Твердосплавный породоразрушающий инструмент

Более 50% объёма бурения геологоразведочных скважин в России осуществляется с применением твердосплавного породоразрушающего инструмента. Инструмент, армированный твёрдыми сплавами, используют для вращательного бурения пород от I до IX категорий и ударно-вращательного (гидро- и пневмоударного) бурения пород VII—XII категорий по буримости. Для армирования породоразрушающего инструмента применяют металлокерамические вольфрамокобальтовые (ВК) резцы, основой которых является порошок карбида вольфрама, а связкой - кобальт.

Резцы различной стандартной формы из твёрдых сплавов для армирования породоразрушающего инструмента серийно выпускаются отечественной промышленностью.

Твердосплавная коронка представляет собой металлический корпус (короночное кольцо) с резьбой в верхней части для соединения с колонковой трубой. В торцевой и боковой нижних частях корпуса расположены промывочные каналы, а также объёмные и подрезные резцы, обеспечивающие разрушение горных пород на забое скважины и поддержание постоянным на данном интервале диаметра её ствола.

Коронки для бурения мягких пород имеют на наружной поверхности корпуса рёбра, обеспечивающие необходимое расширение ствола скважины по диаметру.

Форма резцов, величина выхода из короночного кольца, углы наклона определяют эффективность работы инструмента в различных горных породах.

В геологоразведочных работах применяются твердосплавные ребристые коронки (M1, М2, М5) при вращательном бурении в мягких породах I—IV категорий по буримости.

Резцовые коронки (СМ3, СМ4, СМ5, СМ6, СТ2) предназначены для бурения малоабразивных пород IV—VII категорий по буримости; самозатачивающиеся (СА1, СА4, СА5, СА6) - для бурения абразивных пород VI-VIII и частично IX категорий по буримости.

Резцовые коронки отличаются небольшим выпуском твёрдо-сплавных резцов по торцу корпуса, наружной и внутренней боковым поверхностям коронок, установкой по наружной боковой поверхности дополнительных подрезных резцов, расположением рабочих лезвий по торцу коронки под различными углами, что обеспечивает резание пород IV—VII категорий по буримости.

Самозатачивающиеся коронки отличаются применением рабочих элементов, включающих в себя твердосплавные резцы и опорные пластины с небольшой площадью поперечного сечения, что обеспечивает самозатачивание резцов и эффективное разрушение породы, несмотря на затупление режущих граней резцов.

В соответствии с требованиями государственного стандарта рациональные области применения коронок приведены в таблице 75.

Таблица 75. Области применения твердосплавных коронок

Тип коронки	Породы	Категория пород по буримости
M1	Мягкие однородные лёсс, пески, трепел, мергель, галит, глины, сланцы, гипс и т.д.	I-III
М2	Мягкие мел, галит, железная руда, сланцы, известняк-ракушечник, мелкий галечник, выветрелые серпентиниты, бокситы и т.п. С прослойками более твердых пород	II-IV
М5	Мягкие однородные породы	II-IV
СМ3	Малоабразивные монолитные аргиллиты, алевролиты, глинистые и песчаные сланцы, доломиты, гипсы, известняки и т.п.	IV-VI
СМ4	Малоабразивные монолитные и перемежающиеся горные породы типа алевролитов, аргиллитов, глинистых и песчаных сланцев, серпентинитов и т.п.	V - VI и частично VII
СМ5	Малоабразивные и трещиноватые доломиты, известняки, глинистые и песчаные сланцы, серпентиниты и т.п.	V-VI
СМ6	Малоабразивные и трещиноватые доломиты, известняки, серпентиниты, перидотиты и т.п.	VI-VII
СТ2	Малоабразивные монолитные и трещиноватые и перемежающиеся горные породы типа известняков, частично окремнелых доломитов, сланцев с твердыми включениями и т.п.	IV-VI
СА1	Абразивные плотные тонко- и мелкозернистые горные породы типа песчаников, алевролитов, диоритов, габбро, порфиритов, окварцованных известняков и т.п.	VI-VIII и частично IX
СА4	Абразивные монолитные и слаботрещиноватые габбро, пироксениты, порфириты, диориты, дациты, диопсидо-магнетитовые и гранатовые скарны и т.п.	VI-VIII и частично IX
СА5	Абразивные монолитные и перемежающиеся горные породы типа песчаников, алевролитов, диоритов, габбро, порфиритов, окварцованных известняков и т.п.	VI-VIII и частично IX
СА6	Абразивные монолитные и перемежающиеся горные породы типа песчаников, алевролитов, диоритов, габбро, порфиритов, окварцованных известняков и т.п.	VI-VIII и частично IX

Таблица 76. Технические характеристики коронок группы М

Тип	Диаметр, мм		Количество ребер	Количество твердосплавных резцов			Масса коронки, кг
	Наружный	Внутренний		по торцу	калибрующих	всего
М5-93	93	59	4	16	4	20	1,05
М5-112	112	73	4	16	4	20	1,30
М5-132	132	91	6	24	6	30	1,70
M5-151	151	112	6	24	6	30	1,80

Таблица 77. Технические характеристики коронок группы СМ-СТ

Тип	Диаметр, мм		Число групп резцов	Количество резцов				Масса коронки, кг
	Наружный	Внутренний		Основных	Подрезных	Дополнительных под резных	Всего
СМ4-76	76	58	3	3	6	3	12	0,56
СМ4-93	93	74	3	3	6	3	12	0,68
СМ4-112	112	93	3	3	6	3	12	0,82
СМ4-132	132	113	4	4	8	4	16	0,97
СМ4-151	151	132	4	4	8	4	16	1,20

Таблица 78. Технические характеристики коронок группы СА

Тип	Диаметр, мм		Число групп резцов	Количество резцов				Масса коронки, кг
	Наружный	Внутренний		Основных	Под резных	Дополнительных подрезных	Всего
СА1-36	36	21	6	6	6	-	12	0,225
СА1-46	46	31	8	8	8	-	16	0,300
СА1-59	59	44	8	8	8	-	16	0,400
СА1-76	76	59	12	12	12	-	24	0,565
СА1-93	93	74	16	16	16	-	32	0,750
CA1-112	93	16	16	16	16	-	32	0,860
СА1-132	132	113	20	20	20	-	40	1,000