Вопрос №56. Влияние подачи промывочной жидкости на механическую скорость бурения и затраты мощности на бурение.
В большинстве случаев отмечается, что оптимальное количество промывочной жидкости, подаваемой в скважину, соответствует максимальным значениям механической скорости и углубления за один оборот и минимуму удельных энергозатрат на бурение (рис. 4.17).
При
этом выявленный оптимум может смещаться
в большую или меньшую сторону по
количеству подаваемой к забою жидкости
в зависимости от значений параметров
режима бурения. В данном случае справедлива
зависимость, из которой следует, что
при равных значениях углубления в породу
за оборот наибольшая подача промывочной
жидкости соответствует более высокой
частоте вращения.
Таким образом, повышение механической скорости бурения и забойной мощности связано с оптимальными условиями очистки забоя.
Дальнейшее повышение подачи промывочной жидкости приводит к проявлению эффекта гидроподпора и некоторому «зависанию» бурового инструмента, что снижает внедрение резцов в породу и, соответственно, понижаются механическая скорость бурения и затраты мощности на разрушение горной породы (рис. 4.17).
Вопрос №57. Причины и основные закономерности формирования зоны предразрушения при механических способах разрушения горных пород.
При механических способах бурения одновременно с отделением от массива продуктов разрушения горной породы в призабойном пространстве формируется особый слой породы, который ослаблен развитой системой микротрещин. Академик П.А. Ребиндер назвал этот слой породы зоной предразрушения .
Причинами появления зоны предразрушения являются напряжения и деформации горной породы, которые распространяются равномерно во все стороны от точек приложения разрушающих усилий со стороны породоразрушающих резцов и вставок бурового инструмента.
Таким образом, образование зоны предразрушения – закономерность процесса механического разрушения горных пород, проявляющаяся при всех механических способах бурения горных пород.
Как
следует из полученных данных, зона
предразрушения по своей глубине
значительно превышает величину проходки
за один оборот инструмента на забое
(рис. 4.18). Это соотношение особенно велико
в хрупких горных породах, а минимально
у более пластичного габбро. С ростом
осевого усилия в диапазоне 250-750 даН
величина зоны предразрушения возрастает,
а при дальнейшем повышении осевого
усилия глубина развития зоны предразрушения
увеличивается незначительно.
Таким образом, в результате экспериментов удалось установить:
- при взаимодействии бурового инструмента с породой помимо зоны разрушения формируется образованная системой микротрещин зона предразрушения;
- зона предразрушения образуется при всех рассмотренных видах взаимодействия инструмента с породой – резании, резании-скалывании, раздавливании и смятии горной породы;
- зона предразрушения способствует разрушению горной породы при дальнейших циклах нагружения;
- глубина развития зоны предразрушения при различных способах бурения и применяемых инструментах различна, но при этом сохраняются общие закономерности развития образующих зону предразрушения трещин;
- в пластичных горных породах и мягких минералах зона предразрушения не образуется.
- размеры зоны предразрушения увеличиваются при повышении осевого усилия и несколько снижаются при повышении частоты вращения бурового инструмента;
- зона предразрушения в упруго-хрупком долерите представлена чрезвычайно разбитой трещинами породы, при этом трещины развиваются, как правило, между минеральными зернами, разрушению также подвергаются более хрупкие кристаллы;