Вопрос №45. Влияние смазывающей способности среды на изнашивание бурового инструмента.

В качестве показателя смазочной способности сред обычно рассматривают коэффициент трения взаимодействующей в определенной среде пары «инструмент – горная порода».

К ак показывают экспериментальные исследования, величина коэффициента трения существенно зависит от режима взаимодействия поверхностей трения. Так, при повышении осевого усилия прижатия инструмента к породе и частоты вращения инструмента, наблюдается характерная зависимость изменения коэффициента трения. Из зависимостей следует, что по мере увеличения подводимой к забою мощности коэффициент трения вначале возрастает, а затем снижается. Рост коэффициента трения наблюдается на участке поверхностного разрушения горных пород (участок графика I на рис. 3.10). Снижение коэффициента трения начинает происходить на этапе объемного разрушения горной породы (участок графика II на рис. 3.10), когда снимается слой породы резцами инструмента. Этот участок снижения коэффициента трения включает и последующий этап термического разупрочнения самого инструмента, и его активное изнашивание (участок III на рис. 3.10).

Таким образом, роль смазывающей способности очистных агентов при бурении такова, что они, в зависимости от величины коэффициента трения, могут различным образом влиять на изнашивание инструмента на этапе её поверхностного истирания и практически не оказывают какого-либо решающего влияния на этапе работы инструмента в условиях критического нагрева. На этапе эффективного объемного разрушения роль смазывающей способности очистного агента достаточно велика, но эта роль ниже, чем на этапе поверхностного истирания породы.

Вопрос №46. Влияние охлаждающей способности среды на изнашивание бурового инструмента.

Охлаждающая способность среды при оценке интенсивности изнашивания инструмента проявляется в способности отводить тепло от нагреваемого инструмента и тем самым влиять на величину коэффициента трения.

Относительная охлаждающая способность воды, глинистого раствора, раствора на нефтяной основе и воздуха в соответствии с работой соотнесены таким образом: 1:0,95:0,32:0,015. Охлаждающая способность воды и глинистого раствора существенно выше, чем у раствора на нефтяной основе, и еще более высокая в сравнении с воздухом. Это значит, что инструмент при бурении с применением воды и глинистого раствора будет лучше охлаждаться. При повышении температуры среды до точки кипения жидкости соотношение относительной охлаждающей способности у названных веществ снижается: 1 : 0,78 : 0,72 : 0,14.

Для адсорбционного понижения твердости горных применяют водные растворы с различными поверхностноактивными веществами (ПАВ). Но растворы с ПАВ обладают более низкой, чем вода, охлаждающей способностью, а значит, могут вызвать повышенный износ инструмента. В то же время применение растворов с ПАВ может приводить к понижению прочностных свойств металлов, сплавов и алмазных резцов, из которых устроен буровой инструмент, вследствие адсорбционного понижения их прочности.

Например, по данным специалистов ВИТР, бурение с применением 1% раствора эмульсии из кожпастола привело к повышению износа коронок в 1,5 раза.

Бурение с применением раствора с СГ(смеси гудронов) показало увеличение проходки на коронку в 3,5 раза, а механической скорости бурения на 12%, что позволяет утверждать, что работоспособность инструмента при применении растворов с СГ повышается только за счет снижения интенсивности изнашивания матрицы.

Таким образом, промывочные жидкости существенно влияют на интенсивность изнашивания инструмента