Метою дисертаційної роботи є підвищення роботоздатності алмазних коронок при бурінні геологорозвідувальних свердловин, шляхом забезпечення комбінованого (стирання і сколювання) характеру руйнування твердих гірських порід, за рахунок оснащення алмазоносної матриці інструмента вставками з надтвердого матеріалу гібридайт. Для досягнення поставленої мети в роботі були поставлені та вирішувались такі задачі: 1. Розробка нових та удосконалення наявних методик проведення досліджень процесу взаємодії породоруйнівного інструмента з гірською породою при обертовому бурінні. 2. Розробка математичної моделі взаємодії поверхні комбінованої матриці алмазної коронки з гірською породою в процесі буріння геологорозвідувальних свердловин. 3. Дослідження роботоздатності породоруйнівних вставок із надтвердих матеріалів, та їх вплив на характер руйнування твердих гірських порід при обертовому бурінні. 4. Дослідження впливу схеми оснащення робочого торця алмазних коронок з комбінованою матрицею вставками з гібридайту на показники процесу буріння геологорозвідувальних свердловин. 5. Розробка та виробничі випробування нової конструкції алмазної коронки з комбінованою матрицею при бурінні геологорозвідувальних свердловин у твердих гірських породах. ЗМІСТ ВСТУП 4 РОЗДІЛ 1 СУЧАСНИЙ СТАН ТЕОРІЇ І ПРАКТИКИ БУРІННЯ ГЕОЛОГОРОЗВІДУВАЛЬНИХ СВЕРДЛОВИН АЛМАЗНИМИ КОРОНКАМИ TA ПОСТАНОВКА ЗАВДАНЬ ДОСЛІДЖЕНЬ 10 1.1 Механізм взаємодії алмазного породоруйнівного інструменту з вибоєм свердловини 11 1.2 Надтверді матеріали, що використовуються в комбінованих матрицях алмазних коронок при бурінні геологорозвідувальних свердловин у твердих породах 18 1.3 Аналіз наявних моделей розподілу контактного тиску на робочий поверхні бурового інструменту 30 1.4 Висновки до розділу та формулювання завдань досліджень 36 РОЗДІЛ 2 МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ПРОЦЕСУ ВЗАЄМОДІЇ ПОРОДОРУЙНІВНОГО ІНСТРУМЕНТУ З ГІРСЬКОЮ ПОРОДОЮ ПІД ЧАС БУРІННЯ 38 2.1 Методика випробувань породоруйнівних елементів бурової коронки при руйнуванні твердої гірської породи 38 2.2 Методика проведення експериментальних досліджень роботоздатності бурових коронок з комбінованою матрицею при обертовому бурінні 43 2.3 Удосконалена методика вивчення мікропрофілю поверхні вибою, сформованого при обертовому алмазному бурінні 48 2.4. Висновки до розділу 53 РОЗДІЛ З АНАЛІТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КОНСТРУКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ АЛМАЗНОЇ КОРОНКИ З КОМБІНОВАНОЮ МАТРИЦЕЮ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ БУРІННЯ 54 3.1. Оцінювання розподілу контактного тиску на робочій поверхні бурової коронки з комбінованою матрицею у процесі обертового буріння 54 3.2 Моделювання еволюції робочого профілю алмазної коронки з комбінованою матрицею при обертовому бурінні 62 3.3 Визначення оптимальної кількості породоруйнівних вставок для оснащення робочого профілю бурової коронки з комбінованою матрицею 78 3.4 Висновки до розділу 79 РОЗДІЛ 4 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТОЗДАТНОСТІ АЛМАЗНИХ КОРОНОК З КОМБІНОВАНОЮ МАТРИЦЕЮ ПРИ ОБЕРТОВОМУ БУРІННІ 81 4.1 Дослідження роботоздатності породоруйнівних вставок у процесі руйнування твердої гірської породи 81 4.2 Оцінка характеру руйнування твердих гірських порід алмазними коронками з комбінованою матрицею при обертовому бурінні 92 4.3 Дослідження впливу схеми оснащення робочого торця алмазних коронок з комбінованою матрицею на показники процесу буріння твердих гірських порід 95 4.4 Розробка конструкції та виробничі випробування алмазних коронок з комбінованою матрицею при бурінні геологорозвідувальних свердловин 105 4.5 Висновки до розділу 110 ВИСНОВКИ 114 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 116 ДОДАТКИ 129