Осевую нагрузку на алмазные коронки принимают в зависимости от твердости буримых пород и типа коронки из расчета 400…700 Н на 1 см2 рабочей площади торца коронки. Для алмазных коронок диаметром 59 и 76 мм осевая нагрузка составляет 7…12 кН.

Промывка при алмазном бурении должна обеспечивать не только полный вынос разрушенной породы с забоя, но и надежное охлаждение алмазов в коронке. Скорость восходящего потока промывочной жидкости в кольцевом зазоре между бурильной колонной и стенками скважины должна быть не менее 0,6 м/с.

В качестве промывочной жидкости необходимо использовать воду и только в поглощающих или обваливающихся породах — глинистый раствор.

Частота вращения бурового снаряда — наиболее важный параметр режима алмазного бурения. Поэтому бурение алмазными коронками ведут при частоте вращения 13… 17 с-1 и более. При бурении по трещиноватым породам частота вращения бурового снаряда снижается.

Для снижения вибрации бурового снаряда, возникающей при бурении с высокой частотой вращения, необходимо применять гладкоствольные колонны бурильных труб ниппельного соединения диаметром, близким к диаметру алмазной коронки. С этой же целью буровой снаряд периодически смазывают антивибрационной смазкой.

Заклинивают керн кернорвателем. После подъема снаряда алмазную коронку и расширитель осматривают и замеряют диаметр и высоту матрицы с точностью до 0,1 мм. При обнаружении повреждений (трещины, сколы и т. д.), а также при уменьшении наружного диаметра более чем на 0,4 мм и увеличении внутреннего диаметра более чем на 0,8 мм (для коронок) алмазные коронки и расширители отправляют на завод для извлечения оставшихся алмазов.

—

Для изготовления алмазных коронок и расширителей применяют дорогостоящий минерал — алмаз, который, обладая высокой твердостью, очень хрупок. Поэтому все операции с алмазным инструментом должны производиться с максимальной осторожностью и с выполнением следующих требований.

1. Для забуривания скважины необходимо применять твердосплавные коронки с малым выходом резцов во избежание их скалывания. Для забуривания в очень твердых породах следует применять импрегнированные или многослойные алмазные коронки. Забуривать скважину нужно на пониженных оборотах снаряда, используя первую скорость станка, при осевой нагрузке, не превышающей 2,5—3 кН, и при достаточном количестве промывочной жидкости.

2. Если на забое скважины оставлен керн от предыдущего рейса высотой более 20 см, его необходимо разрушить. Спускать алмазную коронку категорически запрещается, если на забое находятся куски керна и металлические частицы, их необходимо раздробить и поднять.

3. При сборке колонкового набора его необходимо тщательно осматривать. Колонковые и бурильные трубы должны быть прямолинейными, без вмятин, заусенцев, трещин и без следов глубокой коррозии. Резьбы труб, переходников, ниппелей, замков, алмазных коронок, кернорвателей и расширителей должны быть исправными, чистыми и смазанными консистентными смазками. На буровой должно быть два колонковых набора: один — в работе, другой можно заблаговременно собрать, тщательно проверив исправность.

4. Собирая кернорватель, необходимо проверить положение рвательного кольца; оно должно свободно перемещаться по внутреннему конусу корпуса кернорвателя и перед спуском колонкового набора в скважину занимать в нем крайнее верхнее положение.

5. Для предотвращения утечки жидкости, а также для облегчения развинчивания бурильных труб необходимо смазывать их резьбовые соединения. Для этой цели применяются солидол- и нигрол-графитовые смазки Р-2, Р-113, Р-416 и др.

6. Алмазные коронки и расширители необходимо навинчивать и отвинчивать только специальными штифтовыми ключами, так как обычные трубные шарнирные ключи вызывают смятие коронки или расширителя и скалывание алмазов.

7. Алмазный породоразрушающий инструмент навинчивается в последнюю очередь, непосредственно перед спуском бурового снаряда в скважину.

8. При спуске бурового снаряда необходимо аккуратно направлять алмазную коронку и расширитель в ствол скважины, не допуская ударов их о труборазворот или о торец обсадных труб.

9. Чтобы предупредить случайное падение в скважину инструментов или кусочков металла, необходимо сразу после подъема инструмента закрывать скважину пробкой, а после спуска инструмента устанавливать на устье скважины фланец с отверстием для прохода бурильных труб или стакан для нанесения антивибрационной смазки. Можно использовать специально разработанные устройства.

10. При спуске бурового снаряда запрещается над устьем скважины заменять ниппели, муфты, замки во избежание падения в скважину кусочков металла.

11. В процессе бурения необходимо следить за очисткой промывочной жидкости от песка и шлама, которые приводят к повышенному износу корпуса и матрицы коронки, ее «размыву», к оголению алмазов, к прихвату снаряда.

Приемные емкости и желоба очистной системы необходимо регулярно очищать от шлама и антивибрационной смазки. Клапан всасывающего шланга бурового насоса не должен касаться дна приемной емкости, он должен находиться от дна на высоте не менее 0,5 м.

12. Для срыва керна в монолитных и слаботрещиноватых породах применяется кернорватель с рвательным кольцом. В породах трещиноватых заклинивание керна разрешается производить дробленым бутылочным стеклом, фарфором, частицами крепких пород, алюминиевой проволокой, свинцовой дробью. После подготовки заклиночного материала помощник бурильщика рассеивает его на две части с размерами частиц 1 — 1,5 мм и 1,5—2,5 мм. Общий объем заклиночного материала 100—150 см3. Вначале засыпают мелкие частицы, а затем крупные. Чтобы не допускать застревания заклиночного материала в соединениях бурильных труб, его засыпают небольшими порциями через воронку, вставленную в специальное отверстие бурового сальника. Операции по заклиниванию и срыву керна необходимо выполнять быстро, чтобы оседающий при выключении насоса шлам не мог зашламовать (заклинить) буровой снаряд в скважине.

13. Поднимают буровой снаряд из скважины осторожно, без резких рывков и ударов, особенно при установке снаряда на подкладную вилку. Это предупреждает выпадение керна из колонковой трубы.

Навивка троса на барабан лебедки должна осуществляться ровными рядами, что обеспечивается тросоукладчиком.

14. Алмазные коронки снимаются с работы при износе: по наружному и внутреннему диаметру более чем на 0,4—0,6 мм, по высоте матрицы: однослойные коронки — более 0,6—0,75 мм, многослойные — более 2 мм, импрегнированные — после полного износа слоя объемных алмазов (6 мм).

Режим алмазного бурения, как и твердосплавного, обусловлен тремя параметрами:
а) частотой вращения коронки;
б) осевой нагрузкой на коронку;
в) количеством промывочной жидкости.

Основным параметром режима алмазного бурения является частота вращения коронки, которая должна быть максимально возможной. Возникающие на больших оборотах вибрации губительно действуют на алмазную коронку, поэтому их стараются уменьшить. Частоту вращения коронки приходится снижать до минимальной в станке в случае бурения абразивных, сильно изнашивающих буровой инструмент пород. Частоту уменьшает также в трещиноватых породах с увеличением диаметра коронки с глубиной скважин. В общем случае, чем меньше размер торцовых алмазов в коронке, тем больше частоты вращения необходимо применять.

На использование высоких частот вращения бурового снаряда большое влияние оказывают глубина скважины и ее диаметр, тип и диаметр бурильных труб, мощность станка. При использовании антивибрационных средств глубина бурения на высоких частотах вращения бурового снаряда может быть увеличена.

При применении новых буровых станков и коронок диаметром 46-мм предельные глубины скважин при бурении с максимальными частотами вращения возрастают в 1,2—1,5 раза.

При выборе осевой нагрузки на коронку необходимо учитывать принятую частоту вращения. С повышением частоты вращения осевую нагрузку на коронку следует увеличивать. Чем тверже породы, тем больше осевые нагрузки. Чем крупнее объемные алмазы в коронке, тем больше должна быть осевая нагрузка. В процессе бурения по мере затупления алмазов осевую нагрузку на коронку следует плавно повышать. Осевая нагрузка на коронку увеличивается, если она заправлена ова-лизованными объемными алмазами.

В трещиноватых породах нагрузку на коронку и частоту вращения снижают, а количество промывочной жидкости увеличивают.

Для охлаждения алмазной коронки и для очистки забоя от шлама необходимо подавать на забой строго определенное количество промывочной жидкости. При недостаточной подаче промывочной жидкости на забое скапливается шлам, который сильно изнашивает алмазы и матрицу, снижает механическую скорость бурения и общую проходку на коронку. При увеличенной подаче промывочной жидкости плохо обнажаются алмазы в матрице и увеличивается размыв керна, а при бурении с глинистым раствором возможен и размыв матрицы коронки. В табл. 48 приведены сочетания частоты вращения осевой нагрузки и расхода промывочной жидкости в зависимости от категорий горных пород по буримости и диаметра коронки.

При работе на высоких частотах вращения снаряда возникают вибрации бурильной колонны, вызывающие интенсивное разрушение и заклинивание керна, повышенный износ алмазов и разрушение коронки. Бурильные трубы при вибрации испытывают большие нагрузки; расход мощности на вращение колонны сильно возрастает.

Для обеспечения нормальной работы бурильной колонны при больших частотах ее вращения необходимо применять гладкоствольные ниппельные бурильные трубы (типа ЛБТН или СБТН) диаметром как можно более близким к диаметру скважины. Колонковый снаряд должен быть хорошо отцентрирован, а буровой станок прочно закреплен на фундаменте.

Для снижения вибрации колонны бурильных труб в буровой снаряд следует включать специальные технические средства (центраторы, стабилизирующие переходники, забойные амортизаторы).

Центраторы соединяют бурильные трубы в нижней части колонны, что придает ей прямолинейность и уменьшает поперечные колебания. Хорошо зарекомендовало себя центрирующее соединение ЦС-1.

Стабилизирующими переходниками соединяют бурильную колонну с колонковым набором. Имея большую, чем стандартные переходники, длину и диаметр, равный наружному диаметру коронки, стабилизирующие переходники предотвращают деформацию и отклонение оси колонковой трубы от оси скважины, уменьшают поперечные колебания бурильной колонны,

Забойные амортизаторы, компенсируя изменения нагрузки на породоразрушающий инструмент, поглощают продольные колебания и предупреждают вибрацию бурильной колонны.

Действенным средством уменьшения вибраций является покрытие колонны бурильных труб антивибрационной смазкой. Выпускаются смазки для бурения с промывкой водой (КАВС-45, КАВС-58 и КАВС-59) и для бурения с промывкой глинистым раствором (КАВС-40). Смазка КАВС-45 состоит из 65% нигрола, 20% канифоли, 10% битума и 5% парафина. (Канифоль повышает вязкость смеси и улучшает ее при-липаемость к бурильным трубам.) В КАВС-40 канифоль заменена вещесггвом, повышающим устойчивость смазки в щелочных растворах.

Канифоль — дефицитный компонент. В связи с этим в смазках КАВС-58 и КАВС-59 она заменена полимерами камфарного производства и продуктами сульфатцеллюлозного производства.

Смазка должна наноситься на сухую поверхность труб. Периодически по мере стирания смазки оголенные участки труб подмазывают при спуске снаряда вручную. Стойкость смазки составляет 3—6 сут (с учетом периодической подмазки).

Эмульсионные промывочные жидкости оказывают комплексное воздействие на процесс бурения. Эмульгирующая добавка к промывочной жидкости, адсорбируясь на бурильном инструменте, на стенках скважины и керне, значительно снижает продольные и поперечные колебания бурильных труб, трение между ними и стенками скважины. Снижение трения уменьшает потребную мощность привода станка. Кроме того, некоторые ПАВ (поверхностно-активные вещества), используемые для получения эмульсии, действуют и как понизители твердости, что вместе с гашением вибраций способствует повышению механической скорости, рейсовой проходки, проходки на коронку; снижению расхода алмазов.

В настоящее время разработано и опробовано много различных эмульсионных растворов. Наибольший практический интерес представляют те из них, которые изготавливаются на основе доступных, недефицитных товарных продуктов нефтеперерабатывающей и химической промышленности.