Механизм разрушения породы алмазными коронками

Разрушение горных пород алмазным буровым долотом осуществляется за счёт алмазных зёрен. Чтобы понять, как долото разрушает породу, прежде всего необходимо изучить поведение одного алмазного зерна при разрушении горных пород. В твёрдых пластах под действием бурового давления отдельное алмазное зерно создаёт в породе чрезвычайно высокие напряжения — порядка 4200–5700 МПа, а по некоторым данным — и до 6300 МПа, — что приводит к литологическому переходу: порода переходит из хрупкого состояния в пластичное. По мере внедрения алмазного зерна в пласт оно, подвергаясь крутящему моменту, режет и раскалывает породу; глубина резания практически равна глубине проникновения алмазного зерна. Этот процесс напоминает вспашку, поэтому его называют «плужным» типом резания алмазного бурового долота. В некоторых крайне хрупких породах — например, в песчанике или известняке — алмазные зёрна на долоте, одновременно испытывая буровое давление и крутящий момент, разрушают объём породы, значительно превышающий суммарный объём, соответствующий глубине проникновения и числу оборотов алмазного зерна. При более низких давлениях образуются лишь небольшие канавки в направлении движения алмаза; при повышении давления возникают более глубокие трещины в породе как под этими канавками, так и по обеим их сторонам, выходящие за пределы поперечных размеров самого алмазного зерна. Эффективность разрушения породы алмазным буровым долотом зависит не только от литологии и внешних факторов — таких как давление, температура и свойства пластовых флюидов, — но и, что особенно важно, от величины бурового давления. Как и роликовые конусные долота, алмазные долота используют три основных механизма разрушения породы: поверхностное дробление, усталостное растрескивание и объёмное дробление. Только при достижении алмазными зёрнами достаточного удельного давления, позволяющего проникнуть в пласт и вызвать объёмное дробление, можно добиться оптимальной эффективности разрушения породы.