Промывочные каналы

Промывочная система алмазной коронки - это совокупность конструктивных элементов, обеспечивающих прохождение промывочной жидкости через коронку, ее охлаждение и вынос шлама из-под торца коронки во время бурения. Чем больше шлама образуется в процессе бурения, тем больше должна быть пропускная способность промывочной системы коронки. Если выбуренные частицы породы не сразу удаляются с забоя скважины, то они, повторно попадая под торец матрицы коронки, снижают эффективность бурения, так как работа, затрачиваемая на измельчение уже отделенных от забоя частиц, является бесполезной.

Значительная часть промывочной жидкости проходит через промывочные каналы, которые прорезаны в теле короночной матрицы и разделяют ее на отдельные секторы. От их числа, сечения и формы в основном зависит очистка забоя. Оптимальное значение суммарного сечения всех промывочных каналов в коронке неодинаково для коронок разных конструкций. Например, в коронках, которые предназначены для бурения мягких пород, дающих при разрушении много липкого шлама, сечение промывочных каналов делается как можно большим. В коронке для бурения твердых пород излишне большие сечения промывочных каналов ухудшают ее работу, так как при этом уменьшится перепад давления промывочной жидкости во внутренней части коронки по отношению к внешней ее части, что повлечет ухудшение выноса шлама непосредственно из-под торца матрицы.

Число и форма промывочных каналов, даже при одном и том же их общем сечении, заметно влияют на работоспособность алмазной коронки. Косые промывочные каналы имеют меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с прямыми, т. е. прорезанными по радиусам. Преимущество косых промывочных каналов заключается в уменьшении завихрений в потоке проходящей через них промывочной жидкости, вследствие чего заметно снижается аномальный износ в набегающей части секторов матрицы, который наблюдается при бурении сильно абразивных пород. Однако изготовление коронок с косыми промывочными каналами сдерживается возможностями технологического процесса и удорожает производство коронок.

Важным элементом промывочной системы коронки является совокупность каналов, образующихся при соприкосновении алмазов коронки с забоем скважины. При этом главную роль играет величина выступа алмазов из тела матрицы. Наиболее эффективной будет очистка забоя при использовании коронок, у которых алмазы выступают из матрицы настолько, что при бурении обеспечивается свободный проход шлама между матрицей и забоем, несмотря на внедрение алмазов в породу. В импрегнированных коронках, а также в некоторых конструкциях однослойных коронок это условие обеспечивается за счет обнажения алмазов в результате преимущественного износа материала матрицы.

Первоначальное обнажение алмазов в таких коронках достигается путем их заточки (на абразиве, электрохимическим способом) после изготовления. Наилучшие результаты дает изготовление коронок по специальной технологии, обеспечивающей определенный, заранее заданный выпуск алмазов из матрицы, или электрохимическая размерная заточка.

ВИТРом экспериментально установлены следующие рациональные выступы торцевых алмазов из матрицы в зависимости от их размеров:

Выступ подрезных алмазов из матрицы обычно равен 0,1-0,2 мм. В настоящее время с заданным выступом объемных и подрезных алмазов изготавливаются коронки типов 04A3, 07A3, 15АЗ, 16АЗ, А4ДП и пр.

Зазор между стенкой скважины и наружной поверхностью корпуса коронки, а также зазор между керном и внутренней поверхностью корпуса - важные части промывочной системы коронки. Различия в конструкции промывочной системы алмазных коронок существенным образом определяют их специализированное назначение (табл. 2.10).