Вопрос №60. Какова зависимость стоимости бурения от механической скорости бурения и ресурса бурового инструмента?

(4.21)

где - стоимость станко-смены, руб.;

Т – длительность станко-смены, ч;

- механическая скорость бурения, м/ч;

- время, затраченное непосредственно на углубление ствола скважины, час;

- длина рейсовой проходки, м;

Ц – стоимость бурового инструмента, руб.;

L – проходка буровым инструментом (ресурс инструмента), м.

Из зависимости (4.21) следует, что стоимость метра бурения определяется такими параметрами как механическая скорость бурения, стоимость бурового инструмента и его ресурс.

Анализ зависимости показывает, что на стоимость метра пробуренной скважины наиболее значительно влияет ресурс инструмента, а повышение механической скорости бурения будет оправдано при условии сохранения эффективного ресурса бурового инструмента.

Вопрос №61. Область применения и назначение инструмента с резцами из твердого сплава.

При разрушении горных пород реализуются:

- резание – непрерывное отделение пластичной породы или стружки кромкой прижатого к забою резца;

- скалывание – периодическое отделение осколков породы от забоя прижатым к породе с достаточным осевым усилием резцом или путем приложения ударного импульса к резцу;

- резание – скалывание – отделение крупных частей породы скалыванием или отрывом передней гранью резца с последующим срезанием мелких выступов, до нового акта скалывания.

Твердосплавные коронки предназначены для колонкового вращательного бурения скважин в мягких и средней твердости горных породах I-VIII категорий по буримости и подразделяются на три основные типа:

- для бурения мягких пород (ребристые, крупнорезцовые) тип М (I-V категории по буримости);

- для бурения малоабразивных пород средней твердости (гладкостенные резцовые) тип СМ (V-VII категории по буримости);

- для бурения абразивных пород средней твердости (гладкостенные, микрорезцовые или самозатачивающиеся) тип СА (абразивные горные породы VI-VIII категории по буримости).

Вопрос №62. Основы механизма разрушения горной породы инструментом с резцами из твердого сплава.

- под действием осевого усилия Р резец внедряется в породу на глубину h;

- разрушение горной породы происходит под действием усилия F_p, реализуемого при передаче на инструмент крутящего момента.

Каждый резец коронки при углублении в породу совершает путь по траектории винтовой линии радиуса R (радиус скважины) и с шагом винтовой линии S (рис. 5.2). Шаг спирали очень мал, зависит от толщины снимаемого слоя породы за один оборот вращения резца h. Угол наклона винтовой траектории перемещения резца в пространстве определяется из зависимости:

.

В первый момент внедрения резца без вращения в упруго-пластичную породу происходит смятие и раздавливание породы задней гранью резца. При этом часть разрушенной породы выталкивается из-под резца в виде тонко раздробленной массы.

В дальнейшем под действием осевого усилия внедрение происходит по наклонной поверхности задней грани резца, и наступает разрушение горной породы передней гранью при перемещении резца вперед. При этом порода скалывается не только впереди резца, но и с его боков. Под задней гранью резца образуется слой спрессованной и раздавленной породы.

Таким образом, объем разрушенной породы превосходит объем внедрившейся части резца и тем более, чем более хрупка порода и выше осевое усилие.

П роцесс разрушения при вращательном бурении связан с перемещением резцов инструмента, нагруженного осевым усилием Р, вдоль плоскости резания – скалывания под действием усилия F_p (рис. 5.3).

При бурении пластичных пород реализуется резание с образованием сливной стружки. Сливная стружка – сплошная лента, отделенных от забоя и слегка сдвинутых элементов без нарушения сплошности с проявлением пластической деформации.

При бурении упруго-хрупких пород реализуется процесс резания-скалывания.

При бурении хрупких и достаточно прочных пород имеет место циклический характер разрушения, который реализуется как скол породы в большом объеме, затем отделение мелких частиц, с последующим накоплением энергии (резец останавливается, упираясь в слой неразрушенной породы) и новым сколом большого объема породы. В этом случае при разрушении возникают рывки, остановки инструмента.