Вопрос №41. Твердость анизотропных горных пород.
Анизотропия горных пород существенно влияет на буримость, на формирование ствола скважины, приводит к неоправданному росту объема разрушенной породы из-за появления поперечных, дестабилизирующих работу бурового инструмента, сил, что снижает ресурс инструмента. Формирование уступов в стенке скважины под влиянием поперечных сил может приводить к потерям действующей осевой нагрузки.
Анизотропия горных пород создает проблемы при кернообразовании.
Таким образом, анизотропия горных пород существенно влияет на эффективность бурения, а поэтому следует учитывать особенности распределения прочностных свойств горных пород. Например, работы по определению показателей анизотропии показали, что анизотропия по твердости максимальна в вулканогенных туфах-туффитах – Кт = 1,22-1,83, а средняя и наименьшая – в осадочных (Кт = 1,17-1,27) и магматических породах (Кт =1,06-1,08) [21].
Результаты определения твердости туфо-дацита в плоскости, перпендикулярной флюидальности, приведены на рис. 3.7, а, б, согласно которым показатель анизотропии по твердости Кр = 1,65 (соотношение твердостей, замеренные вдоль и перпендикулярно слоям породы), а распределение твердости по отношению к сланцеватости достаточно близко к линии эллипса
Как следует из полученных данных, наибольшие твердость, упругость, коэффициент пластичности, удельная контактная работа разрушения получены при испытании горной породы вдоль слоев флюидальности, а наименьшие перпендикулярно им. Соответственно и буримость горной породы оказалась различной: наибольшие значения механической скорости получены при угле встречи γ = 72º (максимальный по условиям эксперимента угол встречи), а минимальные при угле встречи 12º.
Таким образом, интенсивность процессов разрушения горных пород задается часто не только параметрами режима бурения – прилагаемыми усилиями, контактными давлениями, формой и размерами породоразрушающих элементов, но и направлением приложения разрушающих усилий относительно расположения структурных и текстурных элементов горной породы.
Вопрос №42 . Изнашивание бурового инструмента. Мера изнашивания.
Изнашивание – явление, при котором с поверхности твердого тела в процессе его взаимодействия с абразивной средой отделяются частицы материала, и происходит изменение геометрической формы и массы тела.
Результат изнашивания – изменение геометрических параметров твердого тела, измеренный как потеря массы тела, называют износом.
К основным видам изнашивания при трении относятся:
- изнашивание схватыванием при малых скоростях перемещения трущихся поверхностей, при котором образуются задиры поверхностей;
- окислительное изнашивание, обусловленное разрушением окислительных пленок и их новым непрерывным восстановлением;
- тепловое изнашивание, характерное для высоких скоростей перемещения трущихся поверхностей и высоких давлений в зоне контакта;
- осповидное изнашивание, обусловленное усталостными процессами в металле при трении качения;
- абразивное изнашивание, обусловленное наличием абразивной среды в зоне трения и характеризующееся пластическим деформированием, царапанием, микрорезанием поверхности металлов и сплавов.
Поверхность металла более интенсивно изнашивается при нагревании в условиях термического разупрочнения.
Величина абразивного износа определяется по зависимости:
(3.
10)
где W – износ, кг;
Aт – работа сил трения, Дж.