Четырехлопастные алмазные сверла: то, как вы начинаете сверлить отверстие, определяет то, как оно заканчивается.
Наибольшее количество повреждений алмазного долота происходит в первые тридцать секунд бурового цикла. Не в середине скважины. Не в твердом слое на глубине. А в самом начале — когда долото касается дна, и оператору приходится решать, плавно ли его вводить или пробить.
Я видел, как совершенно новое четырехлопастное алмазное долото было уничтожено менее чем за минуту, потому что оператор уронил его на дно скважины на полных оборотах и под полным весом. Алмазные резцы ударяли по породе, как молоток, а не как лезвие, и к тому времени, как буровая установка стабилизировалась, два резца были повреждены, а долото вибрировало настолько сильно, что это ощущалось через буровую штангу. Эта скважина и это долото были испорчены, даже не успев толком начаться.
Вот как избежать подобной ситуации и что делать, когда земля не поддаётся.
Правило медленного старта: не подлежит обсуждению.
Любое алмазное сверло — с четырьмя или шестью лопастями, неважно — имеет одинаковую уязвимость в начале сверления: режущие кромки холодные, сверло еще не отцентрировано, и полный вес буровой колонны еще не установился в стабильное положение. Если вы раскрутите сверло до 400 об/мин и снизите давление подачи до того, как оно найдет свою канавку, вы заставите корпус из закаленной стали с хрупкими алмазными вставками поглощать ударную нагрузку, для которой он не был предназначен.
Правильная последовательность действий займет, возможно, на две минуты больше и спасет вас от извлечения поврежденного фрагмента:
Осторожно прижмите долото. Достаточно веса, чтобы убедиться, что оно установлено на дно — примерно 2-3 кН по измерительному прибору подачи. Медленно вращайте, примерно 100-150 об/мин. Позвольте измерительным резцам разметить стенку отверстия, а торцевым резцам установить свои режущие дорожки. Вы почувствуете, как установка стабилизируется — вибрация сгладится, крутящий момент стабилизируется. Это сигнал о том, что долото установилось на место.
Теперь вы можете довести частоту вращения до целевого диапазона и начать постепенно добавлять вес. Не делайте резких скачков с 3 кН до 12 кН за один раз — увеличивайте нагрузку постепенно в течение примерно тридцати секунд. Тренажер Diamond не любит внезапных нагрузок.
Эта последовательность действий имеет еще большее значение, если вы повторно используете новое сверло для забивания в существующее отверстие. Диаметр нового сверла может незаметно отличаться от старого, а изношенная стенка отверстия может иметь небольшую спиральную деформацию. Быстрое введение сверла при повторном забивании — отличный способ повредить режущие кромки.
Поспокойно: середина ямы
Как только буровое долото запущено, возникает соблазн установить его и забыть о нем — просто надавить на подачу и позволить буровой установке выполнить работу. Но стабильное бурение не означает полного отсутствия вмешательства. Следите за показаниями динамометра. Если крутящий момент начинает постепенно увеличиваться без изменений в породе, это обычно означает одно из двух: буровой шлам забивается вокруг долота или резец начал выходить из строя и вместо того, чтобы резать, он заедает.
Промывка водой — ваша первая линия защиты. Алмазные долота образуют мелкую шламовую массу — больше похожую на пыль, чем на осколки в твердой породе, — и эта масса может быстрее, чем вы ожидаете, уплотняться в водоемах. При промывке водой поддерживайте достаточный расход, чтобы обратная вода у устья скважины была чистой, а не мутной. Мутная обратная вода означает, что шламовая масса остается в скважине, а уплотненное затрубное пространство — это предвестник застревания долота.
Когда вы сталкиваетесь с изменением геологического строения — а в угольных пластах таких участков в скважине бывает несколько — не стоит просто пробивать скважину насквозь. Именно в этой переходной зоне между мягким сланцем и твердым песчаником долото сбивается с курса. Четырехлопастные алмазные долота имеют здесь преимущество: симметричный четырехточечный контакт обеспечивает им лучшее самоцентрирование, чем трехлопастные конструкции. Но все равно нужно дать долоту время на адаптацию. Когда крутящий момент резко возрастает, уменьшите нагрузку на 20-30% и дайте долоту пройти переходный участок при сниженной нагрузке. Скорость проходки временно снизится, но скважина останется прямой, а резцы — целыми.
Три чрезвычайные ситуации и как не усугубить их
Деталь застряла. Вы уже знаете это из руководства по анкерным долотам, но стоит повторить, потому что в каждом геологическом пласте долота застревают по-разному. При алмазном бурении в трещиноватых породах наиболее распространенной причиной является застревание куска отделившейся породы в стенке скважины между долотом и корпусом. Решение то же: прекратите подачу, поддерживайте медленное вращение и увеличьте объем промывочной жидкости. Если долото освободилось достаточно, чтобы повернуться на четверть оборота, значит, вы продвигаетесь вперед. Продолжайте работать. Чего категорически нельзя делать, так это резко дергать буровую штангу вверх с полным усилием втягивания буровой установки — именно так штанги ломаются в местах соединений.
Отверстие смещается. Четырехлопастные буровые долота лучше большинства других типов сопротивляются отклонениям, но ни одно долото не застраховано от них. Если вы заметили, что буровая штанга вибрирует по кругу в месте крепления, а не по обычной осевой траектории, вероятно, долото смещается от центра. Уменьшите обороты до 120-150 об/мин и уменьшите вес долота вдвое. Крыльям долота нужно время, чтобы восстановить центрированную траекторию. Если смещение продолжается после метра бурения с уменьшенными параметрами, снимите буровую веревку и проверьте долото. Изношенный участок буровой колонны — где внешний диаметр долота уменьшился — вызовет смещение независимо от того, насколько аккуратно вы бурите. Замените долото, и если проблема сохранится, проверьте прямолинейность буровых штанг.
Из этой дыры идёт дым. Этот случай безошибочно узнаваем. Пар и дым у воротника, шипение промывочного потока там, где ему не место, и быстрое увеличение крутящего момента. Долото не охлаждается. Немедленно остановите буровую установку — не сейчас, после этого бурового долота. Алмазные сегменты, вероятно, уже повреждены, но продолжение работы даже на десять секунд может привести к отслоению алмазной пластины от подложки, после чего долото превратится в металлолом.
Проверьте подачу воды для промывки. Не перегнута ли водопроводная труба? Не работает ли насос всухую? Не забиты ли внутренние каналы буровой штанги? Устраните засор, восстановите подачу воды для промывки и дайте буровому долоту полностью остыть перед повторным запуском — стальной корпус сохраняет тепло дольше, чем вы думаете.
Когда это прекратить
Четырехлопастное алмазное долото изнашивается, когда: резцы изношены до состояния плоской поверхности, и диаметр отверстия меньше необходимого; более двух торцевых резцов повреждены или отсутствуют; или стальной корпус имеет видимые трещины. Не пытайтесь выжать из изношенного долота как можно больше отверстий. Стоимость замены долота ничтожна по сравнению со стоимостью потери отверстия, повторного бурения или извлечения сломанного корпуса долота из обрушившейся скважины.
