Научное обоснование конструктивных параметров твердосплавного породоразрушающего инструмента для бурения скважин

География и область применения буровых работ в Казахстане резко расширилась в связи с открытием и разведкой ряда крупных месторождений уранового сырья в Шу-Сарысуской провинции и последующего массового бурения геотехнологических скважин. Усилия геологической службы республики и соответствующее техническое сопровождение обеспечили значительные приросты запасов урана (25% мировых запасов), причем 70% из них пригодны для добычи экономичным методом подземного скважинного выщелачивания. Развитие отрасли, разработанной правительством республики, позволили Казахстану в 2010 году занять первое место в мире по добыче урана (15000 тонн в год).

В геологических разрезах урановых месторождений, как правило, участвуют мягкие породы, реже – породы средней твердости. Это дает возможность использовать при бурении вмещающих пород лопастные пикообразные долота, а по рудной зоне коронки типа СМ оснащенные твердосплавными резцами, имеется небольшой опыт использования для вооружения алмазно-твердосплавных резцов PDC.

Вместе с тем, применяемые на практике для бурения пикобуры и буровые коронки не удовлетворяют современным требованиям из-за возникающих осложнений, большой энергоемкости разрушения и недостаточной стойкостиинструментов. Основные причины упомянутых недостатков применяемых инструментов, как будет показано в дальнейшем, заключается в нерациональном распределении подводимой энергии по забою скважины.

Ниже приводятся данные об основных показателях процесса бурения пикообразными долотами на урановых месторождениях, которые достаточно низкие для разрушения мягких пород: средняя производительность буровой установки – 2500 м/месяц; стойкость долота – 280 м; стоимость 1 м бурения – 1500 тенге/м. Создание и внедрение в практику лопастных породоразрушающих инструментов, применение которых повышает производительность, уменьшает энергоэмкость и снижает стоимость буровых работ, является весьма актуальной задачей.