Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой
The retractable core bit SRK-76 is the most famous Russian construction for drilling hard rock. It has not been used during long time and now there are conditions to modernize this system for effective work without put out operations of drilling equipment.
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137948 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой / В.П. Онищин, В.А. Меркулова, З.Ю. Сибирляк // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2008. — Вип. 11. — С. 74-79. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859858872847564800 |
|---|---|
| author | Онищин, В.П. Меркулова, В.А. Сибирляк, З.Ю. |
| author_facet | Онищин, В.П. Меркулова, В.А. Сибирляк, З.Ю. |
| citation_txt | Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой / В.П. Онищин, В.А. Меркулова, З.Ю. Сибирляк // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2008. — Вип. 11. — С. 74-79. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | The retractable core bit SRK-76 is the most famous Russian construction for drilling hard
rock. It has not been used during long time and now there are conditions to modernize this system for effective work without put out operations of drilling equipment.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:45:07Z |
| format | Article |
| fulltext |
Выпуск 11. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
74
УДК 622.423.24
В.П. Онищин, д-р техн. наук, В.А. Меркулова, канд. техн. наук, З.Ю. Сибирляк
Санкт-Петербургский государственный горный институт
им. Г.В. Плеханова (технический университет), Россия
МОДЕРНИЗАЦИЯ КОЛОНКОВОГО НАБОРА
СО СЪЕМНО-РАЗДВИЖНОЙ КОРОНКОЙ
The retractable core bit SRK-76 is the most famous Russian construction for drilling hard
rock. It has not been used during long time and now there are conditions to modernize this system
for effective work without put out operations of drilling equipment.
Возрастающая активность работ по поиску и разведке месторождений твердых полез-
ных ископаемых с использованием отечественного бурового инструмента, к которым отно-
сятся ССК и снаряды со съемным породоразрушающим инструментом, требует повышенно-
го внимания к их дальнейшему совершенствованию и модернизации.
Прежде всего это относится к колонковому набору со съемно-раздвижной коронкой
СРК-76, принятому к серийному производству по высшей категории качества, но серийный
выпуск которого до сихпор не организован.
Наиболее эффективной областью применения СРК-76 по сравнению с ССК является
бурение в следующих условиях [1]:
⋅ при большом количестве спуско-подъемных операций бурильной колонны, вследст-
вие частой замены изношенных коронок и длине проходки на коронку, сопоставимой с дли-
ной керноприемника;
⋅ при бурении пород с неустойчивыми стенками скважин, предрасположенными к об-
рушению, поскольку буровой снаряд не извлекается для замены коронки и временно выпол-
няет функции обсадной колонны;
⋅ при проходке часто перемежающихся горных пород различной твердости и абразив-
ности за счет оперативного подбора для каждой разновидности пород оптимального типа
породоразрушающего инструмента.
Колонковый набор СРК-76 предназначен для бурения вертикальных и наклонных гео-
логоразведочных скважин глубиной до 800 м в монолитных и трещиноватых горных породах
различных категорий по буримости с заменой породоразрушающего инструмента без спус-
ко-подъемных операций бурильной колонны.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
75
Техническая характеристика СРК-76
Глубина бурения, м до 800 м
Начальный угол наклона
скважины, º 90 – 75
Промывочная жидкость техническая вода,
малоглинистые, полимерные
и эмульсионные растворы
Частота вращения
бурового снаряда, с-1 до 16,7
Осевая нагрузка, даН до 2000
Расход промывочной
жидкости за 1 мин, дм3 до 50
Раздвижная коронка СРК-76 КР:
наружный диаметр (в рабочем положении), мм 76,2
внутренний диаметр (в рабочем положении), мм 53,2
количество секторов 6
Пилотная коронка СРК-76 КП:
наружный диаметр, мм 52,8
внутренний диаметр, мм 35,4
Габаритные размеры, мм 76 х 4255
Масса, кг 80
В производственных условиях с использованием СРК-76 пробурено более 1500 м, а в
стендовых – 50 м (г. Солт-Лейк Сити, США) [2] преимущественно в породах VIII – IX кате-
гории по буримости алмазным породоразрушающим инструментом с характеристикой, при-
веденной табл. 1.
Твердость матрицы раздвижных и пилотных коронок составляет 25 – 35 HRС.
Учитывая значительный период времени, прошедший с момента принятия СРК-76 в
серийное производство, перед возобновлением его изготовления необходимо откорректиро-
вать техническую документацию с внесением изменений, касающихся модернизации основ-
ных узлов этого изделия.
Основной целью модернизации СРК-76 следует считать расширение области рацио-
нального применения породоразрушающего инструмента путем создания гаммы раздвижных
и пилотных коронок на базе наиболее эффективных серийно выпускаемых образцов алмаз-
ных коронок ССК отечественного производства.
Должны быть созданы секторы раздвижных коронок резцового типа по аналогии с
резцами коронок КАСК-Р, ступенчатого типа с двумя-четырьма ступенями и пилотной ча-
стью (аналог – коронки КАСК-3С, КАСК-4С) комбинированного типа (аналог – коронка
К-08), гребенчатого (аналог – коронка ТулНИГП) и др.
Выпуск 11. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
76
Таблица 1
Зернистость алма-
зов, шт/кар
Качество алмазов
Масса алмазов в коронке,
карат
объем-
ных
подрез-
ных
объемных подрезных
объем-
ных
под-
резных
всего
Конструк-
тивные осо-
бенности
Раздвижная коронка СРК-76 КР
50 – 30
50 – 30
50 – 30
50 – 30
ХVгр. «а»
первая
ступень
ХХХV
гр. «а»
вторая-
четвертая
ступень
ХVаIII
ХХХIV
гр. «б»
ХVаIII
0,59
–
1,32
–
6,37
7,33
четырех
ступенча-
тый
профиль с
усиленной
первой сту-
пенью
четырех
ступенча-
тый про-
филь
Пилотная коронка СРК-76 КП
30 – 20
30 – 20
90 – 60
50 – 30
XXXVI
гр. «б»
XXXIV
гр. «б»
ХVаIII
–
–
–
–
–
8,6 –
13,0
четырех и
шести сек-
торные ко-
ронки с
тонкостен-
ной матри-
цей
Подобные модификации следует предусмотреть также для пилотных коронок.
Так как коронки СРК-76 извлекаются и устанавливаются вместе с керноприемником,
качество, заложенного в них алмазного сырья, не имеет принципиального значения, и все
вышеперечисленные их разновидности могут быть оснащены синтетическими алмазами,
включая используемые в конструкциях коронок ИСМ НАН Украины.
Важнейшим аспектом модернизации колонкового набора следует считать возмож-
ность количественного изменения секторов раздвижной коронки СРК-76КР в зависимости от
физико-механических свойств горных пород и условий бурения. В существующей конструк-
ции СРК-76 предусмотрена эксплуатация только шести секторной раздвижной коронки.
Варьирование количества секторов позволит не только расширить область примене-
ния СРК-76, но и оптимизировать параметры режимов бурения применительно к конкрет-
ным горным породам.
Так как по конструктивному исполнению алмазосодержащие штабики шести сектор-
ной раздвижной коронки близки к коронкам резцового типа, эффективно работающим в по-
родах VIII – IX категории по буримости, есть основание считать, что для бурения пород VI –
VII категории наиболее целесообразно использовать трех секторную коронку, что в два раза
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
77
позволит улучшить очистку забоя от шлама и устранить такое явление, как «засаливание»
матрицы коронок.
Трех секторная коронка проходила апробацию еще на стадии макетного образца.
Данные сравнительных испытаний шести и трех секторных коронок СРК-76КР приведены в
табл. 2.
Таблица 2
Параметры режимов бурения
Частота вра-
щения, об/мин
Осевая нагруз-
ка, даН
Расход промы-
вочной жидко-
сти, л/с
Категория по-
род по буримо-
сти
Механическая ско-
рость бурения, м/час
СРК – 76 КР - 6
700 1200 - 1400 0,75 VIII - IX 2,47
СРК – 76 КР - 3
700 1200 - 1400 0,75 VIII - IX 4,20
Как видно из данных таблицы 2, при одних и тех же параметрах режимов бурения ме-
ханическая скорость бурения трех секторной раздвижной коронкой в 1,7 раза превышает
этот показатель при бурении шести секторной коронкой, что объясняется прежде всего, бо-
лее высоким удельным давлением на забой за счет уменьшения площади торцевой поверхно-
сти трех секторной коронки.
Вместе с тем при бурении абразивных пород X – XI категории буримости шести сек-
торной раздвижной коронкой интенсивно изнашивались пилотная часть секторов [3], что
устраняется путем повышения твердости матрицы, насыщенности ее алмазами и оператив-
ной замены секторов при первых признаках абразивного износа.
Уменьшение количества алмазных секторов в шести секторной раздвижной коронке
без изменения приводного наконечника и конструкции сектороносителя возможно в случае,
если наряду с алмазными секторами на некоторых пластинах будут закреплены имитаторы
секторов, несущие на наружной поверхности только подрезные алмазы. Возможные схемы
рабочего положения алмазных секторов, которые можно реализовать без подъема бурового
снаряда, показаны на рис.1. В каждом конкретном случае целесообразность применения со-
ответствующей схемы размещения алмазных секторов и имитаторов должна достигаться
опытным путем при одном непременном условии: все пазы приводного наконечника в рабо-
чем положении должны защищаться от поломок и абразивного износа секторами раздвиж-
ной коронки, а имитаторы следует изготовлять по высоте на 3 – 5 мм меньше высоты алмаз-
ных секторов.
Движение съемной части колонкового набора по колонне бурильных труб будет бес-
препятственным только в том случае, если сектороноситель, который может свободно вра-
щаться относительно пилотной коронки, будет надежно защищен от осевого перемещения
блокировочным устройством.
Функцию блокировочного устройства (рис. 2) в транспортном положении съемной
части выполняют округлые шпонки 4 с наклонной боковой поверхностью, которые распола-
гаются на пластинах 2 сектороносителя 1 и входят в кольцевую проточку корпуса пилотной
коронки 5. Перед посадкой съемной части в рабочее положение осуществляется ориентиро-
вание сектороносителя относительно пазов приводного наконечника, а затем под действием
кинетической энергии движущейся части пилотная коронка, преодолевая сопротивление
блокировочного устройства, раздвигает пластины и вводит секторы съемной коронки в пазы
приводного наконечника 3.
Общая сила сопротивления при разблокировке R должна определяться как:
Выпуск 11. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
78
tg
1tg
QnWR , (1)
где п – число округлых шпонок; W – сила упругого поджатия пластин; Q – усилие
предварительного поджатия пластин для их фиксации в транспортном положении μ – коэф-
фициент трения; α – угол наклона боковых граней округлой шпонки;.
Рис.1. Возможные схемы рабочего положения секторов раздвижной коронки
А – при бурении вертикальных скважин; Б – при наклонно-направленном бурении; 1- 4 – ко-
личество имитаторов
Рис. 2. Блокировочное устройство СРК-76
Как показывают расчеты, αсущественно влияет на R : R при изменении α на 5
уменьшается более чем в 2 раза .
В сектороносителе, имеющем шесть пластин п = 6, W = 0,1 даН, α =15-20°, μ =0,2 –
разблокировка обеспечивается при R =50-60 даН.
Усилие cR , которое создается при спуске съемной части, можно записать как:
QnW
2h
Vm
R
2
tg
1
c , (2)
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
79
где т – масса съемной части, которая движется движущейся в колонне бурильных труб, за-
полненных промывочной жидкостью, V – скорость движения съемной части, h – высота
шпонки.
При скорости движения съемной части V = 0,5 м/с, (m = 30 кг, h = 2,5-10-3 м и α =15°)
усилие cR 550 даН, т. е. почти на порядок больше, чем R .
Соотношение RRc 10 должно сохраняться во всех модернизированных вариантах
СРК-76, с одной стороны, гарантируя надежную блокировку породоразрушающего инстру-
мента в транспортном положении, с другой – обеспечивая его разблокировку в момент дос-
тижения съемной частью рабочего положения.
Литература.
1. Методы, технология и организация буровых работ с использованием съемного инст-
румента/ В.П. Онищин и др. – Л.: Недра, 1990. – 268 с.
2. Онищин В.П., Холлуэй Л. Испытание съемного породоразрушающего инструмента в
условиях знакопеременных нагрузок: Сб. докл. 3-го Междунар. симпоз. по бурению
скважин в осложненных условиях. – СПб. – Изд-во СПГГИ, 1997. – С. 60-68.
3. Онищин В.П., Егоров Д.Г. Совершенствование съемного алмазного породоразру-
шающего инструмента //Породоразрушающий и металлообрабатывающий инстру-
мент – техника и технология его изготовления и применения. Сб. науч. тр. – К: Изд-во
ИСМ им. В.Н. Бакуля, ИПЦ „АЛКОН” НАН Украины, 2003. – С. 96-102.
Поступила 19.06.08
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-137948 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2223-3938 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:45:07Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Онищин, В.П. Меркулова, В.А. Сибирляк, З.Ю. 2018-06-17T19:30:24Z 2018-06-17T19:30:24Z 2008 Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой / В.П. Онищин, В.А. Меркулова, З.Ю. Сибирляк // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2008. — Вип. 11. — С. 74-79. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2223-3938 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137948 622.423.24 The retractable core bit SRK-76 is the most famous Russian construction for drilling hard rock. It has not been used during long time and now there are conditions to modernize this system for effective work without put out operations of drilling equipment. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой Article published earlier |
| spellingShingle | Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой Онищин, В.П. Меркулова, В.А. Сибирляк, З.Ю. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title | Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой |
| title_full | Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой |
| title_fullStr | Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой |
| title_full_unstemmed | Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой |
| title_short | Модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой |
| title_sort | модернизация колонкового набора со съемно-раздвижной коронкой |
| topic | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137948 |
| work_keys_str_mv | AT oniŝinvp modernizaciâkolonkovogonaborasosʺemnorazdvižnoikoronkoi AT merkulovava modernizaciâkolonkovogonaborasosʺemnorazdvižnoikoronkoi AT sibirlâkzû modernizaciâkolonkovogonaborasosʺemnorazdvižnoikoronkoi |