Введение к работе
Актуальность работы. Геологоразведочная отрасль играет ртшюіщіо роль п создании минерально-сырьевой базы как основы развитии пропзводнтеїьпмх сил страны. Одним из главных видов геологоразведочных работ является бурение скважин. Для решения задач, проставленных перед отраслью "Федерально»" программой развития минерально-сырьевой базы Российской Федерации на 1994-2000 годы", одобренной Постановлением правительства Российской Федерации от 80 июля 1994 і. Л'. 87G, большое значение имеет рост эффективности буровых работ: механизация и автоматизация трудоемких и вспомогательных работ, повышение комфортности и безопасности условий труда, снижение удельных затрат энергии, топлива и материалов, а также трудозатрат и численности работников, занятых в процессе производства и эксплуатации Суровой техники, совершенствование управления технологическим процессом бурения и организации работ.
Для повышения этих показателей существенное значение имеет решение проблемы повторного использования и повышения качества алмазного сырь» и, соответственно, повышения качества и снижении стоимости иородоразрушающего инструмента.
Эта проблема возникла в связи с разработкой полпкристаллнчес ких синтетических алмазов, которые в сравнении с природными алмазами имеют недостаточно высокие прочностные свойства. Кроме того, в связи с различиями буровых свойств природных и поликристаллическнх синтетических алмазов возникли дополнительные трудности но разделению этих алмазов после их рекуперации из отработанного инструмента.
Настоящая работа направлена на решение данной актуальной проблемы и основана на результатах исследований и опытио-кои-струкгорских разработок, выполненных автором а 1982-94 гг. в соответствии с координационными планами и отраслевыми программами Мишео СССР, Минстанкопрома СССР и Роскомпедра.
Работы проводились во Всесоюзном научно-исследовательском институте методики и техники разведки (ВИТР), на ' Кабардино-Балкарском заводе алмазных инструментов (КБЗАИ) при участии работников института "Механобр", а также в производственных геологических объединениях (ПГО): "Донбассгеология", "Севзапгеологня", "Сепказгеология", "Запснбгеология" и "Красно-ярскгеологня".
Цель работы. Исследование и разработка методов и технических средств извлечения синтетических алмазов и твердосплавных KONiiioneiiTor из матриц отработанного породоразрушающего инструмента, разделения рекуперированных природных и синтетических алмазов, повышения буровых свойств рекуперированных синтетических алмазов и совершенствование алмазного породоразрушающего инструмента на основе использования рекуперированных синтетических алмазов с улучшенными буровыми свойствами.
Основные задачи исследований:
I. Анализ возможности и целесообразности использования рекуперированных синтетических алмазов в буровых коронках и расширителях.
2. Разработка способа извлечения алмазов и твепдосплав-
}1ых компонентов из отработанного алмазного инструмента,
обеспечивающего их повторное использование.
3. Анализ существующих способов разделения природных и
синтетических алмазов, выбор путей их совершенствования.
-
Обоснование методики расчета электромагнитной системы технических средств разделения природных и синтетических алмазов после рекуперации. '
-
Разработки методики и технических средств разделения природных и синтетических алмазов.
-
Разработка способа улучшения буровых свойств рекуперированных синтетических' алмазов.
-
Оценка эффективности разработанных способов и технических средств в производственных условиях.
Методика исследований. Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследований: анализ и обобщение теоретических представлений и результатов предшествую тих исследований по изучению способов извлечения,' разделения и
улучшения буровых свойств вторичного алмазного сырья, аналитические исследования процесса разделения природных и синтетических алмазов в электромагнитном поле, разработка основ теории н расчетный' анализ электромагнитной системы с вращающимся узлом разделения, экспериментальные исследования свойств рекуперированных синтетических алмазов и макета технического устройства разделения алмазного сырья; лабораторные и производственные испытания опытных образцов технических средств разделения алмазов и буровых коронок; статистическая обработка результатов экспериментов и испытаний алмазного по-родоразрушающего инструмента; технико-экономический анализ.
Научная новизна. Аналитически установлена и экспериментально подтверждена зависимость качества (полноты) разделения рекуперированных природных и синтетических алмазов от напряженности магнитного поля, на основе чего на уровне изобретений разработаны способы и устройства для извлечения.алмазов и твердосплавные компонентов из матриц отработанного инструмента, разделения рекуперированных природных и синтетических алмазов и улучшения буровых свойств последних для повторного использования в буровом породоразрушающем инструменте.
Достоверность научных положений, полученных результатов и выводов базируется на достаточном объеме теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в стендовых и полевых условиях с использованием современной контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратуры и подтверждается положительными результатами внедрения разработок в практику.
Практическая ценность исследования заключается в разработке и внедрении комплекса методических, технологических и технических решений (на уровне изобретений), обеспечивающих улучшение буровых свойств природных и синтетических алмазов, а именно:
-
Разработан и внедрен способ извлечения алмазов и твердо сплавных компонентов из отработанного алмазного инструмента.
-
Разработаны и внедрены способ и технические средства разделения природных и синтетических рекуперированных алмазов.
-
Разработан и внедрен способ улучшения буровых свойств рекуперированных синтетических алмазов.
4. Организовано производство буровых коронок, оснащенных рекуперированными синнтетическнми алмазами с улучшенными буровыми свойствами.
Оценка объема и надежности экспериментальных исследований и производственных данных производилась с вероятностью 0,85.
Обоснованность научных положений и комплекса методических рекомендаций подтверждается высокой экономической эффективностью внедрения новой техники.
Реализация результатов исследооапий
Разработанные способы и технические средства: извлечение алмазов и твердосплавных компонентов из отработанного инструмента, разделения природных п синтетических алмазов после рекуперации, а также улучшения буровых свойств рекуперированных синтетических алмазов внедрены на КБЗЛ1І.
Серийное производство буровых коронок 01ЛЗ-СВ н 02ПЗ-СВ, оснащенных рекуперированными синтетическими алмазами с улучшенными буровыми свойствами, организовано на КБЗЛ11 (ныне Терский завод алмазных инструментов - ТЗАИ) с 01.11.87 г.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на .Всесоюзном семинаре-совещании специалистов, передовиков и новаторов производства в области геологоразведочных работ (Кировоград, IC8G г ), технических совещаниях на КБЗАИ (г.Терек, 1987 г.), на III Международном симпозиуме по бурению скважин в осложненных условиях (5-10 нюня 1995 г., Санкт-Петербург).
Публииации. По материалам диссертации опубликовано В печатных работ, 2 изобретения и получено положительное решение о выдаче патента Российской Федерации.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций и изложена на 123 стр. машинописного текста, имеет 12 рисунков, 28 таблиц, список использованной литературы из G5 наименований.
