I оборот на основе механизма контакта коронки с забоем скважины, совершенствование технологии приработки алмазных коронок и бурения твердых горных пород, а также построение алгоритмов распознавания и предупреждения аномальных форм износа породоразрушающего инструмента в процессе углубки скважины.

Методы исследований. Анализ и обобщение теоретических положений и опытных данных ранее проведенных исследований, а также:

- теоретические, экспериментальные и производственные исследования углубки за I оборот на основе метода экспертных оценок,пла-

гшрования эксперимент;! и статистических методов обработки данных экспериментов;

- -экспериментальные, производственные и технико-экономические исследования эффективности разработанных методой и технических средств и определения областей их рациона., илюго применения.

Чаднчи исследований:

- исследование и определение количества алмазов, контактирующих с гарной породой, с учетом профиля матрицы коронки и забоя скважины:

- исследование схемы приработки забоя под коронку и приработки коронки в твердых горных породах;

- изучение механизма углубки скважины и схемы удаления шлама из-под торца коронки;

- изучение механизма заполирования и прижога алмазных коронок и определите их информативных признаков;

- разработка технологии приработки алмазных коронок и технологии их отработки при бурении в твердых горных породах;

- разработка методов и технических средств для автоматизиро-вагагого контроля форм аномального износа алмазных коронок.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена результатами теоретических, экспериментальных и про-шводствешшх исследовании. О достоверности результатов исследований свидетельствует удовлетворительная сходимость расчетных величин с фактическими данными, полученными в стендовых и производственных условиях, а также положительные результаты практического использования разработанных методов и рекомендаций по технологии углубки скважин при алмазном бурении.

Научная новизна. Теоретически установлены и экспериментально подтверждены закономерности циклической углубки скважины, на основе которых разработаны алгоритмы автоматизированного контроля форм аномального износа алмазных коронок и методические рекомендации но технологам бурения твердых горных пород, обеспечивающей снижение расхода алмазов и повышение механической скорости бурения.

Личный вклад автора заключается в постановке всех задач исследований и разработки методов их решения, организации и личном

участии в выполнении теоретических, лабораторных и производственных исследований.

Практическая значимость работы заключается в том, что в ней даны научно-методические основы разработки методов и технических средств для предупреждения аномального износа алмазных коронок.

Решены следующие практические задачи:

- разработана методика проведения приработки алмазных коронок при бурении твердых горных пород;

- предложены методы определения количества алмазов, контактирующих с забоем скважины, и измерения температуры на торце матрицы алмазных коронок;

- разработаны на уровне изобретений конструкции алмазных коронок для бурения твердых монолитных и трещиноватых горных пород н валунно-галечных включений в четвертичных отложениях:

- разработаны на уровне изобретений и опробованы в производственных условиях алгоритмы и технические средства для распознавания и предупреждения форм аномального износа алмазных коронок;

- разработаны методические рекомендации по технологии бурения твердых горных пород и контролю заполирования и прижога алмазных коронок с использованием серийной контрогшил-шмеритель-ной аппаратуры;

- изготовлен и испытан опытный образец съемной алмазной коронки для разбуривания валунно-галечных включений 1Х-ХН категорий по буримости, разработка рекомендована к серийному производству.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Ряд методических положений и технико-технологических решений внедрит в практику геологоразведочных работ, в т.ч.:

- в Кировском ПГО в 1987 г. внедрена алмазная коронка для бурения в твердых трещиноватых породах, в результате внедрения увеличена проходка на коронку на 16%, длина рейса на 12%, механическая скорость бурения на 6%;

- в ПГО "Севзапгеологая" внедрены методические рекомендации по распознаванию и предупреждению заполирования и прижога алмазных коронок, аналогичные внедрения проведены в ПГО "Степное", "Красноярскгеология","Востказгеология",,Ташкеттеологая";

- в 1ТП "Севзапгеология" в 1991-1993 1т. при проходке моренных отложений опробована съемная коронка для бурения валунно-галечных включений 1Х-ХН категорий по буримости.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на IV региональной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Северо-Запада "Научные и практические проблемы геологоразведки" (Л., 1990); на 2-ом Международном симпозиуме по бурению разведочных скважин в осложненных условиях (Спб., 1992); на юбилейной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения ФА. Шамшева (Спб., 1993); на 3-ем международном симпозиуме "Горное дело в Арктике" (Спб., 1994), а также обсуждались на научно-технических совещаниях ряда геологоразведочных организаций.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 40 работ, в том числе 1 монография и 5 авторских свидетельств на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, изложенных на 243 страницах машинописного текста, включаег 47 рисунков, 40 таблиц, список использованной литературы пз 1 69 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен анализ современного состояния теории и практики предупреждения аномального износа алмазных коронок, и повышения на этой основе эффективности алмазосберегающей технологии бурения в твердых горных породах, поставлены цель и задачи исследований.

Вторая глава содержит анализ и обоснованный выбор методов теоретических и экспериментальных исследований механизма приработки алмазных коронок и угаубки скважины; теплофизических процессов; а также построения алгоритмов идентификации форм аномального износа.

Третья глава посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям схемы циклической ушубки скважины при алмазном

бурении и определению количества алмазов, контактирующих с горной породой в процессе приработки породоразрушающего инструмента.

В четвертой главе исследуется механизм аномального износа алмазных коронок. Показаны основные факторы, способствующие возникновению заполирования и прюкога, определены информативные признаки этих форм аномального износа породоразрушающего инструмента.

В пятой главе исследуются вопросы технологии углубки скважины в твердых горных породах, даются рекомендации по предупреждению заполирования и прижога алмазного породоразрушающего инструмента в процессе его приработки и последующего бурения.

Шестая глава посвящена разработке алгоритмов, методов и технических средств для распознавания и предупреждения аномального износа алмазных коронок в процессе углубки скважины.

В седьмой главе приводятся результаты опытно-промышленной оценки разработанных методов и технических средств, направленных на предупреждение заполирования и прижога породоразрушающего инструмента и повышение эффективности алмазосберегающей технологии бурения.

В заключении даются выводы и рекомендации, обобщающие основные результаты выполненной работы.

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

, Определению количества алмазов, контактирующих с забоем скважины, посвящены работы многих исследователей ВИТРа, СП61ТН, СКБ и ряда других организаций. При всех этих исследованиях принимается единая схема, согласно которой поверхность забоя считается плоской и гладкой, а торец коронки рассматривается как шероховатая поверхность. Исходя из такой схемы установлено, что в начале приработки коронки в контакте с забоем находится до 20% объемных алмазов от всего их числа. Все эти алмазы расположены по 1 -2 окружностям резания. К концу приработки число контактирующих амазов достигает 80%. На основе этих исследований даются рекомендации по приработке алмазных коронок. При такой технологии рекомендуется

коронку прирабатывать в течение 10-15 мин при углубке скважины на

20-30 см. Это на практике довольно часто приводит к заполировали» алмазов. Также при данной технолопш приработки не объясняется, как 20% объемных алмазов. расположешгых в матрице коронки по одно й-двум окружностям резания, обеспечивают разрушение забоя скважины rro всей его ширине и углубку скважггны ira рекомендуемые 20-30 см.

Основу алмазосберегающей технологии составляет винтовая схема угаубки скмажнпы. При такой схеме необходимы следующие основ-ш>к допущения:

- разрушение забоя по всей его поверхности и уптубкз сквяжи-ны происходи- при непрерывном контакте коронки с забоем:

- на каждой линии резания находится одинаковое количество алмазов, участвующих в разрушении горной породы.

Из-за ряда особенностей изготовления алмазных коронок, наличия вибраций при бурении это маловероятные условия.

Теоретические положега1я алмазосберегающей технологии бурения используются при разработке методов и технических средств для распознавания и предупреждения аномальных форм износа алмазных коронок. В большинстве разработанных методов для ликвидации запо-лирования и прижога исследованы отдельные вопросы их механизма, частично решены задачи по изучению информативных признаков этих форм аномального износа алмазных коронок. Однако указанные методы, в основном, являются ручными, требуют достаточно большого времени для распознавания запошгрования и ориеютфованы на бурильщиков высокой квалификации. Предупреждение занолирования в процессе углубки скважины снизывается с увеличением нагрузки на коронку или с уменьшением расхода промывочной жидкости. Анализ этих методов показывает, что часто увеличение нагрузки до 2000-2500 даН не приводит к предупреждению занолирования. Дальнейшее увеличение нагрузки ограничивается из-за прочностных характеристик бурового снаряда. Ликвидация занолирования путем уменьшения расхода очистного агента часто приводит к прижогу. В свою очередь, нредупрежде-ime прижога связывается с уменьшением нагрузки на коронку или с увеличением расхода очисток) агента. Эго при бурении твердых горных пород ириводиг к заполировашно алмазных коронок.

В работе защищаются следующие положения.

1. Для прирабатываемых алмазных коронок количество объемных алмазов, контактируюттгик с горной породой определяется степенью соответствия профиля матригтг коронки профилю забоя скважи-ньг; при полном соответствии профилей в контакте находится до 80% алмазов от всего числа.

Процесс приработки алмазных коронок состоит из следующих операций:

- приработки забоя скважины под алмазную коронку;

- приработки алмазной коронки.

При приработке забоя под алмазную коронку, в зависимости от износа матрицы ранее отрабатываемой коронки, возможны следующие варианты контакта матрицы с горной породой:

1. В контакте находятся алмазы, расположенные по одной линии резания.

2. В контакте находятся алмазы, расположенные по нескольким линиям резания.

3. С забоем контактируют алмазы, находящиеся на всех линиях резания.

Рассмотрим первый вариант (рис.1). В начальный момент времени в контакт с забоем войдут алмазы, расположенные на первой линии резания. После упгубки этих алмазов на величину Ьь в контакт с за-

коронка

Рис.1. Схема контакта коронки с забоем. 1 ...5, 2' ...5'

алмазные зерна; Ь^Ьг - высота вустулания из матрицы алмазных зерен N 1 и N 21,- линия забоя.

боем войдут алмазы второй линии резания. При этом количество алмазов во второй лшши резания, вошедших в контакт с забоем, не будет зависеть от величины выступали« из матрицы алмазов, расположенных по первой линии резания. Число алмазов во второй линии резания, контактирующих с забоем будет определяться только степенью разно-высотности их выступания из матрицы. После упхубки алмазов первой линии резания на величтшу и алмазов второй линии резания на

величину ¿12 в контакт с забоем войдуг алмазы, расположенные по третьей линии резания. Число алмазов, вошедших в контакт с забоем скважины не будет зависеть ог петрит яыступания из матрицы алмазов первой и второй линий резания.

На каждом этапе процесса приработки забоя под коронку осевая нагрузка Ь'; на забой должна меняться в соответствии с выражением вида:

Ъ ~ Ра ' N1 , (1)

где 1 - порядковый номер этапа приработки;

К, - рекомендуемая нагрузка на 1 алмаз, даН ¡^ - число алмазов, контактирующих, с забоем на 1-том этапе приработки.

При этом время приработки на первом этапе составит: 111

{1 =

V * (2)

V тех1

Апалопгто для второго и третьего этапа имеем:

Ь +112 Ь + Ьг + Из

(3)

где Умех1, Умс,2, Унехз - механическая скорость углубки скважины соответственно на первом, втором и третьем этапах приработки.

Так как Ь], Ь?, 1ц имеют значения порядка 30-60 мкм и доста-

точно малы по сравнению с У^ь УМСХ2, Умсхз, то бурильщик просто не в сосотоянии менять нагрузку на коронку в сооветсгвии с формулами (2, 3) через отрезки времени 11, 1з, которые представляют собой весьма малые интервалы времени. Приработка забоя иод алмазную коронку закончится с углубкой скважины на величину равную высоте Н матрицы коронки. За это время в контакт с горной породой войдут объемные и подрезные алмазы. Длительность этого процесса составит

н

т (4)

Утех

где У^ех - механическая скорость углубки скважины на величину Н, м/ч.

Аналогичная схема постепенного вхождения алмазов в контакт с забоем скважины будет иметь место и при других формах забоя. Разница будет заключаться в том, что в контакт с горной породой первыми могут войти алмазы, расположенные, например, на более верхних линиях резания. Но независимо от формы поверхности забоя, его приработка под алмазную коронку закончится после углубки скважины на величину, равную высоте матрицы алмазной коронки. Для импрепшро-ванной коронки с плоским торцом матрицы контакт с забоем может осуществляться в областях вблизи ее наружной или внутренней поверхностей и, по мере приработки забоя под коронку, осуществится полный контакт алмазов с горной породой.

Экспериментальные исследования механизма контактирования алмазной коронки с горной породой выполнялись в лабораторных условиях. Забой скважины имитировался легкодеформированным материалом (оргстекло и графит). Анализ полученных данных показал: при профиле забоя близком к плоскому, в контакте находились алмазы двух линий резания, что объясняется имеющимися различиями в формах профиля изношенной и новой (прирабатываемой) коронок. При профиле забо51, близком к профилю матрицы прирабатываемой коронки, в контакте находилось до 80% алмазов от всего их числа: (1^а=0,8М; N - общее число объемных алмазов, шт.).

2. Ушубка скважины за 1 об. коронки присходиг циклически и

1. Число углубок, время цикла ой-

ределяются параметрами схемы раскладки объемных алмазов и частотой пращсния бурогюго снаряда.

Для исследований процесса угаубки скважины рассмотрим взаи-мосня ;ь ширины бороздки разрушения горной породы с глубиной внедрения алмаза. Форму алмаза принимаем шаровидной, так как для такого алмаза имеет место наибольшая ширина бороздки разрушения. Имеем:

а = 2-^Ьа (2г - Ьа) ,

(5)

где а - ширина бороздки разрушения, мм; Ьа - глубина внедрения алмаза, мм; г - радиус шарового алмаза, мм.

Результаты расчета ширины бороздки разрушения в зависимости от гаубин внедрения алмазов приведены в табл.1.

Таблица 1

Результаты расчета ширины бороздки разрушения породы на забое в записимос-га от углубки алмаза __ ______

Зернистость алмазов, Ширина бороздки разрушения, мм, для значений углубки алмаза, мм

штУкар. 0,002 0,003 0,004 0,005 | 0,006 0,007 0,008

20-10 0,1 15 0,178 0,205 0,230 0,251 0,272 0,291

НиК'О ГОЛ 34 0.164 0,189 ПГ217 0,232 0,250 0,267

40-30 0,119 0,146 0,169 0Л 89 0,207 0,224 0,239

60-40 0,111 0,136 0,157 0,175 0,192 0,207 0,222

90-60 0.106 0,130 0,151 0,168 j 0,184 0,199 0,213

150-90 0,094 0,116 0,134 0,150 0.164 .." .._. .. 0,177 0,189

Данные табл.1 проанализируем на примере коронок типа А4ДП-59 при схеме винт овой углубки скважины за 1 оборот коронки.

Для короаик. А4ДН-59 с зернистостью алмазов 60-40 штУкар. оптимальное значение углубки на алмаз за 1 оборот коронки по данным исследований СК.Ь и ВИТР составляет 0,005-0,006 мм. Ширина бороздки разрушения ири такой углубке на алмаз согласно табл.1 равна 0,175-0,192 мм. При пяти линиях резания суммарная ширина бороз-

док составит 0,87-0,96 мм, что существенно меньше ширины кольцевого забоя скважины, которая составляет 8,5 мм. Даже если максимальную ширину бороздки разрушения взять равной 0,281 (табл.1), то при 5-ти линиях резания суммарная ширина разрушения забоя за 1 оборот коронки соегавит 1,45 мм.

Данная схема расчета отражает процесс разрушения алмазами пластичных пород. Для хрупких и упруго-хрупких горных пород известна зависимость между шириной бороздки разрушения и глубиной внедрения алмаза, которая имеет вид: a=10h„ (по исследованиям к.т.н. П.Н.Курочкина).

При такой зависимости суммарная ширина пяти бороздок окажется еще меньше, чем полученная по формуле (5), что позволяет считать полученные расчетные данные достаточно достоверными для всех твердых пород.

В связи с изложенным предлагается схема циклической углубки скважины. Допустим, что в начальный момент времени алмазы углублены в горную породу иа величину h,. Тоща при равномерном распределении алмазов на линиях резания в каждой i-ой линии резания при прохождении алмазом пути 1, последний разрушит горную породу на длине этого нуги. Если на окружности резания размещено Nj алмазов, суммарная дашна бороздки разрушения за 1 цикл составит Njli=27rrj, т.е. по все,й длине окружности резания формируется бороздка глубиной h,. Так будет в течение всего оборота коронки. Общая углубка h з:а 1 оборот в i-ой лшши резания составит:

ь-ъ 2/rTi

II — Па ~ . (6)

Ii

Углубка за 1 оборот будет формироваться, таким образом, не по винтовой лшши, а ступенчато. Причем глубина внедрения на каждой ступени (цикле) составит hg, а число ступеней - 2яг, /1;.

При неравномерной раскладке объемных алмазов но линиям резания (при наличии так называемых "лидирующих" алмазов) угаубка будет происходить по следующей схеме. Так как лидирующие и следующие за ними алмазы (при одинаковом их выступании из матрицы) заглублены в горную породу на одну и ту же величину ha, то при повороте коронки на 1h радиан алм.азы в одной линии резания, следующие

>.а лидирующим алмазом, и лидирующий алмаз разрушат горную породу по длине пути 1. Затем лидирующий алмаз будет двигаться по неразрушенному слою горной породы, а другие алмазы переместятся к разрушенным участкам горной породы. За счет осевой нагрузки произойдет новое внедрение алмазов в горную породу на величину ЬЯ1-Причем < Ьа за счет того, что лидирующий алмаз еще контактирует с неразрушенной горной породой. Так будет до тех пор, пока лидирующий алмаз не переместится к зоне разрушенной горной породы. После этого все алмазы окажутся в одинаковых условиях, снова произойдет их внедрение в горную породу на величину Ьа и т.д. Суммарная уг-лубка алмазов за 1 оборот составит:

где к - число внедрении алмазов в горную породу за 1 цикл;

С - число циклов разрушения горной породы за 1 об. коронки.

Проверка циклической углубки скважины выполнялась по следующей схеме. Бьши изготовлены две партии коронок: серийные (с содержанием алмазов 7 карат) и опытные (3, 5 карата). Осевая нагрузка на серийные коронки составит: Fc = F, N; на опытные Fo = Fa' N/2 (N - число объемных алмазов, шт; Fa - нагрузка на единичный алмаз, даН). При винтовой схеме углубки при данных осевых нагрузках и одинаковой частоте вращения бурового снаряда для коронок обоих типов должны иметь место одинаковые значения механической скорости бурения. Исходя из схемы циклической углубки при одинаковой механической скорости бурения осевые нагрузки на опытные коронки и серийные должны бьхть соизмеримыми. Обработка коронок в производственных условиях подтвердила выводы (табл. 2).

Как видно из табл.2 осевая нагрузка на опытные и серийные коронки оказалась практически одинаковой, что подтверждает принятую схему циклической углубки скважины.

При такой схеме углубки скважины однослойная алмазная коронка будет формировать на забое поверхность с наличием на ней между линиями резания гребешков горной породы. Такую поверхность можно отнести к детерминированному типу. Тоща объем межконтактного пространства пары "коронка- забой" будет определяться по формуле:

к

(7)

i=l

Уп = V, - N • Уа - V,. , (8)

где V,, - объем межконгактного пространства, м\-

- объем части алмазного зерна.выступающей из тела матрицы,

м"

Уг - объем горной породы (так называемых гребешков), м .

Таблица 2.

Результаты производственного эксперимента по проверке

Условный Праметры режима бурения Механич.

тип Частота Осевая Расход очист- скорость

коронки вращения, нагрузка, ного агента, бурения.

мин-1 даН л/мин м/час

серийная 1100 1200-1500 20 3,78

опытная 1100 1400-1600 20 3,63

серийная 800 1600-2000 ?0_ '3,43 3,91

опытная 800 1800-2000 20 . __

Причем величина V,, н процессе циклической углубки не является постоянной; имеет максимальное значение в конце цикла, и определяется но формуле:

Нг 1

У„ ~ п^ - г: )(На - у) - н: (Га - - На),

(9)

где гх,г2 - наружный и внутренний радиус алмазной коронки, м; Н, - высота выступания алмазов из тела матрицы, м; Нг - высота гребешков горной породы, м; гя - радиус алмазного зерна, м.

Минимальное значение V,, соответствует началу цикла, где необходимо учитывать объем части алмазных зерен, внедренных в горную породу на величину Ь,.

Для экспериментального исследования и определения объема межконтактного пространства по формуле (9) в лабораторных условиях В ИГР получена модель забоя скважины, в качестве буримой породы использовался графитовый круг диаметром 120 мм и толщиной 40 мм. Алмазная коронка - А4ДП-59, армированная алмазами зернистостью 60-40 итгЛарат. После получения модели забоя с использова-

нисм микрометра выполнялись измерения высоты центрального гребешка и глубин прилегающих к нему правой и левой бороздок разрушения. Измерения выполнялись по всей окружности в 8 точках через каждые 45". В каждой точке производилось 3 измерения, затем определялись средние значения высоты гребешка и глубины бороздок разрушения. Полученное значение V,, составило 0,20 см3. Для аналогичною случая при условии гладкого забоя объем межконгактного пространства составил 0,27 см3. Таким образом учет шероховатости забоя повышает точпость определения объема межконгактного пространства на 25%, что весьма существенно и позволяет пересмотреть некоторые положения процесса удаления шлама из-под торца коронки и механизма прижога алмазных коронок.

3. Механизм заполирования алмазов определяется комплексом факторов, основными из которых являются химическое сродство алмаза с горной породой и температура на торце матрицы, которая при за-полировании составляет 200-400"С: для механизма прижога алмазных коронок характерно накопление ниш мл в ззтрубном пространстве, в связи с этим выполнение дополнительных промывочных каналов в кор^се_ коронки способствует повышешпр '^*!*^

цения прижога.

Для решения ¿адачп распознавания и предупреждения форм аномального ¡пноса алмазных коронок проводились теоретические и экспериментальные исследования заполирования и прижога как объектов автоматшировашюго контроля.

В теоретических исследованиях использовался метод тепловых источников и элементы алгебры лотки. Расчеты, связанные с обработкой опытных данных и проверкой полученных формул выполнялись с использованием ЭВМ.

Экспериментальные исследования проводились на специальном стенде, оснащенном серийными контрольно-измерительными приборами и научно-иследовательской аппаратурой. Для измерения .температуры в зоне контакта алмазной коронки с горной породой и&льзовались плавкие вставки из олова, свинца, алюминия и латуни, устанавливаемые на торце матрицы через одинаковые расстояния. Производственные исследования проводились в геологоразведочных организациях Российской Федерации при бурении плановых скважин. Полученные результа-

ты использовались при определении эффективности разработанных методов и технических средств для автоматизированного распознавания и предупреждения прижога и заполирования алмазных коронок.

На стадии предварительного изучения механизма аномального износа и выявления определяющих его факторов с использованием метода ранговой корреляции формализовались априорные сведения. С этой целью была составлена матрица рангов по ряду факторов, включающих параметры режима бурения, твердость матрицы и горной породы и конструктивные параметры алмазных коронок. В результате анализа априорной информации в качестве основных факторов, способствующих заполированию алмазных коронок, выделены: температура в зоне контакта алмазов с горной породой; нагрузка на породоразрушающий инструмент; расход очистного агента и твердость горной породы. С целью изучения каждого фактора как независимого переменного теоретически исследована возможность регулирования температуры путем изменения конструктивных параметров алмазных коронок. Исследования работы Горшкова Л.К. показали, что для этого алмазная коронка должна иметь сплошное матричное кольцо и промывочные каналы, выполненные в корпусе инструмента.

Исходя из исследований априорной информации предлагается следующая гипотеза возникновения заполирования алмазов. Как известно, превалирующим видом износа алмазов при обработке карбидооб-разующих металлов является диффузионный износ. В результате этого износа в зоне контакта образуется более твердый карбидный слой. Анализ горных пород, при бурении в которых имеет место заполиро-вание алмазов, показывает, что это плотные упруго-хрупкие породы 1Х-ХН категории по буримоеги с большим процентным содержанием таких карбидообразующих элементов как железо и кварц. Исходя из этого при бурении в таких породах необходимо для предупреждения заполирования увеличивать температуру в зоне контакта алмазов с горной породой. В результате этого происходит разуглероживание карбидного слоя, и износ алмазной коронки принимает характер абразивного или адгезионного, и алмаз снова приобретает режущие свойства. В развитие такого метода предупреждения заполирования рассчитано время уменьшения расхода очистного агента до нуля, в течение которого исключается прижог алмазной коронки. При расчетах температу-

рное поле, возникающее на торце матрицы, рассматривалось как комбинация температурных полей от точечных мгновенных источников теплоты. Математическое описание температурного поля, возникшее под действием точечного источника имеет вид:

о

Т(Х,у,7) = -:-Г* (10)

ЛЛ&{\2М)

г

где Т(х, у, г) - температура точки контактирующего тела с координатами х, у, г, °С;

I - время, с;

О - количество теплоты, полученное телом под действием мгновенного источника, Л ж:

И - расстояние от шновенного источника до рассматриваемой точки тела, м;

А, - коэффициент теплопроводности, Вт/(м.°С);

со - коэффициент температуропроводности,

Решите уравнения (11) с использованием функции интеграла вероятности Гаусса и с учетом зависимости мехенической работы от парметров режима бурения дает формулу для расчета времени предупреждения зацолирования путем уменьшения очистного агента до нуля:

75

1

/ ЛТБ л2

а>

V /УГПР )

П1)

где Б - площадь торца матрицы алмазной коронки, м2; и - коэффициент трения алмаза о горную породу: Р - нагрузка на коронку, даН; а - частота вращения, мин1; г - средний радиус коронки, м.

Уравнение (11) позволяет определигь время предупреждения заполировали» путем уменьшения расхода очистного агента до нуля (заточкой "всухую"). Для исследования механизма прижога использовалась специальная шнековая колонковая труба. Такая колонковая труба позволила определить роль шлама в возникновении прижога. Установлено, что шлам из-под торца матрицы коронки под действием

вращения бурового снаряда удаляется в затрубное пространство на высоту Ьщ, такую,что при высоте Ьу< корпуса коронки :

Н < < Ьк , (12)

В ходе экспериментальных исследований установлено, что при прижо-ге алмазных коронок наблюдалось плавление лагунных вставок. На забое скважины прослеживались следы взаимодействия алмазов с горной породой в виде микроныровов и бороздок разрушения. При нормальном износе алмазных коронок имело место плавление оловянной и свинцовой вставки, что свидетельствует о температуре на торце матрицы свыше 327°С. При заполировавши отмечалась гладкая полированная поверхность забоя, оплавление вставок отсутствовало. При бурении алмазными коронками со сплошным матричным кольцом и при циркуляции очистного агента через промывочные каналы в корпусе коронки осевая нахрузка, при которой наблюдались заполирование и начало прижога, составляла соответственно, 600-1000 даП. При бурении алмазной коронкой с секторной матрицей заполирование наблюдалось при нагрузке 1000 даН, а начало прижога - при 2000 даН. Расход жидкости в обоих случаях оставался постоянным и составлял 20 л/мин. Анализ полученных данных показал, что одним из определяющих факторов процесса разрушения горных пород является контактная температура, что подтверждает предложенную гипотезу о механизме заполирования алмазных коронок. Таким образом, бурение горных пород, способствующих заполированшо алмазов, целесообразно вести при температуре 400-700 °С.

Для более эффективного выполнения операции заточки "всухую" модернизирована конструкция алмазных коронок, дополнительно в корпусе выполнены промывочные каналы. Анализ формулы для определения температуры на торце матрицы, предложенной Л.К.Горшковым, показал, что для нормального износа такой коронки должно выполняться условие:

Пк . Гк —> шах, (13)

где Гк - площадь сечения корпуса коронки, м2:

Пк - полный "смоченный" периметр корпуса коронки для данного сечения, м.

Из анализа произведения Пк ' получаем условие для определения

диаметра промывочных каналов:

с! < Г] -Г2 .

Ограничения слева будут определяться размерами частиц шлама, средний диаметр (О) которых определяется из условия: О < г\ - т2 (гз - внутренний радиус корпуса алмазного породоразру-шатощего инструмента, м.). Окончательно имеем:

мального износа установлены отличительные признаки заполирования и прижога алмазных коронок, построены алгоритмы для их распознавания и предупреждения и_разработаны научно обоснованные методические рекомендации по технологии бурения в твердых горных породах и контролю форм аномального износа породоразрушающего инструмента с использованием измерителя скорости бурения и самопишущего ваттметра, обеспечивающие повышение ТЭП алмазного бурения.

Идентификация информативных признаков заполирования и прижога алмазных коронок выполнялась в производственных условиях при буретт плановых скважин. Для исследований использовались самопишущий ваттметр Н-395 и измеритель скорости бурения ИСБ, оснащенный самопишущим прибором типа Н-390.

Целью исследований являлось установление отличительных признаков заполирования и прижога от технологических ситуаций, в которых имеет место снижение или увеличение мощности, потребляемой электроприводом бурового станка, и механической скорости бурения: самозаклинивание керна; изменение категорий горных пород по бури-мости; обрыв бурового снаряда; заполнение колонковой трубы керном и др. Результаты исследований приведены в табл.3. Установлено, что для заполирования алмазных коронок наряду с уменьшением мощности постепенно уменьшается механическая скорость бурения. При бурении по трещиноватым породам также отмечалось уменьшение мощности и механической скорости бурения. Однако данное снижение носит кратковременный характер, затем мощность и механическая скорость бурения увеличиваются до прежнего уровня. При полном износе матрицы технологическая ситуация характеризуется достеленным снижением до

Гз - Г2 < < Г] - Г2 • (15)

4,„На

Таблица 3

Информативные признаки технологических ситуаций при бурении______

Наименование Характер Характер изме- Режимы бурения

технологических изменения нения механи-

ситуаций и видов мощности ческой скорости

износа Р, п, а, Умех,

даН мин-1 л/мин м/ч

Бурение по трещи- Скачкообраз- Скачкообразный 1200-1800 432-710 20 2,4

новатым горным ный

породам

Повышение катего- Постепенно Постепенно 1600-2000 432-710 20 1,8-2,4

рии горных пород увеличива- снижающийся

по буримости ющийся

Заполнение колон- Постепенно Постепенно 1200-1800 432-710 20 2,8-3,4

ковой керном снижающийся снижающийся

Обрыв бурового Резко 1600-2000 432 20

снаряда снижаю пщйся

Полный износ мат- Неизменяющий Постепенно 1200-1800 432-710 20 0

рицы по высоте ся или повышающийся снижающийся до нуля

Заполирование Постепенно снижающийся Постепенно снижающийся 1600-2200 432-710 20 1,8

Прижог Резко увеличивающийся Резко увеличивающийся 1800-2200 432-710 20 4,0

нуля механической скорости бурения и новым стабильным уровнем мощности. При изменении категории по буримости горных пород механическая скорость бурения и мощность, потребляемая электроприводом бурового станка, изменяют свои значения. Если изменение категорий по буримости горных пород произошло в сторону увеличения, то уровень мощности увеличивается, а механическая скорость при этом снижается. При уменьшении категории по буримости имеет место обратная ситуация. Прижог алмазной коронки характеризуется одновременным увеличением мощности и механической скорости бурения. В отличие от ситуации самозаклинивания керна и бурения по трещиноватым породам увеличение мощности и механической скорости бурения происходит без последующего их снижения до прежних значений.

Таким образом с учетом исследования механизма заполирования и прижога и их информативных признаков установлено, что для заполирования характерно постепенное уменьшение мощности и механической скорости в течение 3 мин., а для прижога достаточным для распознавания признаком является увеличение мощности в течение 10 с. На базе полученных результатов построены математические модели заполирования и прижога, а также алгоритмы для автоматизированного распознавания этих форм аномального износа. С учетом выявленных признаков ситуация начала прижога описывается временной логической функцией вида

^ = (Г^ < N¡+0 & Тш (16)

где N¡+1 - текущие значения мощности, кВт;

Тп - время проявления прижога, с.

Для ситуации заполирования функция имеет вид

Рз = {( N1 > 1\1+1> & ( Уг > У1+1)} & Т3 , (17) где V,, У;+1 - текущие значения механической скорости бурения, мАг;

Тз - время проявления заполирования, с.

Для реализации построенных математических моделей разработано устройство для автоматизированного распознавания н предупреждения аномального износа алмазных коронок,

Порядок распознавания и предупреждения аномального износа и технология бурения с использованием разработанных методов и устройства заключается в следующем (для бурения используются алмазные

коронки с дополнительными промывочными каналами в корпусе):

1. Согласно геолого-техническому наряду устанавливаются параметры режима бурения (рис.2).

2. Фиксируются и запоминаются автоматическим устройством значения мощности и механической скорости бурения, соответствующие установленным параметрам бурения.

3. Г1о характеру изменения мощности и механической скорости бурения автоматически определяется форма аномального износа.

4. При определении заполЕфования на расчетное время в соответствии с формулой (И) уменьшается расход очистного агента до нуля.

5. По истечении расчетного времени расход очистного агента увеличивается до прежнего значения.

6. При определении прижога увеличивается расход очистного агента. Если процесс развития прижога продолжается, то выполняется операция "подрыва" бурового снаряда и далее следует приступить к подъему алмазной коронки.

Признаком окончания увеличения расхода очистного агента является стабилизация мощности и механической скорости бурения.

На основе выполненных исследований разработаны методические рекомендации по технологии углубки скважины в твердых горных породах. Установлено, что приработху забоя под коронку целесообразно выполнять при значении механической скорости бурения от 0,6 до 1,0 м/ч, что составляет во времени от1,0 до 1,5 мин. Бурение с механической скоростью выше 1,0 м/ч чревато появлением аномального износа матрицы коронки.

Приработку алмазных коронок в твердых горных породах предлагается проводить исходя из постоянства отношения механической скорости бурения к частоте вращения бурового снаряда. При этом, с целью исключения заполирования, нижнее значение отношения принимается равным 0,02 мм (согласно данным работ ВИТР). Верхнее значение отношения с целью предупреждения прижога, принимается равной:

0,15 d - для трещиноватых твердых пород IX-XII категорий по буримости;

0,1 d - для твердых монолитных горных пород IX-XII катего-

2 а

Т: п:

БУРЕНИЕ = Р,

п.,

0"

5: = 9

задания задания задания

анализ выходных параметров: мощность N =§(?, 9,1- ,и-) механическая скорость бурения

мощность и механическая

скорость не изменяются

^нормальный износ

V

мех

мощность и механическая скорость уменьшаются в течение времени Т (Т з» 3 мин)

мощность увеличивается в течение времени Г (Т » 10 с)

залолирование

1 :

заточка "Есухуго"

в течение времени Т: = Т(Р, п-)

лрижог

подрыв бурового

снаряда

бурение р р ^ задания у у задания " < "задание

анализ мощности ;

подъем бурового снаряда

Ьлок-схема технологического алгоритма контроля аномального износе, алмазных коронок

- нагрузка на коронку; 9 - расход очистного агента л- - частота вращения; I - глубина сквсжшь^

рий по буримости.

Приработка коронки выполняется следующим образом. Устанавливается частота вращения 200-300 мин"1. В соответствии с зернистостью объемных алмазов прирабатываемой коронки твердости породы и частотой вращения бурового снаряда выбирается величина утлубки за 1 оборот и соответствующее ей значение механической скорости бурения. Устанавливается осевая нагрузка на коронку, обеспечивающая поддержание выбранного значения механической скорости бурения. Для контроля параметров режима бурения и механической скорости бурения используются контрольно-измерительные приборы типа МКН, ИСБ. Через 2-3 минуты, после того как керн войдет в керяорватель-ное кольцо, выполняется переход к рабочим значениям частоты вращения и осевой нагрузки.

В основу разработки методических рекомендаций по технологии угаубки скважины в твердых породах закладываются следующие положения:

1. Заполирование алмазных коронок имеет место при температуре 200-400 °С в зоне контакта матрицы коронки с забоем.

2. Нормальному режиму угаубки скважины соответствует температура 400-700 °С в той же зоне контакта.

3. В случае возникновения заполирования следует увеличивать температуру в зоне контакта путем кратковременного прекращения циркуляции очистного агента (заточка "всухую").

Преимущество данной технологии бурения заключается в следующем. При ликвидации заполирования заточкой коронки "всухую" в случае перекрытия шламом промывочных каналов в матрице очистной агент будет беспрепятственно циркулировать через промывочные каналы в корпусе коронки. Наличие дополнительных промывочных каналов при бурении в трещиноватых породах также будет способствовать увеличению проходки за рейс. Это объясняется тем, что шлам, образующийся в колонковой трубе, будет удаляться через дополнительные промывочные каналы. В результате исключается необходимость выполнения операции расходки бурового снаряда.

Опытно-промышленная оценка эффективности технологии угаубки скважины в твердых породах выполнялась в два этапа. На первом этапе в производственных условиях проверялась взаимосвязь диаметра

дополнительных промывочных каналов с температурой торца матрицы по характеру измерения мощности, потребляемой электроприводом бурового станка. В результате опробования отмечена более эффективная работоспособность алмазных коронок, в корпусе которых выполнены дополнительные промывочные каналы в соответствии с условием (15). На втором этапе оценивалась технология бурения данными коронками в твердых трещиноватых и сильнотрещинонатых горных породах.

В общей сложности было отработано 36 опьггных коронок и 46 серийных. Был выявлен эффект увеличении проходки за рейс при бурении опытными коронками. Анализ диаграмм мощности (рис.3).

—,1 —-1

-I—1-

J_!

^-тН-

1=

: >К ..

V—г

Рис.3. Увеличение мощности хгри самозаклинивании керна в опытной 11) п серийной (2) коронках, показал, что при бурении опытными коронками в момент самозаклинивания керна в коронке имеет место кратковременное увеличение мощности. При бурении серийными коронками процесс увеличения мощности более длителен во времени. Это объясняется тем, что при перекрытии керном или шламом промывочных каналов в матрице прекращается циркуляция очистного агента. Коронка практически работает в режиме "сухого" трения до тех пор, пока не восстановится циркуляция очистного агента. При бурении коронками с дополнительными

промывочными каналами в корпусе очистной агент в аналогичной ситуации циркулирует через промывочные каналы в корпусе. Режим работы коронки практически не меняется, обеспечивается стабильное охлаждение матрицы. Экономический эффект от внедрения технологии бурения в твердых горных породах составил 20929 рублей на станок в год в ценах 1987 года.

Внедрение методических рекомендаций по контролю процесса углубки с использованием самопишущего ваттметра и измерителя скорости бурения позволило получить повышение механической скорости бурения с 2,17 м/ч до 3,00 м/ч, проходки за рейс с 1,21 до 2,86 м, снижение расхода алмазов с 1,28 до 0,90 карат/м. Экономический эффект от внедрения составил 2080 руб. на станок в год в ценах 1986 года. В результате опробования алгоритмов и технического устройства для автоматизированного контроля заполирования и прижога как в стендовых, так и в производственных условиях отмечена однозначная сигнализация о заполировании и прижоге алмазных коронок.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Основными формами аномального износа алмазных коронок при бурении твердых горных пород являются заполирование и прнжог. Разработка научных основ предупреждения этих форм аномального износа связывается с изучением механизма контактирования алмазов с горной породой в процессе приработки коронок, механизма углубки скважины, а также изучением информативных признаков прижога и заполирования и разработкой методов и технических средств для их автоматизированного распознавания и предупреждения.

2. Количество алмазов, контактирующих с забоем скважины по окружности (линии) разрушения горной породы, определяется разно-высотностью выступания из матрицы алмазов, образующих данную окружность, и не зависит от разновысотности алмазов, расположенных по другим линиям резания. Суммарное количество алмазов, контактирующих с забоем скважины в процессе приработки алмазных коронок, определяется соответствием профиля забоя скважины профилю матрицы прирабатываемой коронки.

3. Максимальное время формирования забоя скважины под про-

филь матрицы прирабатываемой алмазной коронки соответствует времени углубки скважины на величину высоты матрицы, при этом начальное количество алмазов, контактирующих с горной породой, составляет 20-30%, и по окончании формирования забоя под коронку достигает 80% от их общего количества.

4. Предлагаемая схема циклической углубки скважины за 1 оборот коронки позволяет объяснить механизм разрушения горной породы при разном количестве алмазов в линиях резания и отражает дискретный характер контакта алмазной коронки с забоем скважины.

5. Время цикла разрушения горной породы, число циклов разрушения за 1 оборот коронки зависят от схемы раскладки алмазов и параметров режима бурения. Установленные аналитические выражения для расчета механической работы разрушения за 1 цикл и 1 оборот коронки в зависимости от осевой нагрузки на коронку и частоты вращения бурового снаряда отвечают физике процесса и могут быть использованы для практических инженерных расчетов.

6. Полученная формула для расчета объема межконтактного пространства "коронка-забой" позволяет учитывать наличие на поверхности забоя неровностей в виде гребешков и бороздок, образующихся при разрушении горной породы, что, в свою очередь, позволяет внести коррективы в отдельные положения механизма возникновения прнжо-га, а именно:

- областью первоначального накопления шлама при прижоге алмазных коронок является призабойная часть затрубного пространства, куда шлам удаляется из-под торца коронки под действием осевой нагрузки и частоты вращения;

- отсутствие принудительного удаления шлама из этой области приводит к дальнейшему его накоплению под торцом матрицы, в первую очередь, в промывочных каналах матрицы.

7. Механизм заполирования алмазных коронок определяется комплексом факторов, основными из которых являются химическое сродство алмаза с горной породой, в частности, железокварцевого состава, и температура на торце матрицы (200-400°С); в результате действия этих факторов алмаз снижает режущие свойства, и на нем образуются площадки заполирования. Для предупреждения этого явления необходимо повысить температуру на торце матрицы коронки до 500-

700°С, что соответствует режиму нормального износа алмазных коронок.

8. Достаточными и однозначными признаками для распознавания заполирования алмазных коронок являются постепенное уменьшение мощности, потребляемой электроприводом бурового станка, и механической скорости бурения в течение 3 мин, для прижога таким признаком является увеличение мощности в течение 10 с. Полученная зависимость между температурой на торце матрицы коронки и параметрами режима бурения позволяет определять время предупреждения заполирования алмазных коронок путем уменьшения расхода очистного агента (в пределе - до нуля).

9. Выполнение в корпусе алмазных коронок дополнительных промывочных каналов позволяет регулировать температуру на торце матрицы путем изменения величины "смоченного" периметра короночного кольца и способствует восстановлению циркуляции очистного агента после ликвидации заполирования, а также предупреждению прижога при бурении в твердых трещиноватых породах в случае самозаклинивания керна внутри матричного кольца коронки.

10. На основе выполненных исследований разработаны:

- конструкции алмазных коронок, обеспечиваюпще предупреждение заполирования и прижога за счет циркуляции части очистного агента через дополнительные промывочные каналы в корпусе коронки;

- алгоритмы и технические средства для автоматизированного распознавания и предупреждения аномального износа алмазных коронок в процессе угаубки скважины;

- методика приработки забоя скважины и алмазного породораз-рушающего инструмента при бурении твердых горных пород;

- методические рекомендации по распознаванию и предупреждению заполирования и прижога алмазных коронок с использованием контрольно-измерительных приборов: самопишущего ваттметра Н-395 и измерителя скорости бурения ИСБ;

11. Разработанные методы и технические средства способствуют снижению непроизводительных потерь алмазного сырья и повышению эффективности алмазосберегающей технологии бурения твердых горных пород и внедрены в ряде производственных организаций с существенным экономическим эффектом.

12. Первоочередными задачами дальнейших исследований являются:

- совершенствование теоретических и экспериментальных методов исследования теплофизических процессов на контакте коронки с горной породой; • - - ■ -

- совершенствование существующих и создание новых конструкций алмазного породоразрушающего инструмента (в т.ч. съемного) и технологий бурения в твердых горных породах;

- разработка методов и технических средств для автоматотеско-го контроля процесса углубки скважины, а также решение-ряда науч-но-техшгаеских задач, связанных с внедрением в практику новых технологий и технических средств для геологоразведочного бурения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Блинов ПА., Гореликов В.Г'. Алмазное бурение с использованием высоких частот вращения бурового снаряда (опыт работы на установках УКБ-411 (УКЬ-.>00/300). - В сб.: Методика и техника разведки, N 104. - JI.: ОНТИ ВИ'ГР, 1974. - С.31-34.

2. Гореликов В.Г., Михеев H.H., Савенков А.И. К вопросу о контроле работы алмазного породоразрушающего инструмента. - В сб. Методика и техника разведки, N 131 - J1.: ОНТИ ВИТР, 1979. - С.42-45.

>. 1 ope пиков В.Г'., Михеев H.H., Ивашев В.К. Управление процессом углубки скважины с использованием контрольно-измерительных приборов. - В сб.: Автоматизация управления технологическим процессом бурения скважин . -JI.: ВИТР,1981. - С.32-35.

4. Гореликов В.Г. Гипотеза о механизме взаимодействия алмаза с горной породой. - В сб. Методы повышения качества и надежности геологоразведочной техники. - М.: ВПО "Союзгеотехника", 1983. - С.74-78.

5. Михеев 11.11., Гореликов B.I .. Никандров О.С. Микропроцессорное

устройство автоматического контроля процесса алмазного бурения. - В сб.: Разработка и применение новых технических средств при геологоразведочном бурении. - М.: BÍIO "Союзгеотехника", 1984.

6. Блинов Г.А., Гореликов В.Г. Исследование опгимальной геометрии промывочных каналов алмазной коронки в условиях заполирования.

- В сб. Разработка и применение новых технических средств при геологоразведочном бурении. М.: ВПО "Союзгеотехника", 1984. - С.59-64.

7. A.c. N 1046486 (СССР) Устройство для контроля износа алмазного породоразрушающего инструмента./ Н.Н .Михеев, В.Г.Гореликов, ОЛШерспок. - Б .И. N 37, 1983.

8. A.c. N 1182148 (СССР). Алмазный породоразрушающий инструменту В.Г.Гореликов, В.Ф.Казика. - Б.И. N 36, 1984.

9. Методические рекомендации по использованию диаграмм затрат мощности для регулирования процесса алмазного бурения./ О.ИШерс-тюк, Н.Н.Михеев, ГА.Блинов, В.Г.Гореликов. -JI.: ВИТР, 1984.

10. Гореликов В.Г., Бетанов Д.Ю. Исследования информативных признаков механизма заполирования алмазных коронок. - В сб.: Пути повышения эффективности алмазного бурения. -Л.; 1986. -С.32-38.

11. A.c. N 1289988 (СССР) Устройство для определения трещиновато-сти горных пород / Д.Ю.Бетанов, В.Г.Гореяиков, Н.Н.Михеев. - Б.И.

N 6,1987.

12. Казика В.Ф., Гореликов В.Г., Бакаржиев ЮА. Исследование процесса бурения трещиноватых горных пород. - В сб. Создание и внедрение породоразрушающего инструмента с синтетическими алмазами и сверхтвердыми материалами. - Л.: ВИТР, 1987. -С.79-82.

13. Гореликов ВТ., Казика В.Ф. Исследования механизма прижога и заполирования алмазной коронки при бурении. - В сб.: Совершенствование технических средств ССК и повышение эффективности их внедрения. -Л.: ВИТР, 1987. - С.75-81.

14. Инструктивные указания по алмазному бурению геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые. / Васильев В.И., Блинов ГА., Пономарев П.П. и др. - Л.: ВИТР, 1987.

15. Блинов ГА., Гореликов В.Г. Исследование влияния диаметра дополнительных промывочных каналов, выполняемых в корпусе алмазных коронок на интенсивность износа матрицы. - В сб.: Породораз-рушающий инструмент, армированный природными алмазами. - Л.: ВИТР, 1989. - С.80-84.

16. Блинов ГА., Гореликов В.Г. Исследование механизма циклического формирования забоя скважины При алмазном бурении твердых горных пород. - В сб.: Исследование и разработка методов и средств для

реализации высокоэффективной ресурсосберегающей технологии геологоразведочного бурения. - JL: ВШТ, 1990 - С.64-74.

17. Блинов Г.А., Гореликов В.Г., Михайлов А А. Исследование механизма формирования забоя скважины при приработке коронки,-Тезисы докл. IV регион, научн.-техн. конф. "Научн. и практ. пробл. геол. разведки". - Л.: ВИТР, 1990. - С. 34-35.

18. Архипов А.Г., Гореликов В.Г. Исследование распределения энергии на забое при алмазном бурении. - В сб.: Исследование технологии и внедрение новых технических средств для бурения геологоразведочных скважин. - Спб.: ВИТР, 1992.

19. Блинов ГЛ., Гореликов В.Г. Исследование механизма циклического формирования забоя скважины при алмазном бурении твердых горных пород. - В сб.: Исследование и разработка методов и средств для реализации высокоэффективной ресурсосберегающей технологии геологоразведочного бурения. - Л.: ВИТР, 1990. - С.60-70.

20. Блинов ГА., Гореликов В .Г., Михайлов АА. Исследование механизма и процесса приработки алмазных коронок. - В сб. : Применение синтетических алмазов в бурении. - Л.: ВИТР,1991. - С.1Е-23.

21. Гореликов В.Г., Жуков A.M. Использование съемного инструмента для бурения неустойчивых пород осадочного комплекса. Тезисы доклада 2-ой международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях. - Спб.: СПГТИ, 1992. - С.95

22. Горшков Л.К., Гореликов В.Г. Температурные режимы алмазного бурения. -М.: Недра, 1992.

23. A.c. N 1795077 (СССР). Колонковый набор./ А.М.Жуков, ЮЛ.Хо-даковский, В.Г.Гореликов. - Б.И. N 6, 1993.

24. A.c. N 1809023 (СССР). Способ оптимизации процесса бурения/

A.ГАрхипов, СААвдеев, В.Г.Гореликов и др. - БИ N14, 1993.

25. Блинов Г.А., Гореликов В.Г. Методы, технические средства и технология бурения скважин с одновременным креплением ствола скважины обсадными трубами. Обзор. / - М.: МГП "Геоинформарк", 1993.

26. Об основных технологических особенностях и требованиях к буровым станкам с подвижным вращателем./ Э.К£горов, ГА .Блинов,

B.Г.Гореликов и др. - В сб. Методика и техника разведки, N 3, -Спб.: ВИТР, 1993.

27. Блинов ГА., Гореликов В.Г., Архипов А.Г. Исследование и метод

расчета межконтактного пространства "матрицы коронки - горная порода" и метод расчета объема этого пространства с учетом шероховатости поверхностей матрицы и забоя,- В сб. Методика и техника разведки, N 3. - Спб.: ВИТР, 1993. -С.76-84.

28. Блинов Г.А., Гореликов В.Г. Анализ и выбор конструкций съемного инструмента для бурения в валунио-галечных отложениях. - В сб. Методика и техника разведки. - Спб.: ВИТР, N 3, 1994. -С.73-80.

29, Блинов Г.А., Гореликов В.Г. Исследование механизма углубки скважины при алмазном бурении. Обзор. - М.: МГП "Геоинформарк", 1994.

Автор выражает глубокую признательность всем работникам геологоразведочных организаций, принявшим участие в проведении исследований, во внедрении и обсуждении полученных результатов работы.