Состояние и актуальность проблемы изыскания эффективных средств бурения скважин, страница 3

1.2. Состояние и направления создания специализированного

бурового инструмента

Основной проблемой в бурении на карьерах становится проблема бурового инструмента, поскольку именно сочетание типа инструмента и параметров режима бурения определяет способ бурения, реализуемый буровыми станками, имеющими одинаковую конструктивно-технологическую схему построения.

Крепость пород

Серийный буровой инструмент

Комбинированный инструмент

Режущие долота

Модели шарошечного  инструмента

Пневмоударный инструмент

РШИ

УШИ

РУИ

УДС

РД

ДЗДШ

М

МЗ

Т

ТЗ

К

ОК

18 16 14 12 10 8 6 4 2

Рис. 1.2. Область эффективной работы бурового инструмента: РД – режущие долота с неподвижными резцами, ДЗДШ – долота с зубчато-дисковыми  шарошками, РШИ – режуще–шарошечный инструмент, РУИ – режуще–ударный  инструмент, УДС – ударно–дисковый

снаряд, УШИ – ударно-шарошечный инструмент

На рис. 1.2 показаны рекомендуемые в литературе ориентировочные области эффективного использования механического инструмента в зависимости от крепости горных пород [5]. Из диаграммы видно, что каждая в отдельности модель инструмента имеет довольно ограниченные границы эффективной работы.

Особенно это касается шарошечных долот. В силу специфичности условий на карьерах (мелкие скважины с чередованием пород разной крепости) буровое долото часто работает в области, не соответствующей условиям его применения. Это приводит к снижению технических и, как следствие, экономических показателей бурения. Комбинированные инструменты с дискретным или одновременным воздействием на горную породу различных породоразрушающих элементов (шарошечных, резцовых, дисковых, ударных и др.) существенно расширяют эффективную область бурения. Среди них (рис. 1.2) по области применения выделяется созданный в НИИОГР режуще-ударный инструмент (РУИ) с регулируемым интенсификатором, который, как показали испытания РУИ-160 и РУИ-216, может реализовать режимы вращательно-ударного, ударно-вращательного и бурения резанием в диапазоне изменения крепости горных пород от f  = 1 до f  =  12  [5].

             Буровой инструмент, особенно шарошечный, является самым высоконагружаемым и ответственным элементом буровой машины, за жизненный цикл которой (практически 10 лет) затраты на израсходованные долота, как правило, в несколько раз превышают стоимость самой машины  (табл. 1.2).

                                                                                                             Таблица 1.2

Ориентировочное сравнение стоимости буровых станков типа СБШ с суммарными затратами на шарошечные долота диаметром 245 - 320 мм за срок службы станка

Условия и средства бурения			Показатели
Коэффициент крепости горных пород, f	Типоразмер станка	Тип и диаметр долота, мм	Стоимость бурового станка, Сст., млн. руб.	Суммарные затраты на ШД, Сд., млн. руб.	Отношение Сд/Сст.
f  =  6 - 8	СБШ -250	245 - 270 Т	8 - 9	12	1,3 - 1,5
f  = 10 - 12	СБШ -250	245 - 270 Т, ТЗ	8 - 9	40	4,4  - 5,0
f = 12 - 15	СБШ -250 СБШ -230	245 - 320 К, ОК	12 - 13	60 - 65	5,0 - 5,4
f = 15 - 18	СБШ -250 СБШ -320	245 - 320 ОК	12 - 13	70 - 100	5,4 – 8,0

            Особенно велика эта разница (в 5 - 8 раз) для тяжелых станков СБШ, применяемых в породах высокой крепости. Это объясняется высокой стоимостью неразборных шарошечных долот, которая за последние годы возросла в сотни раз не пропорционально стоимости станков. Прочие затраты на бурение (стоимость машиносмены станка, включая расход электроэнергии) увеличились в десятки раз, но в меньшей степени по сравнению с затратами на долота. Это обстоятельство изменяет роль скоростных качеств буровых инструментов по отношению к их стойкости при оценке результатов бурения по стоимости проходки 1 м скважины.